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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY UNIVERSIDAD VIRTUAL LA RELACIÓN ENTRE LA ACTITUD DEL ALUMNO Y LA ADQUISICIÓN DE CONCEPTOS MATEMÁTICOS A NIVEL BACHILLERATO TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARA OBTENER EL TÍTULO DE MAESTRA EN EDUCACIÓN Autora: Mónica Bastida Herrera Asesor tutor: Magda Judith Treviño González Asesor titular: Dr. Genaro Zavala Enríquez Toluca, Estado de México, México 28 de Enero de 2009 ii La relación entre la actitud del alumno y la adquisición de conceptos matemáticos a nivel bachillerato Tesis presentada por Mónica Bastida Herrera ante la Universidad Virtual del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey como requisito parcial para optar por el título de MAESTRA EN EDUCACIÓN Enero, 2009 iii Dedicatorias y Agradecimientos A mis padres por ser mi motor con su infinito amor, apoyo y comprensión. A mi hermana que siempre tiene una palabra de reprimenda y aliento. A mi cuñada y hermano por su gran disposición para auxiliarme. A mi sobrino por ser mi aliento para superarme. A mis amigas y amigos por la paciencia, tolerancia y cariño. A mis alumnos que me motivan a mejorar mi labor docente. Agradezco el apoyo y paciencia al Dr. Genaro y la Mta. Magda. Agradezco al Instituto Técnico Administrativo y Humanístico de Toluca la oportunidad para realizar el presente trabajo. iv La relación entre la actitud del alumno y la adquisición de conceptos matemáticos a nivel bachillerato Resumen El propósito del trabajo fue establecer ¿Qué relación existe entre las actitudes del alumno y el aprendizaje de las matemáticas?, con el objetivo de relacionar estas actitudes al aprendizaje en el uso del despeje y sustitución en problemas de aplicación, además de diagnosticar el nivel de los procesos cognitivos básicos. En abril de 2008 se efectúo la investigación en 100 alumnos que cursaban el segundo semestre de trigonometría de una preparatoria particular de Toluca, Estado de México. El estudio se orienta al enfoque cuantitativo no experimental de tipo transeccional-correlacional. En la recolección de los datos se aplicaron los instrumentos de actitudes y la prueba de conocimientos matemáticos, para medir el nivel de actitudes y el aprendizaje de las matemáticas. El análisis de los datos, mostrados en gráficas y tablas, parece exponer que las actitudes de los alumnos no tienen relación con el aprendizaje de las matemáticas. v Índice de contenidos Página Dedicatorias y Agradecimientos…………………………………………………..…………….….. iii Resumen………………………………………………………………………………..………………...iv Índice de contenidos………………………………………………………………….………………...v Índice de tablas y figuras…………………………………………………………….……………….vii Introducción…………………..…………………………………………………………..…………….. ix Página Capítulo 1. Naturaleza y dimensión del tema de investigación………………………………… 1 1.1 Marco contextual………………………………………………………….………………............1 1.2 Antecedentes del problema……………………………………………………………………… 3 1.3 Planteamiento del problema…………………………………………………….…..…………... 6 1.4 Objetivos del proyecto………………………………………………………………………….… 8 1.5 Hipótesis. ………………………………………………………………………………….…….... 8 1.6 Justificación de la investigación. ………………………………………………………….….... 8 1.7 Limitaciones y delimitaciones. ………………………………………………………………….10 1.8 Definición de términos. ………………………………………………………………………….11 Capítulo 2. Marco Teórico…………………………………………………………………..………. 13 2.1 La problemática de las matemáticas………………………………………………....………. 13 2.1.1 Lenguaje y simbología en matemáticas. ……………………………………..…………. 15 2.1.2 La matemática y el estudiante………………………………………………….…………. 19 2.1.3 Despeje y sustitución de variables…………………………………………..…………… 20 2.2 Aprendizaje………………………………………………………………………………………. 24 2.2.1 Teoría cognitiva……………………………………………………………………………… 24 2.2.2 Habilidades cognitivas……………………………………………………………………….26 2.3 Actitudes….……………………………………………………………………………………….31 2.4 Investigaciones relacionadas…………………………………………………………………...34 2.4.1 Factores asociados al logro y participación en matemáticas……………………………34 2.4.2 Impacto y valoración del diseño de una página Web…………………………............... 35 2.4.3 Cambio de actitudes empleando el procedimiento “entonces-ahora”……………........ 36 2.4.4 El efecto de variables demográficas sobre las actitudes de los estudiantes………… .37 2.4.5 Actitudes positivas y negativas de maestros y alumnos durante la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas………………………………………………………………......38 2.4.6 Análisis y clasificación de errores cometidos por alumnos de secundaria en los procesos de sustitución formal, generalización y modelización en álgebra.………………………………………………………………............................................38 2.4.7 Problemas que enfrentan los estudiantes en niveles superiores por deficiencias en el despeje de fórmulas….……………………………………………………………………... 39 Capítulo 3. Metodología general………………………………………………………………..…...42 3.1 Método de investigación………………………………………………………………………...41 3.1.1 Paradigmas de investigación………………………………………………………………. 43 3.1.2 Diseño de la investigación………………………………………………………….………. 43 3.1.3 Fases del proyecto………………………………………………….……………………..... 44 3.2 Población y muestra…………………………………………………………………................ 45 vi 3.2.1 Población…………………………………………………………………………................. 45 3.2.2 Selección de la muestra………………………………………………………………........ 47 3.3 Tema, categorías e indicadores de estudio………………………………………………….. 47 3.4 Fuentes de información………………………………………………………………………... 51 3.5 Técnicas de recolección de datos…………………………………………………………….. 51 3.6 Prueba piloto…………………………………………………………………………..………... 53 3.7 Aplicación de instrumentos…………………………………………………………………...... 54 3.8 Captura y análisis de datos……………………………………………………………………..55 Capítulo 4. Análisis de resultados…………………………………………………………………. 58 4.1 Presentación de Resultados…………………………………............................................... 58 4.1.1 Características de la muestra…………………………………………………………….... 58 4.1.2 Evaluación de actitudes………………………………………………………………......... 62 4.1.3 Cuestionario de métodos para aprender matemáticas………………………………….. 64 4.1.4 Prueba de conocimientos matemáticos………………………………………………....... 67 4.1.5 Test de habilidades mentales primarias de Thurstone………………………………….. 70 4.2 Análisis e interpretación de los datos……………………………………………………........ 72 4.2.1 Relación de actitudes y aprendizaje………………………………………………………. 73 4.2.2 Relación de actitudes y despeje…..…………………………………………………......... 75 4.2.3 Relación de actitudes y sustitución……………………………………………………...... 77 4.2.4 Relación de actitudes y problemas de aplicación………………………………………...78 4.2.5 Habilidades cognitivas.…………………………………………………………………....... 79 4.2.6 Validación de hipótesis…………………………………………………………………....... 80 Capítulo 5. Conclusiones y recomendaciones. …………………………………………………. 82 5.1 Conclusiones………………………………………………………..........................................82 5.2 Implicaciones……………………………………………………………………………..…....... 85 5.2 Recomendaciones………………………………………………………………………............ 88 Referencias………………………………………………………………………………………..…….90 Apéndice A. Instrumento de aplicación…………………………………………………………….... 94 Apéndice B. Test de Habilidades Mentales Primarias……………………..…………….……..… 102 Apéndice C. Tabla de actividades extraescolares……………………………………………….... 110 Apéndice D. Tabla de aciertos de despeje y sustitución de fórmulas trigonométricas…………111 Curriculum vitae…………………………………………………………….…………..……………... 112 vii Índice de tablas y figuras Página Figura 2.1 La problemática de las matemáticas…………………………………………………..... 23 Figura 2.2 Procesos cognitivos……………………………………………………………………….. 28 Figura 2.3 Teorías, habilidades y procesos cognitivos...………………..…………………………. 30 Figura 2.4 Características de las actitudes………………………………………………………..... .33 Figura 2.5 Investigaciones relacionadas con el proyecto………………………………………......40 Figura 3.1 Fases del proyecto de investigación…………………………………………………...... 45 Figura 3.2 Análisis conceptual………………………………………………………..……………….. 49 Figura 4.1 Actividades de esparcimiento de los alumnos de segundo semestre……................. 59 Figura 4.2 Calificación obtenida en el primer examen departamental por los alumnos de la muestra ………………………………………………………………………..………………………… 60 Figura 4.3 Resultados del test de Habilidades Mentales de Thurstone & Thurstone…………… 69 Tabla 1.1 Promedios de calificaciones del sector curricular de matemáticas………………........ 6 Tabla 4.1 Autoestima de los alumnos del curso de trigonometría empleando la Evaluación de Actitudes………..………………………………………………………………………................... 61 Tabla 4.2 Estadística descriptiva de autoestima empleando la Evaluación de Actitudes….......61 Tabla 4.3 Actitudes de los alumnos del curso de trigonometría obtenidos de la Evaluación de Actitudes………………………………..……………………………………………………………. 63 Tabla 4.4 Estadística descriptiva de las actitudes empleando la Evaluación de Actitudes…….64 Tabla 4.5 Actividades para aprender matemáticas, obtenidos del Cuestionario de Métodos para Aprender Matemáticas…………………………………………………………………………… 65 Tabla 4.6 Estadística descriptiva del proceso de aprendizaje, empleando el Cuestionario de Métodos para Aprender Matemáticas……………………………………………………..……… 66 Tabla 4.7 Estadística descriptiva para el despeje de fórmulas utilizando la Prueba de Conocimientos Matemáticos…..………………………………………………………………………. 68 Tabla 4.8 Estadística descriptiva de la sustitución fórmulas, de la Prueba de Conocimientos Matemáticos….…………………………………………………………………………………………. 68 Tabla 4.9 Estadística descriptiva de los problemas de aplicación de la Prueba de Conocimientos en Matemáticas………………………………………………………………………. 69 Tabla 4.10 Interpretación de los resultados de la prueba HMP……………………………………. 71 Tabla 4.11 Interpretación de coeficientes de correlación…………………………………………… 73 Tabla 4.12 Regresión lineal entre las actitudes y el aprendizaje y actitudes, obtenidos del cuestionario de métodos para aprender matemáticas y la evaluación de actitudes……………………………………………………………………………………………...….. 74 Tabla 4.13 Coeficiente de correlación entre las variables de aprendizaje y las actitudes………. 74 viii Tabla 4.14 Regresión lineal entre el despeje y actitudes, de la aplicación de la Prueba de Conocimientos Matemáticos y la Evaluación de Actitudes………………………………………… 75 Tabla 4.15 Coeficiente de correlación entre las actitudes y el despeje…………………………… 76 Tabla 4.16 Regresión lineal entre sustitución y actitudes, obtenidos de la Prueba de Conocimientos Matemáticos y la Evaluación de Actitudes………………………………………… 77 Tabla 4.17 Coeficiente de correlación entre las variables de sustitución y actitudes……………. 77 Tabla 4.18 Regresión lineal de los problemas de aplicación y las actitudes obtenidos de la Prueba de Conocimientos Matemáticos y la Evaluación de Actitudes………………………..….. 78 Tabla 4.19 Coeficiente de correlación entre las actitudes y los problemas de aplicación…….... 79 Tabla 4.20 Coeficientes de correlación para validar la hipótesis………………………………….. 81 ix Introducción Entre la ciencia y la sociedad cada día se aumenta la brecha entre la comprensión del lenguaje científico-matemático y el uso cotidiano de constructos, teniendo como consecuencia la aparición del fenómeno del analfabetismo científico. Entre este mundo vertiginoso de la globalización, que establece cada vez más competencias y las condiciones culturales actuales exigen que los sujetos cuenten con un mínimo de conocimientos científicos que les permita ser más reflexivos y críticos en la toma de decisiones para su funcionamiento favorable en la cada vez más cambiante y compleja tecnología. Un claro ejemplo de esto es el aula de clases, donde el vínculo entre alumnos y el aprendizaje de matemáticas se diluye con el tiempo. Se han realizado numerosas investigaciones cuyo objetivo es indagar dicho fenómeno, considerando casi todos los factores circundantes entre el estudiante y el aprendizaje, pero sólo hasta hace poco se han efectuado indagaciones dirigidas al factor afectivo-cognitivo como el probable generador de las dificultades dentro del proceso de aprendizaje. A pesar de que dichos problemas han sido detectados en el área de matemáticas, en el caso particular de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEMéx), las investigaciones educativas se enfocan más en indagar sobre la práctica docente y las estrategias de enseñanza que al proceso de aprendizaje del alumno. Además de la carencia de estas investigaciones, aún no se identifican las causas reales del alto índice de deserción y reprobación del alumnado en matemáticas. La relevancia de la presente investigación da la oportunidad de establecer si las actitudes de los alumnos a nivel bachillerato se relacionan con el aprendizaje de matemáticas, no sólo con el fin de disminuir los índices de reprobación, sino también para propiciar acciones que permitan virar las actitudes negativas que afectan al aprendizaje en las ciencias exactas. Esta investigación se estructura en cinco capítulos. El primero describe el marco contextual de la preparatoria objeto de estudio de la investigación para exponer las particularidades y mostrar las características del profesorado y alumnado, lo que da pauta para x establecer los antecedentes y el planteamiento del problema. Después de esto, se definen las preguntas de investigación, los objetivos y el supuesto inicial, exponiendo la justificación del proyecto, la delimitación y limitaciones. Para finalizar, se enlistan las definiciones de los principales términos utilizados en el trabajo. El capítulo dos presenta el marco teórico, el cual da fundamento de las principales dificultades a las que se enfrenta el alumno para adquirir los conocimientos de matemáticas, indagando entre factores como el lenguaje y la simbología especializada, el uso de estrategias y las actitudes. Este último factor es considerado por algunos autores como el principal detonante para desencadenar problemas de aprendizaje en los alumnos cuando se enfrentan a términos y números sin sentido aparente en su cotidianidad. También se abordan los procesos y esquemas que el alumno genera dentro del proceso cognitivo en la adquisición significativa de los conocimientos. Finalmente, se describen los componentes que conforman a las actitudes, el proceso para formar la actitud y su función biológica, además de exponer si éstas pueden estar relacionadas con la conducta de un sujeto. En el capítulo tres, de metodología general, se delinea el enfoque cuantitativo para realizar la investigación, que, derivado de la naturaleza y características del proyecto, así como del planteamiento y sus objetivos, se establece como un proyecto no experimental con diseño transeccional–correlacional. Después de esto se explica el proceso de selección de la muestra, el método elegido para recolectar la información (a través de cinco instrumentos), así como el tratamiento estadístico para interpretar los datos. El capítulo cuatro presenta en primer término el análisis descriptivo de los datos arrojados por cada instrumento de medición para aclarar el escenario de la muestra. En segundo término, se realiza la estadística inferencial, a través de la regresión y correlación lineal para evidenciar la relación entre las variables definidas, destacando que las actitudes no muestran relación con las dificultades de aprendizaje de los alumnos. xi Por último, el capítulo cinco expone las discusiones de los resultados respondiendo al cuestionamiento que ha guiado a la investigación, se evalúa el cumplimiento de los objetivos y se verifica la hipótesis inicial. Además se establecen las implicaciones, hallazgos y aportaciones al campo del conocimiento y se finaliza con las recomendaciones para futuras investigaciones. 1 CAPÍTULO1 Naturaleza y Dimensión del Tema de Investigación Este capítulo describe las características de la institución educativa a investigar, con la finalidad de contextualizar el proyecto con datos, como la ubicación física, visión, misión y valores; además se presentan las particularidades tanto del profesorado como del alumnado. Posteriormente se exponen los antecedentes y el planteamiento del problema para establecer las preguntas de investigación, los objetivos e hipótesis que guían al proyecto. Finalmente se concreta la justificación con el fin de delimitar y limitar el estudio, estableciendo las definiciones a los términos que se emplearon a lo largo del trabajo. 1.1 Marco contextual El estudio se efectuó en una escuela preparatoria particular localizada al poniente de la ciudad de Toluca, capital del Estado de México, la cual cuenta con una excelente ubicación sobre una avenida de gran importancia de la ciudad mexiquense, por lo mismo el tránsito asiduo permite tanto a profesores como a alumnos de la institución contar con facilidades en cualquier horario de vías de acceso y transporte. La preparatoria fundada desde 1974 por el profesor Juan Manuel Solalinde Lozano tiene el compromiso con la comunidad de formar alumnos utilizando técnicas y modelos actuales para lograr la aplicación óptima de la práctica de valores y conocimientos. Desde 1974 la institución promueve el lema “El concepto de responsabilidad es impulsor de las grandes obras”, centrándose de esta forma en la superación académica y personal de los docentes, quienes, comprometidos con los valores, filosofía, misión y visión de la institución, promueven la enseñanza para lograr la verdadera superación académica de los alumnos. El objetivo es mejorar tanto en los productos como en los servicios que ofrece la institución, para satisfacer a los padres de familia y las necesidades de los alumnos respecto a su educación. La escuela tiene la misión de promover e impulsar la investigación, la cultura y el humanismo en pro de la superación de los alumnos, para desarrollar el sentido de 2 responsabilidad, individual y grupal, con una visión científica y tecnológica, basado en la ética, civismo y valores, y lograr de esta manera continuar con estudios superiores. La escuela ofrece el sistema de enseñanza de nivel medio superior en la modalidad de bachillerato único, el cual se cursa durante tres años divididos en seis semestres con dos turnos: el matutino (7:00 a las 14:00 horas) y vespertino (14:00 a las 20:30 horas). Los planes y programas de estudio de la preparatoria tienen la incorporación de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEMéx). La infraestructura de la institución cuenta con las oficinas administrativas, control escolar, 15 aulas, una sala de audiovisuales, laboratorio, biblioteca, cafetería, consultorio médico, orientación educativa, sala de maestros y la oficina del promotor deportivo. Las áreas destinadas para el esparcimiento por el momento están limitadas debido a la remodelación y construcción de un nuevo edificio. Para cubrir el servicio administrativo y de docencia que la preparatoria ofrece a la comunidad, cuenta con el director de la preparatoria, subdirector administrativo y subdirector académico, una secretaria, nueve administrativos, 43 profesores de asignatura, un coordinador de orientación educativa, psicólogas, profesoras disciplinarias, doctores y personal de intendencia, para ambos turnos. La organización académica se realiza a través de academias de acuerdo al sector curricular. En el caso del área de matemáticas está integrada por cinco profesores, un hombre y cuatro mujeres, quienes imparten las materias del área de primero a sexto semestre. El perfil que requiere la UAEMéx para ser profesor en las asignaturas de matemáticas es de estudios en ingeniería o química. La academia realiza durante el semestre dos reuniones formales, la primera reunión tiene la finalidad de definir contenidos así como la elaboración de exámenes. La segunda se realiza para revisar los avances y el cumplimiento programáticos. Las principales estrategias de enseñanza-aprendizaje que los profesores emplean se basan en la exposición de los temas y la realización de ejercicios, en los cuales frecuentemente 3 se utiliza el trabajo en equipo, donde los estudiantes que muestran mayor entendimiento a las clases ayudan a quienes no entienden los conceptos o ejercicios. En ocasiones se apoyan las sesiones con el libro de texto que edita la UAEMéx, pero no todos los docentes lo hacen. La institución educativa, consciente de la necesidad de mejorar la enseñanza, solicita a partir del presente semestre, a los docentes -de todas las áreas- se implementen estrategias para propiciar el aprendizaje y lograr incrementar el promedio de calificaciones del alumnado. Sin embargo, no cuentan con un plan institucional formal de mejora. La institución está inmersa en un contexto social de medio a bajo, motivo por el cual promociona colegiaturas a precios accesibles, esto le permite permanecer competitiva ante las demás instituciones cercanas y con ello mantener una matrícula estable cada año escolar. El nivel socioeconómico bajo prevalece en el turno vespertino, pues por necesidad algunos alumnos deben estudiar y trabajar al mismo tiempo, por lo que en este turno los grupos están a su máxima capacidad, entre 45 a casi 50 estudiantes por salón. Los alumnos que ingresan al plantel han sido rechazados por la UAEMéx en el proceso de preinscripción de ingreso, siendo conformada la comunidad estudiantil por 755 alumnos, de los cuales 360 son del turno matutino y 395 del vespertino; siendo 192 mujeres y 237 hombres en el turno matutino, y 184 mujeres y 258 hombres del vespertino. La investigación se enfocará al segundo semestre, cuya población total es de 332 alumnos 134 mujeres y 198 hombres que cursan la materia de trigonometría. 1.2 Antecedentes del problema La investigación de las dificultades en el aprendizaje de las matemáticas no es nueva, pero hace poco se ha puesto atención al factor afectivo-cognitivo como preponderante en la afectación en el proceso. Gairín (1991) expresa que a pesar de que existe un reconocimiento de la importancia de las actitudes sobre el aprendizaje aún falta realizar una medición de manera sistemática que permita determinar los factores causales del desarrollo o cambio de las actitudes dentro de las actividades escolares, pues persiste aún el fracaso escolar. 4 También afirma Gairín que las investigaciones referentes a la relación actitudes- matemáticas son orientadas a las variables de género, edad y personal, así como a la ansiedad, pero que la mayor relación es por los contenidos o los rasgos distintivos de la matemática como actividad intelectual. En el caso particular del Estado de México, la investigación educativa en la UAEMéx está enfocada más al quehacer de los docentes y a las estrategias de enseñanza que al proceso de aprendizaje de los alumnos, sin embargo poco a poco adquiere relevancia centrar los esfuerzos en identificar las causas de deserción y reprobación del alumnado. En 2004, Castañeda y Álvarez, investigadores de la UAEMéx, abordan el tema de los problemas referentes a las actitudes del alumno en el aprendizaje de matemáticas y la reprobación, con la finalidad de observar la importancia que muestran tanto los alumnos como los docentes en el proceso de enseñanza aprendizaje del área. Los autores determinan que existe diferencia significativa entre las actitudes y la reprobación de los estudiantes y llegan a aseverar que la influencia de la relación entre actitudes y la reprobación es mayor que la capacidad, disposición, la habilidad y desarrollo del pensamiento de los alumnos. Considerando el caso específico del plantel donde se realizó el presente proyecto, la investigación educativa es prácticamenteinexistente; esta situación ha derivado probablemente de la ausencia de infraestructura administrativa así como de personal capacitado para efectuarla, motivo por el cual existe una pérdida de la visión global respecto al problema de aprendizaje en los alumnos. La primera -y única- investigación formal, efectuada en la institución del proyecto a la que la autora pertenece, se realiza en el semestre septiembre 2007 a enero 2008, determinando la relación entre el desarrollo cognitivo y los conocimientos previos con el rendimiento académico en la materia de química de los alumnos de ITAHT. Sin embargo, no se considera como antecedente del fenómeno a evaluar, pues está relacionada con la asignatura de química y 5 desarrollo cognitivo, no a las actitudes o procesos de pensamiento que permiten aprender al estudiante. Al carecer de investigaciones, la institución toma decisiones fundadas en la estadística que genera el departamento de control escolar, la cual se basa exclusivamente en obtener promedios y porcentajes de aprobados, reprobados, aplazados y recicladores, es decir la estadística de movimiento del fenómeno. Este análisis del fenómeno de la deserción y bajos promedios a nivel institucional ataca el problema sólo de manera superficial y no sobre las causas fundamentales, por lo que la toma de decisión y los esfuerzos de la administración y de la comunidad docente para resolver los problemas no son suficientes, ni el disminuir el porcentaje de reprobados y elevar el nivel del promedio general de la escuela, el cual apenas llega a 7.2, y de 6.2 para la asignatura de álgebra. El porcentaje de reprobados del semestre septiembre 2007 - febrero 2008 es de 34%, de los cuales el 11% de los alumnos quedan aplazados, es decir que deben volver a cursar la materia el año siguiente, y el 1% es baja definitiva del sistema escolar. De esta manera, el índice de reprobación del turno matutino es de 34.7 y del vespertino de 39.8. Aunado a lo anterior, el problema no sólo se centra en el porcentaje de alumnos que reprueban la materia, sino además cobra importancia en que los aprobados no necesariamente adquieren el conocimiento de las matemáticas para su uso posterior, como lo refleja el promedio general de la institución y los promedios de las asignaturas relacionadas con matemáticas y que son subsecuentes al álgebra, como geometría analítica, estadística y temas selectos de matemáticas. En la Tabla 1.1 se muestran los promedios por semestre de dichas asignaturas. 6 Tabla 1.1 Promedios de calificaciones del sector curricular de matemáticas. Materia Semestre Promedio Álgebra Primer 6.2 Geometría analítica Tercer 7.0 Estadística Quinto 6.6 Temas selectos de matemáticas 6.9 La tabla 1.1 muestra los promedios en el semestre impar obtenidos del departamento de control escolar de la institución educativa. 1.3 Planteamiento del problema El ser humano formaliza en las ciencias todos los conocimientos y constructos para dar explicación a los fenómenos del entorno. Sjoberg (1997) expresa que la ciencia es el mayor producto cultural de la humanidad donde integra los pensamientos filosóficos, ideales y culturales. Pese a ser un producto concebido por el hombre, no toda la sociedad logra mantener el interés y nexo con la ciencia, lo cual provoca el distanciamiento entre ellos, efecto que se incrementa al transcurrir el tiempo. De acuerdo con Cabral (2001) el problema se presenta en primer lugar por la complejidad y especialización del lenguaje que emplean las ciencias, donde los propios científicos excluyen al resto de los sujetos. En segundo lugar, la sociedad cada día muestra mayor pereza para acercarse a los descubrimientos y avances actuales que tiene la ciencia, por lo tanto al leer las noticias del ámbito científico o tecnológico los ciudadanos no logran descifrar la información y mucho menos adaptarla a su contexto, consecuentemente no cuentan con bases para ejercer una opinión o crítica. El problema es globalizado y México está incluido, pues existe una evidente escasez de científicos. El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y la Academia Mexicana de la Ciencia declaran que sólo 0.7 personas por cada mil individuos se dedican a esta actividad, mientras carreras como contaduría y administración difícilmente alcanzan el 27% del 7 total de matrícula; biología, química, física y matemáticas, juntas no llegan ni a 3% (Aguilera, 2006). Para aterrizar el problema educativo, es necesario analizar los resultados de las evaluaciones realizadas por la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) sobre el nivel de conocimientos y habilidades de estudiantes de 15 años, a través del Programa para la Evaluación Internacional (PISA). Las evaluaciones se aplican cada tres años para determinar el desempeño de los alumnos en áreas como ciencias, matemáticas y de lectura para la resolución de problemas, así como aspectos de motivación, autoconcepto y las estrategias que los alumnos utilizan para aprender ciencias. Cada evaluación enfoca una temática diferente, de lectura, matemáticas o ciencias, pero por interés del presente estudio los puntajes se centran al área de matemáticas, sin menospreciar a las otras áreas. En el 2000 México obtuvo el lugar 35 de un total de 40 países. El enfoque de la evaluación fue la lectura; la puntuación en matemáticas es de 387 siendo la media del estudio entre 499 y 514, es decir 112 puntos por debajo del límite inferior (OCDE, 2007). Para el año 2003, la evaluación se orienta en matemáticas, estableciendo cuatro escalas –espacio y forma, cambio y relaciones, cantidad e incertidumbre- con seis niveles (siendo el uno el nivel más bajo y el seis el más alto). En el caso de México apenas el 3% de los estudiantes alcanza el nivel 4, la mayoría no alcanza ni el nivel 2, es decir están debajo del nivel. La puntuación obtenida es de 385, baja dos décimas con respecto a la evaluación anterior, siendo la media de 498 y 506 (OCDE, 2005). En el año 2006, la evaluación enfatiza los contenidos científicos, estableciendo escalas de capacidades, contenidos y de actitud ante la ciencia; México obtiene un puntaje de 406, la media se establece entre los 495 y 500, por lo tanto parece que incrementa en 21 puntos con respecto a la anterior, sin embargo este aparente aumento deriva de que la calificación se 8 obtiene mediante una escala global, no por niveles como en el año 2003. Pese a este ligero incremento de puntuación aún se ubica el promedio general por debajo con respecto a la media (OCDE, 2002). Los resultados evidencian la falta de interés de los estudiantes por las ciencias, especialmente en matemáticas, pues a nivel nacional la deficiencia del aprendizaje se puede apreciar por el índice de reprobación de 36.5%, del cual el 38.1% corresponde al Estado de México y el 43.9% es reportado por UAEMéx (Secretaría de Planeación y Desarrollo Institucional, 2008). De acuerdo con Castañeda y Álvarez (2004), los alumnos perciben una baja utilidad del empleo de las matemáticas en su vida cotidiana, lo que repercute en la poca atención para adquirir los conocimientos y la falta de habilidades en reconocer elementos matemáticos o la aplicación incorrecta de algoritmos, fórmulas y procedimientos básicos para resolver problemas. Cobra importancia alentar a los jóvenes al estudio de las ciencias exactas y mejorar el aprendizaje de los alumnos, determinando si la actitud que muestran los alumnos hacia la asignatura interfiere con la adquisición de los conocimientos; según lo anterior el problema plantea la pregunta ¿Qué relación existe entre las actitudes del alumno y el aprendizaje de las matemáticas? Al ser las matemáticas un área de diversos conocimientos abstractos, la investigación se enfocó en los aspectos elementales, por lo tanto, de la interrogación generalse derivan las siguientes preguntas de investigación: ¿Qué relación existe entre las actitudes positivas y el aprendizaje del procedimiento de despeje? ¿Cuál es la relación que muestra las actitudes ante el aprendizaje de la sustitución de valores? ¿Qué actitud muestra el alumno ante la solución de problemas donde se aplican el despeje y sustitución? 9 ¿En qué nivel se manifiestan los procesos cognitivos básicos de los alumnos que cursan trigonometría? La respuesta a estas preguntas permitirá determinar el efecto de las actitudes de los alumnos sobre el aprendizaje de las matemáticas, así como emplear los conocimientos en la solución de problemas. 1.4 Objetivos del proyecto El Objetivo general que se planteó es: Establecer la relación entre las actitudes de los estudiantes y su aprendizaje en la sustitución y despeje de variables en operaciones trigonométricas. Partiendo del objetivo general, los objetivos específicos se declaran: indagar las actitudes en matemáticas que muestran los estudiantes al aplicar el despeje de las fórmulas, identificar las actitudes que presenta ante la aplicación de la sustitución de valores, identificar el tipo de actitudes que muestran al resolver problemas de aplicación. Otro objetivo es diagnosticar el empleo que hacen los alumnos de los conceptos matemáticos en la solución de problemas de aplicación. El último objetivo es diagnosticar los procesos cognitivos básicos del estudiante en el proceso de aprendizaje. 1.5 Hipótesis A mayor nivel de actitudes positivas del alumno hacia las matemáticas, mayor aprendizaje en el uso de los conceptos de sustitución y despeje de variables. 1.6 Justificación de la investigación Después de analizar los porcentajes de aprovechamiento e índices de reprobación, así como el bajo promedio del sector de matemáticas en la institución, es clara la evidencia de la existencia y consistencia del problema de aprendizaje disciplinar, el cual no sólo es institucional, sino además estatal y nacional. El problema radica en que aprender matemáticas conlleva a organizar y estructurar tanto los esquemas como los procesos en el cerebro, para posteriormente transferir esos 10 conocimientos y la información en la resolución de nuevos y distintos problemas, incluso en la cotidianidad. El fenómeno que se pretende estudiar es de vital importancia pues representa la oportunidad de poder identificar de qué modo las actitudes de los alumnos de nivel medio superior se relacionan con el aprendizaje de matemáticas, así como diagnosticar el nivel de los procesos cognitivos básicos utilizados para adquirir dichos conocimientos, no sólo con la finalidad de disminuir los índices de reprobación, sino además con el objetivo de diseñar estrategias de enseñanza que permitan virar las actitudes negativas que afectan al aprendizaje en las ciencias exactas, para con ello lograr la incorporación del estudiante en sus estudios superiores. Consecuentemente, se requiere indagar cuáles herramientas conoce y maneja el alumno para aprender, lo cual ayudará a determinar cómo y qué hace en el proceso, y de qué forma afectan las actitudes positivas o negativas durante el mismo. Con la información obtenida en este proyecto parece evidenciar que las actitudes hacia las matemáticas no afectan al proceso de aprendizaje de los estudiantes. 1.7 Limitaciones y delimitaciones Para efectuar el proyecto de investigación, el problema se delimitó a la escuela particular de nivel medio superior ubicada en la ciudad de Toluca, donde la recolección de datos se orienta a los alumnos que cursan actualmente la asignatura de trigonometría de tres grupos en el segundo semestre del turno vespertino. En cuanto a las limitaciones observadas en el desarrollo del proyecto de investigación fueron, en primer término, que los alumnos de la muestra ingresan a la escuela al ser rechazados en el examen de admisión por la UAEMex. Otra limitante fue que la sesión de clase se realiza mediante la enseñanza tradicional (expositiva) debido al nivel cognitivo de los estudiantes. Por último, estaban las condiciones físicas de las aulas, ya que la muestra se distribuyó en dos aulas, en cada una había 50 alumnos; y éstas no cuentan con las condiciones 11 de ventilación adecuadas para albergar a dicha cantidad. Aunado a esto, los techos son de lámina, por lo que a la hora de aplicación de los instrumentos la temperatura se incrementó lo que generó que los alumnos de la muestra no se concentrarán al responderla. 1.8 Definición de términos Como paso inicial para el mejor entendimiento de la presente investigación es importante definir los términos que serán utilizados. Actitud: Predisposiciones estables a valorar y a actuar, que se basan en una organización relativamente duradera de creencias en torno a la realidad que predispone a actuar de determinada forma (Gargallo, Pérez, Serra, Ros y Sánchez 2007). La actitud será al interés, disposición y utilidad que el estudiante percibe del uso y aprendizaje de los conceptos matemáticos (Castañeda y Álvarez, 2004). Aprendizaje: Adquisición por la práctica de una conducta duradera (Real Academia Española, 2001). Cambio relativamente permanente de las asociaciones mentales (Ormrod, 2005). Codificación: Transformar mediante las reglas de un código la formulación de un mensaje (Real Academia Española, 2001). Proceso que relaciona las ideas para lograr traducir los códigos y dar significado al construir conexiones (González y Massone, 2003). Cognición: Es el conjunto de sucesos resultantes al aplicar diversos procesos en la adquisición del conocimiento, como son: la codificación, el almacenamiento y de la manipulación de la información (Tiberghien, 1993). Característica estable, falible a veces, en la que el sujeto es consciente y logra acceder a la información para reflexionar (Sánchez, 2002). Concepto: Pensamiento expresado con palabras, idea que concibe o forma el entendimiento (Real Academia Española, 2001). Conocimiento: Noción, ciencia, sabiduría (Real Academia Española, 2001). Despejar: Separar, por medio del cálculo, una incógnita de las otras cantidades que la acompañan en una ecuación (Real Academia Española, 2001). 12 Estrategia de aprendizaje: Elementos que permiten explicar la intención de enseñanza del profesor (Pérez, 2007). Habilidad: Facultad de aplicar el conocimiento en los procesos de desarrollo de la comprensión (Sánchez, 2002). Lenguaje matemático: Conjunto de vocablos utilizados en los problemas matemáticos (Orton, 2003). Matemática: derivación griega máthema: ciencia, conocimiento, aprendizaje, ciencia deductiva que estudia las propiedades de los entes abstractos, como números, figuras geométricas o símbolos, y sus relaciones (Real Academia Española, 2001). Proceso: Conjunto de las fases sucesivas de un fenómeno natural o de una operación artificial (Real Academia Española, 2001). Secuencia de actividades del pensamiento para estructurar o esquematizar los conocimientos (Muria, 1994). Procesos cognitivos: Manera en que el estudiante adquiere el aprendizaje, por medio de cuatro etapas: selección, adquisición, codificación y recuperación (Muria, 1994). Símbolos: Conjunto o sistemas de símbolos (Real Academia Española, 2001). Representaciones simbólicas de las operaciones aritméticas como suma “+”, resta “-”, multiplicación “x”, igual “=” (Orton, 2003). Sustitución: El intercambio de las letras por los datos numéricos en una ecuación o fórmula. El capítulo uno expone las condiciones del contexto sociocultural donde la institución educativa está inmersa, manifestando las características muy particulares en el interior de las aulas, donde los problemas de aprendizaje no son ajenos al entorno educativo que vive el país. Por ello el bajo promedio general de la escuela, y en matemáticas en particular, reflejan que el estudianteno aprende los conceptos para intentar resolver un problema, sólo memoriza a corto plazo, lo cual genera en el estudiante las actitudes negativas hacia la materia, repercutiendo directamente en el proceso de aprendizaje como en el bajo rendimiento académico. 13 CAPÍTULO 2 Marco Teórico Este capítulo describe las principales problemáticas que presenta la matemática, como ciencia, para su entendimiento en el aula, analizando los aspectos más importantes del área que evocan dichos problemas, como el lenguaje y simbología, además de las estrategias que los docentes emplean. En seguida se muestra la relación entre la asignatura y el docente con el alumno, lo cual repercute con el desarrollo de actitudes bien determinadas ante los conceptos abstractos, por parte del estudiante, que establecen pautas significativas. También se aborda las principales teorías cognitivas, así como se valoran las estrategias de aprendizaje que ayudan a mejorar los esquemas y procesos cognitivos del estudiante. Por último, se explica los componentes de las actitudes, el proceso para su formación y las principales funciones biológicas, también se explica la posible relación entre la actitud y la conducta del individuo. 2.1 La Problemática de las Matemáticas González-Pérez y Santiuste (2005) comentan que pueden existir diversas causas para la dificultad de aprender cualquier materia, con base en lo establecido por Brueckner, como son factores cognitivos y verbales, emocionales y personales, socioculturales, los pedagógicos y los biológicos. También los problemas de aprendizaje se conciben porque hoy en día los alumnos ya no generan el conocimiento, basta con sólo emplear los conceptos fundamentales definidos y desarrollados tiempo atrás. Parte del problema de la dificultad en aprender es que el alumno se muestra como un ente pasivo ante los conocimientos que está adquiriendo (González-Pérez y Santiuste, 2005). La falta de pericia del estudiante para vincular los conceptos con la aplicación diaria dentro de realidad de su contexto, provoca angustia y ansiedad, generando la falta de 14 pensamiento reflexivo y crítico para emplear ese conocimiento en la toma de decisiones. Consecuentemente poco a poco la sociedad los excluye por la ausencia de conocimiento y habilidades. En el caso de las matemáticas, desde sus inicios su enseñanza cuenta con múltiples usos; al principio se empleó como instrumento de vaticinios por los grandes sacerdotes y para disciplinar el pensamiento. Además sirvió de guía para los pensadores y filósofos, es decir, el uso que le proporcionaban a las matemáticas era vasto pues permitía la relación entre los fenómenos para generar el conocimiento (De Guzmán, 2007). Es a partir de los años sesenta que los matemáticos alemanes deciden renovar los contenidos de las matemáticas con la finalidad de mejorar el aprendizaje, estas innovaciones ejercen gran influencia en México. Pero para De Guzmán (2007) las mejoras no resultaron como se esperaba, pues advierte que por la urgencia de fundamentar y estructurar el álgebra se provoca la ausencia de la intuición espacial que la geometría aporta en los alumnos, con lo cual dificulta y limita el aprendizaje significativo. Torgensen (1991) atribuye la actual dificultad de aprendizaje como una fuerza vital dentro de las comunidades, que debe ser contrarrestado. Por lo anterior, el aprendizaje de los conceptos matemáticos se concibe como un fenómeno multifactorial, pues no sólo depende de los conocimientos previos del alumno, aceptables o deficientes, también de las estrategias, buenas o malas, que el docente aplica en clase o el propio proceso cognitivo del estudiante, además de las emociones que evoca el conocimiento y su proceso en el desarrollo mental del alumno. En matemática, la mayoría de los estudiantes, al ingresar al nivel medio superior, muestran deficiencias en los conocimientos aritméticos elementales, debido a que aprendieron los conceptos de una forma errónea y continúan arrastrando el error; según Cruz (2006) la consecuencia es el bajo rendimiento en la materia así como la ausencia de bases sólidas necesarias para los siguientes cursos de matemáticas. 15 Cabe hacer mención que estos conocimientos son formados previamente por el alumno, los cuales son un factor de gran importancia pues permiten estructurar nuevos esquemas. De acuerdo con Ausubel (Solaz, P. y San José, L., 2006) los resultados que se pueden obtener en las actividades de alto nivel cognitivo dependen de los conocimientos previos de cada estudiante. Otro factor a considerar en el aprendizaje de matemáticas se refiere a la aplicación de estrategias de enseñanza; a pesar de las múltiples investigaciones realizadas, persisten aún diferencias entre cuál teoría debe emplear el docente para transmitir y asegurar la comprensión de los conocimientos adquiridos por los alumnos. Algunos profesores aseguran que el aprendizaje sólo se obtiene mediante la práctica constante a través de ejercicios hasta lograr obtener el resultado; sin embargo para Orton (2003) este tipo de aprendizaje es sólo memorístico y no asegura una enseñanza real. Otros docentes aseguran que el estudiante debe concebir su propia comprensión de la matemática mediante la interacción con su entorno. Orton (2003) resalta que la importancia de esta teoría radica en la intervención del docente, que permite guiar el conocimiento del estudiante. Pese a la búsqueda de nuevas e innovadoras estrategias didácticas, la enseñanza de las matemáticas dentro del aula pierde terreno ante la carencia del poco o nulo entendimiento de los alumnos en el manejo de símbolos y lenguaje particular de la asignatura. De Guzmán (2007) destaca la necesidad de profundizar en el empleo de los símbolos para lograr la construcción y manipulación tanto del espacio como de los propios objetos matemáticos. Pochulu (2006) advierte que el aprendizaje depende del tipo de actividad, y la forma en que el profesor realiza la clase es lo que promueve en los alumnos actitudes positivas hacia las áreas científicas. 2.1.1 Lenguaje y simbología en matemáticas. La matemática es definida por su derivación griega máthema: ciencia, conocimiento, aprendizaje; es decir es la ciencia de las cantidades, las formas, secuencias lógicas, precisión 16 así como de sus relaciones. De Guzmán (2007) agrega que como ciencia aborda conceptos abstractos por medio de operaciones y de pensamiento estructurado, empleando su propia simbología y lenguaje, cuya complejidad deriva de las estructuras que prevalecen para realizar la propia actividad matemática donde es necesario el dominio de la realidad, primero en el plano mental y luego en la realidad exterior. Por lo mismo, las matemáticas incluyen hechos, conceptos, algoritmos, principios, lenguaje y simbología propia, elementos que le permiten apoyar y dar solución a diversos problemas o fenómenos. Dichos elementos son parte fundamental y de soporte en el estudio e investigación de las demás ciencias, no sólo por el aporte del manejo de los números y procedimientos rígidos para establecer un resultado, además por las estructuras que permiten la generalización de fenómenos. Álvarez, Astiz, Medina, Oliver, Valdez, Vecino y Vilanova (2001) consideran a la matemática como la disciplina de “resultados precisos y procedimientos infalibles” que toma en cuenta desde las operaciones aritméticas, procedimientos algebraicos, términos geométricos hasta los teoremas. Precisamente este hecho crea miedo e incertidumbre, pues para saber matemática es necesario contar con la habilidad para identificar conceptos, desarrollar procedimientos y obtener el resultado, el cual es corroborado por el docente como asertivo o no (Lampert, 1992). Álvarez y otros (2001) expresan que es un grave error que el profesor se limite a la explicación mediante ejercicios,pues el alumno no relaciona el significado obtenido con el proceso ni con su contexto. Por el contario, Ernest (1998) expresa que la matemática debe permanecer como un resultado abierto a revisión pues no es un término definido. De inicio, para lograr aprender las matemáticas se requiere primero conocer y entender el empleo del vocabulario especializado pues afecta directamente la comprensión del estudiante, de acuerdo con Orton (2003) el alumno cambia el significado de lo que el profesor dice por el significado que relaciona con su entorno, es decir, existen discrepancias entre el lenguaje cotidiano del alumno y el lenguaje matemático del aula, incluso en las propias instrucciones 17 para efectuar los ejercicios o problemas, pues el estudiante no logra traducir o interpretar qué procedimiento debe efectuar para completar el problema. A manera de ejemplo, en matemáticas el término “diferencia” de dos números se emplea para identificar la operación de sustracción, sin embargo para muchos alumnos sólo hace referencia a identificar los puntos distintivos entre dos objetos, este caso entre dos números (Orton, 2003). Como el ejemplo anterior existen varios, donde el vocabulario de la matemática se confronta con el lenguaje del alumno, siendo conveniente primero presentar una forma de traducirlo para que comprenda correctamente las oraciones y después desarrollar la simbología y algoritmos necesarios para solucionar un problema. Aunado al problema del lenguaje, también está presente el uso de la simbología especial en matemáticas, la cual también produce conflictos en el aprendizaje, pues no permite la interpretación adecuada de las operaciones a realizar. No siempre las representaciones simbólicas son intercambiables por los conceptos, por ejemplo si la instrucción dice: “sustrae 3 de 5” se exige una conversión del alumno para reorganizar los elementos y realizar la operación con la estructura de “5 - 3”. De acuerdo con Orton (2003) es importante que el profesor enseñe el uso adecuado de los símbolos a los alumnos, pues generalmente se emplea a manera de abreviatura, además considera necesario aplicar a la par el lenguaje oral. El problema se acentúa al enfrentarse el alumno con álgebra, pues se agrega el empleo de las letras en lugar de números para resolver los mismos algoritmos aritméticos, que ya les era difícil, con lo que se causa aún mayor ansiedad al no comprender el significado de cada letra, es decir al no visualizar en la operación algún número. Cruz (2006) advierte que el conflicto está latente pues debe construir el lenguaje algebraico a partir de las operaciones aritméticas elementales ya conocidas. González-Pérez y Santiuste (2005) agregan que la incomprensión del álgebra se basa en los errores que comenten con la jerarquización operativa, el uso inadecuado de los paréntesis 18 en la sustitución, operaciones incorrectas con los números negativos y la interpretación algebraica inadecuada del enunciado de un problema. Entonces, el alumno al no entender e interpretar el léxico de la instrucción o del problema mucho menos comprende el proceso que debe realizar para obtener el resultado; comienza a sentir ansiedad, frustración y desmotivación debido al bloqueo en el entendimiento del vocabulario matemático, lo que repercute en actitud adversa o negativa, por lo que muchos expertos abordan la ansiedad a la matemática como matofobia (Castañeda y Álvarez, 2004) González-Pérez y Santiuste (2005) aseguran que los alumnos se enfrentan a tres dificultades para solucionar un problema, el primero inicia con el lenguaje y la simbología abstracta de las matemáticas, donde el vocabulario teórico es demasiado extenso. El segundo es enfrentarse al significado de cada término diferente al comúnmente empleado por ellos. Y el tercero, el léxico y sintaxis, además del uso de diagramas y tablas, que dificultan la legibilidad del texto. Sin embargo, para Castañeda y Álvarez (2004) el temor de los alumnos no es en sí a las matemáticas, sino es más a la reglamentación curricular de la escuela y la seriación de las asignaturas en el currículum. Lo descrito anteriormente plantea la necesidad de modificar la estructura y estrategias para impartir la clase de ciencias, incluyendo a las matemáticas, pues esto origina excluir el aprendizaje generado en la escuela con la realidad cotidiana del estudiante. Woolfolk (2006) corrobora que los conocimientos y habilidades adquiridos en la escuela están desvinculados del entorno, por lo que se debe compensar el aprendizaje cognitivo por medio de la lectura de comprensión, escritura o resolución de problemas. La complejidad de la educación en matemática debe considerar los cambios profundos en muchos aspectos, tanto en la dinámica como en lo conceptual y actitudinal, de acuerdo con las exigencias y necesidades del entorno. La matemática debe ser concebida con otra visión, Álvarez y otros (2001) expresan que debe buscarse la construcción social, para incluir las conjeturas, pruebas y refutaciones, y así 19 juzgar socialmente los resultados en relación al ambiente social y cultural; eso es hacer matemática. 2.1.2 La matemática y el estudiante. Al iniciar cualquier curso de matemáticas los estudiantes se predisponen a las creencias de generaciones, formulando conjeturas y concepciones respecto a la dificultad de aprender ciencia. De Guzmán (2007) comenta que, por las ideas concebidas y muy arraigadas respecto a la matemática, el estudiante se inclina a considerarla como aburrida, difícil, ininteligible, inútil e incluso inhumana, pues carece de vinculación con su realidad al manejar conocimientos abstractos y poco claros. La manera de enfrentar la materia de forma afectiva influye en el rendimiento e incluso en el éxito o fracaso académico, es decir la actitud que el estudiante toma en relación con la información que se presenta le ayuda o perjudica en la calificación. A partir de lo anterior, se considera a las actitudes como predisposiciones estables para valorar y actuar, las cuales se basan en cómo un sujeto organiza sus creencias y realidad, y también a la manera de proceder ante ciertos patrones de conducta. Esta definición permite aseverar que la actitud es un factor multidimensional integrado por diversos componentes: cognitivo, afectivo-evaluativo y conductual, donde en la mayoría de los casos el componente afectivo-evaluativo es considerado como el elemento esencial de la actitud (Gargallo, Pérez, Ros, Serra y Sánchez, 2007). Las actitudes del estudiante para aprender se basan en las características de la propia enseñanza, del entorno del salón, los temas, así como de los materiales y herramientas dentro la sesión, lo cual incrementa la participación y reducen la ansiedad, consecuentemente se pueden generar actitudes positivas, lo que permite ayudar al proceso de aprendizaje (Allen, Jane y Nguyen, 2006). En las investigaciones de Castañeda y Álvarez (2004) en México, Ercikan, McCreith y Lapointe (2005) en Estados Unidos de América y Allen, Jane y Nguyen (2006) han demostrado 20 que las actitudes positivas del alumno durante el aprendizaje posibilitan el acceso consciente a la ciencia por lo que logran mostrar una mayor participación y con ello mejorar el rendimiento académico. Para el caso de las actitudes negativas en el aprendizaje, González-Pérez y Santiuste (2005) expresan que estas actitudes emanan de la propia desconfianza del alumno ante su aparente capacidad limitada para la resolución de problemas, incluso para Townsend y Wilton (2003), las actitudes negativas pueden inhibir el aprendizaje. Tanto Townsend y Wilton (2003) como Castañeda y Álvarez (2004) aseveran que el interés y participación por estudiar materias de ciencias y matemáticas disminuye conforme pasan los años escolares y se incrementa el grado de dificultad de los temas. Entonces,el alumno necesita entender y aprender los conceptos para modificar su actitud y romper el círculo vicioso de ansiedad, lo cual permite dar el paso a fomentar las creencias constructivas, es decir que el estudiante se motive a obtener un éxito académico (González- Pérez y Santiuste, 2005). También es cierto que los alumnos muestran actitudes negativas al percibir el desinterés del profesor o la poca atención que le proporciona como individuo con pensamientos y sentimientos propios, pues a su parecer el docente lo considera sólo como un procesador que debe ejecutar las tareas para obtener el resultado (De Guzmán, 2007). El problema, aunado con la tensión de la propia carga académica de la materia, puede alcanzar tales dimensiones y generar fobia a la materia (matofobia), lo que provoca inevitablemente el aumento de las actitudes negativas y el fracaso en caso de reprobar, pues le da una influencia inhibidora e incrementa las creencias negativas (González-Pérez y Santiuste, 2005). De Guzmán (2007) expresa que además de la pérdida de interés de los alumnos hacia la matemática, así como de la inadecuada instrucción del docente, también está presente la creciente deshumanización de las ciencias ante una cultura computarizada. Por lo tanto, es importante resaltar la necesidad de considerar al estudiante como individuo dentro del currículo. 21 Como lo primordial a desarrollar dentro del aula de clases es un ambiente agradable y armonioso para suscitar la motivación extrínseca al estudiante, con la finalidad de buscar mejorar el aprendizaje, Ormrod (2005) expresa que los niños sólo responden a las conductas que los motivan para mejorar su aprovechamiento. La motivación para Ormrod (2205) es un estado interno que genera la forma en cómo un sujeto actúa o dirige sus acciones en situaciones específicas, también el sujeto puede determinar cómo y qué aprender, sobre todo si las conductas y los procesos cognitivos se encuentran bajo el control de sí mismo. También es importante que el docente utilice estrategias de enseñanza aprendizaje que le permitan al estudiante no sólo adquirir nuevos conocimientos sino mostrar al alumno una faceta distinta de la matemática, donde perciba la utilidad en la vida cotidiana. Aunado a esto, las estrategias lograrán establecer en el alumno estructuras de pensamiento para que los procesos cognitivos sean realmente efectivos. 2.1.3 Despeje y sustitución de variables. De las operaciones más utilizadas en matemáticas, en especial en los contenidos de álgebra a nivel medio superior, están el despeje y la sustitución de variables. En ambos casos existe dificultad por parte de los alumnos para su aplicación en los problemas (Cruz, 2006). De acuerdo con la Real Academia Española (2001) por “despejar” se entiende separar, por medio del cálculo, una incógnita de las otras cantidades que la acompañan en una ecuación, es decir, es la acción de transponer los términos de un miembro a otro, con la intención de que la variable o incógnita se aísle para obtener la solución o valor. Por mostrar un ejemplo, en el tema de sector circular para encontrar el valor de la longitud de arco se emplea la formula de: l = r θ, donde: l es la longitud de arco, r es el radio de la circunferencia y θ es el ángulo central. Si se conoce el valor del arco y el radio de la circunferencia se puede entonces encontrar el valor del ángulo central, realizando el siguiente despeje: 22 Puesto que el radio está multiplicando al transponerse al otro miembro, pasa con su operación inversa, que es la división. Lo mismo ocurriría con el caso de buscar el valor del radio y se conocerían los valores del arco y su ángulo central. Pero este simple procedimiento es complicado para el estudiante; considerando el ejemplo anterior, efectúan el despeje del ángulo central de la siguiente manera: Los alumnos no comprenden el significado de despeje y no identifican cómo se transpone el término al miembro contrario. Obvio es decir que entre más literales y operaciones muestre una fórmula más complejo es el proceso que deben realizar los alumnos. De la misma forma sucede en el caso de la sustitución, la cual se define por la Real Academia Española (2001) como poner a alguien o algo en lugar de otra persona o cosa, es decir en este procedimiento matemático se debe de intercambiar las letras de una formula por los números asignados a cada uno por el ejercicio o problema. A pesar de ser un tema abordado durante álgebra del primer semestre, en valor numérico, existen algunos alumnos que les causa conflicto el intercambiar las literales por los números asignados. Retomando el ejemplo anterior, ahora se asignan los valores de 25cm al arco y 15cm de radio de la circunferencia; para sustituir la fórmula despejada, se conformaría de la siguiente manera: En ocasiones, los alumnos invierten los datos de las variables al momento en que realizan la sustitución. l = r θ l = θ r l = r θl = r θ l = θ r l = θ r r = θ l r = θ l θ = 25cm 15cm θ = 25cm 15cm 23 Estos son algunos de los conceptos matemáticos que se les dificulta a los estudiantes, según la experiencia de la autora (véase Figura 2.1), sobre todo porque al no lograr interpretar la instrucción no logran efectuar el procedimiento necesario para solucionar el ejercicio o problema. Figura 2.1. La problemática de las matemáticas, algunos aspectos relevantes del aprendizaje. Para lograr modificar la actitud del estudiante frente a las matemáticas y alcanzar el aprendizaje significativo es importante identificar los símbolos y el lenguaje que emplea el estudiante, y que le causa más ansiedad, siendo relevante en este proceso la actitud que muestre al aprendizaje. La matemática y el estudiante Actitud Motivación Ideas y predisposición Componentes: cognitivo, afectivo- evaluativo y conductual Frustración, enojo, pérdida de interés Genera la manera de actuar, dirigir las acciones Intrínseca y extrínseca La problemática de las matemáticas Lenguaje y simbología matemática Ciencia del conocimiento, secuencias y números Cuenta con símbolos y lenguajes propios Soporte y apoyo en estructura, números, procedimientos y generalización Ausencia de estrategias, sin coherencia ni vinculación, deshumanizada Afectan el aprendizaje en matemáticas Conceptos matemáticos Despeje Sustitución La matemática y el estudiante Actitud Motivación Ideas y predisposición Componentes: cognitivo, afectivo- evaluativo y conductual Frustración, enojo, pérdida de interés Genera la manera de actuar, dirigir las acciones Intrínseca y extrínseca La problemática de las matemáticas Lenguaje y simbología matemática Ciencia del conocimiento, secuencias y números Cuenta con símbolos y lenguajes propios Soporte y apoyo en estructura, números, procedimientos y generalización Ausencia de estrategias, sin coherencia ni vinculación, deshumanizada Lenguaje y simbología matemática Ciencia del conocimiento, secuencias y números Cuenta con símbolos y lenguajes propios Soporte y apoyo en estructura, números, procedimientos y generalización Ausencia de estrategias, sin coherencia ni vinculación, deshumanizada Afectan el aprendizaje en matemáticas Conceptos matemáticos Despeje Sustitución 24 2.2 Aprendizaje En el proceso para adquirir el conocimiento y generar el aprendizaje significativo existen diversas teorías que fundamentan este proceso. Precisamente, el desconocimiento de los alumnos de cómo llevan a cabo su proceso de aprendizaje genera el incremento del fracaso escolar, sobremanera en las áreas de las ciencias (Muria, 2004). Esto conduce a muchos estudiantes a mostrar una actitud de fobia y ansiedad, desmotivados por sus propias experiencias a través de su vida escolar. 2.2.1 Teoría cognitiva. Para lograr enfatizarla teoría de aprendizaje, es importante resaltar al conductismo que marca la pauta de las primeras investigaciones de cómo se genera el aprendizaje, siendo Pavlov el creador del condicionamiento clásico, quien determina que los estímulos y las respuestas logran generar un aprendizaje, basado en el cambio de la conducta en las acciones observables (Ormrod, 2005). Este cambio de la conducta permitió extender el método experimental, introduciendo así el concepto de reforzadores, con lo que surgió el condicionamiento operante, con su principal guía, B. F. Skinner. El conductismo es empleado por los profesores cuando la clase requiere un tipo de aprendizaje para guiar las conductas de los alumnos. Pero el aprendizaje no puede estar influido sólo por el cambio de conducta, es necesario también identificar lo que ocurre con los procesos cognoscitivos, en cómo las personas perciben, interpretan, recuerdan y piensan en su contexto (Ormrod, 2005); por lo tanto surge la teoría cognoscitiva, encontrando a impulsores como Jerome Bruner, David Ausubel, Jean Piaget y Lev Vygotsky. Con Jerome Bruner y su teoría de la instrucción se logra comprender que el aprendizaje es un procesamiento activo de la información y cada persona lo organiza y construye a su manera. En tanto, David Ausubel, con la teoría del aprendizaje significativo, expone que los 25 alumnos adquieren la capacidad de relacionar de manera significativa el conocimiento nuevo y estructurarlo (Ansaldo, 2005). La investigación de Jean Piaget y su teoría psicogenética basada en la forma en cómo los niños piensan y aprenden (Ormrod, 2005) se centra especialmente en los procesos de razonamiento lógico y las estructuras mentales. De las principales consideraciones de la teoría de Piaget, destaca que para procesar la información los sujetos deben activar y organizar el conocimiento en estructuras o esquemas cognitivos que les permite posteriormente recuperarlo en cuanto lo requieran. Posteriormente, Lev Vygotsky aporta a la teoría cognitiva, que los adultos intervienen en el aprendizaje de los niños al validar su desarrollo cognoscitivo (Ormrod, 2005). Por medio del conocimiento de las teorías de aprendizaje conductistas y cognoscitivistas se amplía el panorama del aprendizaje, cubriendo de esta forma la parte conductual y cognitiva. Ambas teorías se aplican en el aula y los alumnos responden a las mismas; sin embargo, al observar que los alumnos son capaces de construir el aprendizaje por medio de la información ya conocida (Ormrod, 2005), se da pie al surgimiento del constructivismo, en el que los alumnos dan un sentido al mundo que los rodea. Dentro del constructivismo, Jean Piaget y Lev Vygotsky promueven el desarrollo intelectual, social, físico y moral del niño dentro del salón de clases, orientándolo hacia el razonamiento (Ormrod, 2005), pues el aprendizaje se torna significativo al intentar explicar los fenómenos que le rodean a partir de los esquemas estructurados. Por tal motivo, los juegos y las clases dinámicas toman forma con la aplicación del constructivismo. Además, el constructivismo busca que sea el estudiante quien construya su propio conocimiento, por lo tanto al incrementar la habilidad de utilizar y transferir los conceptos a su realidad, encuentra una mayor motivación para continuar realizando las mismas actividades, es decir, que el aprendizaje significativo tiene una relación estrecha con la motivación. 26 De acuerdo con Ormrod (2005), entre más motivación presente el estudiante, el aprendizaje será adquirido de forma más significativa, con lo cual el sujeto también alcanza internamente una sensación agradable y reconfortante, conduciendo al estudiante a buscar nuevamente la emoción. De tal modo, el estudiante motivado muestra iniciativa propia, implicación cognitiva en las tareas, aborda temas difíciles, disfruta y se entusiasma, entre otros aspectos, consecuentemente mejora su rendimiento. Sin embargo, en la realidad áulica de la matemática -y demás ciencias- persiste aún la continuación de la aplicación de la teoría de aprendizaje conductista, sin permitir que el estudiante tenga una interacción social con los pares o efectuar actividades diferentes a la realización de los ejercicios. Por lo tanto, el aprendizaje de las ciencias requiere que se modifiquen las estructuras no sólo en los procedimientos o formas de pensamiento sino desde las concepciones, ideas y conceptos que utilizan los alumnos para interpretar los fenómenos que estudian. Y estos cambios no son un resultado automático de la aplicación de determinados procedimientos, sino que a su vez requieren de enseñanza específica y estrategias de aprendizaje (Pozo y Gómez, 2004). 2.2.2 Habilidades cognitivas. Como se comenta en los antecedentes de la investigación, la matemática es un terreno árido, incomprensible para la mayoría de los estudiantes debido a que carece de vínculos o coherencia con su realidad, por lo mismo genera aburrimiento y frustración por los múltiples fracasos que sufren en varias ocasiones los estudiantes. Una de las principales razones del aburrimiento o frustración es porque la matemática, como enseñanza o aprendizaje, no se visualiza como un conocimiento útil; pero deben comprender que, por el contrario, es el área que enseña la secuencia de pasos correcta para concluir en un resultado. De Guzmán (2007) resalta la importancia de enseñar al estudiante los 27 procesos de pensamiento que son útiles y de interés para construir nuevos conocimientos, pues de los contenidos superfluos y operaciones rutinarias la tecnología se encarga de resolverlos. De acuerdo con la teoría de Piaget, para aprender la matemática es necesario crear los nuevos conocimientos a partir de los previos, donde el proceso cognitivo es consistente en generar y organizar la información en los esquemas cognitivos, y depende tanto del nivel interno como del propio crecimiento, es decir, que al generar conocimiento el estudiante desarrolla habilidades cognitivas. Sánchez (2002) distingue dos formas de conocimientos, el conceptual y el procedimental. El primero es la esencia del propio concepto, el segundo se establece como el medio para procesar la información, proporcionando dos facultades, la habilidad cognitiva (habito de realizar una secuencia) y la metacognitiva (aplicación de los procesos mentales superiores: planeación, supervisión y evaluación). Se entiende por habilidad a la facultad de aplicar el conocimiento en los procesos de desarrollo de la comprensión, y cognición se concibe como la característica estable, falible a veces, pero en la que el sujeto es consciente y logra acceder a la información para reflexionar (Sánchez, 2002), es decir que es el conjunto de procesos mentales necesarios para desempeñar las tareas del pensamiento productivo. Para generar este tipo de pensamiento es necesario que ambos estilos del conocimiento estén presentes durante el proceso, es decir, para crear el conocimiento se requiere que las estructuras o esquemas del conocimiento interaccionen, lo cual se realiza a través de los procesos cognitivos. Aunado a esto, Ormrod (2005) comenta que los procesos cognitivos son la forma en que las personas perciben, interpretan, recuerdan y piensan sobre los acontecimientos ambientales que experimentan. González y Massone (2003) y Agüero y Waldegg (1999) establecen tres procesos cognitivos que permite transferir la información a la memoria operativa; Muria (1994) establece 28 un proceso adicional, que es la selección. La Figura 2.2 presenta los cuatro procesos cognitivos básicos. Figura 2.2. Procesos cognitivos básicos para generar esquemas o estructuras de aprendizaje. Cada tarea o actividad efectuada diariamente conlleva a emplear un proceso distinto, los cuales van desde la observación, comparación, relación, clasificación simple,ordenamiento hasta la clasificación jerárquica. Sánchez (2002) comenta que dichos procesos permiten la construcción del conocimiento y del razonamiento. Los niveles o procesos mencionados en la Figura 2.2 se encuentran relacionados de manera secuencial, donde el estudiante reconoce los conocimientos previos, pero es factible que se retome uno de éstos dependiendo de la actividad o tarea a realizar, así como de la experiencia y madurez de los juicios que logre el estudiante. Además en el desarrollo de las habilidades cognitivas es necesario realizar prácticas de manera controlada que permitan formalizar los procesos cognitivos, es decir, que un proceso implica un procedimiento y éste se transfiere en una habilidad (Sánchez, 2002). Los procesos cognitivos adquieren gran importancia durante el aprendizaje debido a que cada fase permite ir reconociendo o construyendo estructuras o esquemas mentales, que posteriormente ayudarán a recuperar la información cuando ésta es requerida para aplicarla a una nueva situación problema (López, 2001). La problemática existente de los alumnos ante materias como matemáticas, además de la actitud y complejidad, también es el enfrentarse al desconocimiento de su propio proceso para adquirir los conocimientos, pues como Muria (1994) comenta son dichos procesos la clave 29 del éxito o del fracaso del aprendizaje significativo, por lo tanto se requiere alcanzar conciencia de cada etapa. En el caso de las matemáticas, Orton (2003) establece cuatro exigencias cognitivas: la primera es la memorización simple, donde el alumno debe ser capaz de memorizar diferentes cualidades matemáticas, como las palabras, los símbolos, fórmulas. La segunda exigencia es el aprendizaje logarítmico, en el que estudiante debe realizar operaciones aritméticas de suma, resta, multiplicación y división, tanto de números enteros como fraccionados, por lo que también emplea la memoria, pues deben recordar los pasos que soporta el procedimiento. La tercera exigencia cognitiva es el aprendizaje conceptual, y requiere que el alumno tenga la capacidad de construir nuevos conceptos basándose en aspectos previamente conocidos. Por último, la resolución de problemas es considerada por algunos autores como la verdadera esencia de la matemática; es la forma más elevada del aprendizaje, pues el alumno debe generar el pensamiento para crear nuevos conocimientos a partir de los previos, es decir, que dependiendo del conocimiento y las destrezas, ahora se incluye la capacidad de utilizarlos contextualizados, lo que permite establecer la estructura mental. Se sabe que el estudiante con menor experiencia establece rutas ineficaces para solucionar problemas, sin conducirle a resultado alguno. Por el contrario, los más expertos utilizan varios procesos cognitivos como la planeación, implementación y verificación, de forma tal que les permite ir modificando su conducta de acuerdo con los juicios alcanzados durante la realización del problema (Woolfolk, 2006). Es importante determinar los factores que favorecen o retrasan el desarrollo de determinados procesos para la solución de problemas, pero tanto las instituciones educativas como los docentes limitan la aplicación de las diversas estrategias que benefician al alumno, pues sólo pretenden obtener metas a corto plazo y no un verdadero aprendizaje. En la Figura 2.3 se indican las teorías, habilidades y procesos cognitivos básicos de importancia para la presente investigación. 30 Figura 2.3. Teorías, habilidades y procesos cognitivos relevantes para el estudio. Para lograr indagar la forma en que los alumnos aprenden los conceptos matemáticos, es importante conocer e identificar los procesos cognitivos que efectúan durante su aprendizaje, la manera en que aprenden y la relación de la motivación (actitud) ante el aprendizaje puede ayudar a mejorar la instrucción y la adquisición de los conocimientos de la matemática e incrementar el rendimiento académico. Selección Adquisición Codificación Recuperación Aprendizaje Habilidades: Acción consciente para aprender Teoría cognitiva El aprendizaje no está influido por un cambio de conducta Exponentes: Jerome Bruner, David Ausbel, Jean Piaget, Lev Vigotsky El procesamiento de la información sujeta a la organización estructural Motivación y aprendizaje cognitivo vinculados Habilidades y procesos cognitivos Procesos: Cómo se efectúa el aprendizaje Conocimiento: conceptual y procedimiental Selección Adquisición Codificación Recuperación Aprendizaje Habilidades: Acción consciente para aprender Teoría cognitiva El aprendizaje no está influido por un cambio de conducta Exponentes: Jerome Bruner, David Ausbel, Jean Piaget, Lev Vigotsky El procesamiento de la información sujeta a la organización estructural Motivación y aprendizaje cognitivo vinculados Habilidades y procesos cognitivos Procesos: Cómo se efectúa el aprendizaje Conocimiento: conceptual y procedimiental 31 2.3 Actitudes La actitud es una característica evaluativa del ser humano y es definida por Weiten (2006) como la percepción (positiva o negativa) que efectúa un sujeto hacia diversos objetos sociales, productos o experiencias, a través de sus afectos juicios e intenciones de acción (Moscovici, 1985). De acuerdo con Moscocivi (1985), León, Barriga, Gómez, González, Medina y Cantero (1998), y Weiten (2006) las actitudes son evaluaciones multidimensionales que se conforman de tres componentes. El primer componente es la parte afectiva, la cual consta de las emociones, los sentimientos favorables o desfavorables. El cognoscitivo es el segundo componente y lo integran las creencias, juicios opiniones o conocimientos. Por último, el componente conductual que esta constituido por las acciones, intenciones, tendencias o predisposiciones para actuar ante el objeto. La combinación de dos o tres de estos componentes dan origen a las diversas actitudes (Worchel, Cooper, Goethals y Olson, 2002). Las actitudes que genera el individuo hacia un objeto, generalmente, se basan en poca información y de forma deliberada, por lo que ejerce su respuesta de forma afectiva básica (Weiten, 2006). Cuando el objeto o suceso es satisfactorio para el sujeto entonces surgen las actitudes favorables. Pero si el objeto crea conflicto al pensamiento del individuo se generan las actitudes desfavorables, y por consecuencia evita el objeto. Estas evaluaciones crean un archivo en la memoria y pueden aparecer nuevamente ante la presencia del estímulo que le dio origen. De acuerdo con Ibáñez y Botella (2004) la generación de las actitudes conlleva un proceso de mayor complejidad, ya que estas se adquieren a través de la interacción del sujeto con su entorno social, es decir, las actitudes se aprenden por medio de diversos factores que implican las relaciones personales del sujeto ante el grupo de pertenencia. Estos factores son la exposición directa, de aprendizaje y los agentes socializadores; pero a pesar de que un grupo 32 comparta o influya sobre la actitud hacia un objeto definida por los integrantes, las actitudes en si son de origen individuales e independientes del grupo. Las actitudes se crean para responder a funciones biológicas cruciales, Worchel, et al. (2002) asevera que se clasifican en cuatro, como la utilitaria (que maximiza las recompensas o minimiza los castigos), la de conocimientos (la compresión del entorno por medio de la evaluación almacenada con anterioridad), la expresión del valor (identifican los valores y la identidad del sujeto) y la defensiva del yo (evadir las verdades dolorosas). Por otra parte, Ibáñez y Botella (2004) dividen a estas funciones en dos tipos, la motivacional y la cognitiva. En el caso de la primera función, la motivacional, se centra en dar respuesta a las necesidades individuales,
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