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INSTITUTO TECNOLóGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY UNIVERSIDAD VIRTUAL MOVIMIENTO LINEAL EN EL CONTEXTO DEL MODELO EDUCATIVO DE LA PRACTICA DOCENTE: UN ENFOQUE CONSTRUCTIVISTA TESIS Presentada como requisito para optar Al titulo de Maestro en Educación con Especialidad en Ffsica Por Autor: Enrique Carmen Peñúñuri Landavazo Asesor: MEE Froilán Vázquez Vázquez MONTERREY, N.L. Junio de 2003 MOVIMIENTO LINEAL EN EL CONTEXTO DEL MODELO EDUCATIVO DE LA PRACTICA DOCENTE: UN ENFOQUE CONSTRUCTIVISTA Tesis presentada Por Enrique Carmen Peñúñuri Landavazo Presentada ante la Dirección Académica de la Universidad Virtual del Instituto Tecnológico y de Estudios superiores de Monterrey. Como requisito parcial para optar Al titulo de MAESTRO EN EDUCACIÓN CON ESPECIALIDAD EN FÍSICA Junio de 2003 INDICE DE CONTENIDOS AGRADECIMIENTO ..................................................................................... i RESUMEN ................................................................................................... V Capitulo 1 1. Presentación del problema ...................................................................... 1 1.1 Introducción ..................................................................................... 1 1.2 Antecedentes ................................................................................... 2 1.3 Identificación de la necesidad ......................................................... 5 1.4 Planteamiento del problema .......................................................... 15 1.4.1 Enunciado ............................................................................ 16 1.4.2 delimitación ........................................................................... 17 ¡¡ 1.4.3 Justificación .......................................................................... 17 1.5 Objetivos .......................................................................................... 18 2. MARCO TEORICO .................................................................................. 20 2.1 Problemas y solución de problemas en física .................................. 20 2.2 Teorías del aprendizaje ................................................................... 25 2.2.1 aprendizaje significativo crítico ............................................... 31 2.3 Análisis de propuestas didácticas ..................................................... :34 3. PROPUESTA DIDÁCTICA ........................................................................ 54 3.1 Introducción ........................................................................................ 54 3.2 Evaluación .......................................................................................... 57 3.3 Ejemplo de sesiones modelo .............................................................. 59 3.3.1 ¿Qué es el movimiento? ........................................................... 62 iii 3.3.2 Movimiento rectilíneo ................................................................ 68 3.3.2.1 Distancia y desplazamiento ............................................ 69 3.3.2.2 Rapidez y velocidad ........................................................ 71 3.3.2.3 Velocidad ........................................................................ 74 3.3.2.4 Aceleración ..................................................................... 78 3.3.3 Ecuaciones ............................................................................... 85 3.3.4 Como resolver ejercicios .......................................................... 86 3.3.4.1 Gráficas .......................................................................... 91 3.3.5 Caída libre ............................................................................... 104 3.3.5.1 Ecuaciones para caída libre .......................................... 108 4 Conclusiones y recomendaciones ............................................................... 113 5 Bibliografía .................................................................................................. 116 IV RESUMEN MOVIMIENTO LINEAL EN EL CONTEXTO DEL MODELO EDUCATIVO DE LA PRACTICA DOCENTE: UN ENFOQUE CONSTRUCTIVISTA JUNIO DE 2003 ENRIQUE CARMEN PEÑUÑURI LANDAVAZO INGENIERO CIVIL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA DIRIGIDA POR EL MEE FROILAN VAZQUEZ VAZQUEZ El presente trabajo es una propuesta de actividades de aprendizaje para la materia de física I que imparte la universidad La Salle Noroeste. Las actividades didácticas tienen como soporte teórico el constructivismo derivado de la teoría de Jean Piaget. En términos generales Piaget sostiene que los estudiantes construyen su conocimiento a través de sus interacciones con el objeto. Se plantean situaciones problemáticas que, a juicio del tesista, permiten a los alumnos interactuar con los objetos físicos y matemáticos para construir su conocimiento en estas áreas V Las situaciones de aprendizaje que se presentan pretenden lograr tres niveles del aprendizaje: Introducción, Consolidación y profundización del contenido tipos de situaciones problemáticas que son: Problemas de planteo y tablas. Para lograr la consolidación de los temas, se diset\aron las situaciones problemáticas llamadas construcción de objetos y ensayo. Finalmente para la profundización del aprendizaje se diseflaron tres clases de situaciones problemáticas a saber familias, diversas representaciones y proyectos de investigación. También se diseñaron problemas - proyectos que serán administrados como exámenes semestrales o parciales El presente trabajo considera al estudiante como eje central del proceso educativo. Las actividades de aprendizaje se diseñaron con el fin de que el estudiante se apropie del conocimiento físico a través de interactuar con los objetos físicos; Ya sea individualmente o en equipos de aprendizaje colaborativos. VI CAPITULO 1 PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA 1.1 INTRODUCCION La Universidad La Salle Noroeste, quiere resolver el problema del alto índice de reprobación en la materia de Física 1 de las carreras del área de ingenierías con el fin de disminuir la deserción escolar y aumentar la calidad académica en los semestres posteriores. La Física y la Matemática parecen haber formado siempre parte de todo sistema educativo. Desde las civilizaciones egipcias, donde se enseñaban los cálculos necesarios para repartirse las cosechas, deslindar campos, pagar impuestos entender el movimiento de las estrellas y conducir las aguas a lugares estratégicos. Pasando por Grecia donde la física y la matemática aparecen como ciencias ideales para desarrollar la inteligencia y llegar al conocimiento de la verdad, hasta llegar al tercer milenio donde la física sale de sus cauces tradicionales y se aplica directamente a las nuevas tecnologías que abundan en estos tiempos y que se aplica a la cibernética, Robótica, Mecatrónica. El presente trabajo de tesis es una propuesta de mejora del aprendizaje de la Física, particularmente en el aprendizaje del movimiento lineal en et primer semestre de la Universidad La Salle Noroeste dentro del curso de Física l. Se pretende lograr un aprendizaje significativo a través de un enfoque constructivista. Se propone un cambio en la enseñanza tradicional de la Física cuya orientación ha sido la enseñanza de la Física como transmisión de un cuerpo de hechos y principios organizados lógicamente; este trabajo considera a la Física como una actividad en continuo cambio y el aprendizaje es la asimilación de los objetos y los 1 fenómenos a ciertas estructuras cognitivas que el sujeto construye a partir de su acción y reflexión. El autor se propone diseñar actividades de aprendizaje basadas en la resolución de problemas de fenómenos físicos como medio para despertar, en los alumnos, el interés por el estudiode la física y la matemática. La dinámica de la clase se inicia por la reflexión, dirigida por el profesor, sobre una situación problemática o fenómeno físico, se extrae información relevante del fenómeno y la representan mediante símbolos para construir un modelo matemático; se reflexiona este modelo y se empiezan a obtener resultados; se retoma el fenómeno mejor comprendido para inferir reglas del comportamiento del fenómeno físico. Por medio de estas actividades, El alumno construirá sus saberes a través de su propia experiencia, aprovechando la oportunidad que tiene para pensar por si mismo. El maestro se convierte en supervisor y guía de la actividad del alumno, propiciando un ambiente relajado y motivante en el salón de clase. 1.2 ANTECEDENTES Cuando se cree en algo es posible abatir todos los obstáculos para lograrlo. Tal es el caso de la ULSA Noroeste. Convencidos de la necesidad de dar continuidad a la formación cristiana que sus hijos recibían en sus hogares en el núcleo familiar, un grupo de padres de familia interesados de que la ciudad contara con una Universidad que fomentara los valores cristianos se dieron a la tarea de crear una Universidad de Inspiración Cristiana. Llamaron a la puerta de los superiores lasallitas. Si bien la empresa era noble, carecía de personal, instalaciones y equipo. No se desanimaron y siguieron adelante. 2 Crearon un equipo de planeación que trabajó durante 3 años realizando estudios de factibilidad y necesidades. Lograron demostrar ambas, y por fin, las autoridades lasallistas dieron luz verde al proyecto. Se decidió integrar la nueva institución en el "Sistema Universidad la Salle" aprobado por el decreto presidencial del 29 de mayo de 1987. la sede de Ciudad Obregón se llamaría Universidad La Salle Noroeste. Hubo numerosas visitas a las autoridades de la Universidad La Salle en México, en especial con su Rector, el Doctor José Cervantes, y a su vez ellas visitaron varias veces Ciudad Obregón. Por fin, el proyecto estaba maduro. Se acondicionaron instalaciones adecuadas para la primera etapa, precisamente frente al Instituto La Salle, en lo que fuera la casa del General Topete. El 19 de agosto de 1991 La Universidad La Salle Noroeste abriría sus puertas con tres carreras novedosas: Comercio Internacional, Relaciones Humanas e Ingeniería Agroindustrial. En 1992 se abriría la maestría en Calidad, posteriormente se abriría la maestría en Ingeniería Económica y Financiera, única en el Noroeste. En este mismo año, se abrirían las carreras de Informática y de Finanzas y Contaduría, y en 1995, se abriría la de Derecho. En 1997 se inaugura su nuevo y moderno Campus. Fue necesario mover voluntades, suscitar intereses y abatir no pocas resistencias, sin contar con la crisis económica. El primer año el patronato Fomento Educativo Sonorense, AC. (FESAC), aportó más de 10 millones de pesos por alumno para sostener la infraestructura académica. En total unas 273 empresas o personas físicas han realizado aportaciones. Una placa con los nombres de ellas situadas en la entrada del Campus recuerda este enorme esfuerzo de tantos cajemenses por dotar a nuestra región de una Institución de 3 Educación Superior de alta calidad y de inspiración cristiana. ULSA extiende su oferta de maestrías a Hermosillo, Sonora. En octubre de 1997 abriría la maestría en Ingeniería Económica y Financiera, y para enero de 1998 lanza su programa de maestrías en Calidad; ambas en las instalaciones del Colegio Regis. Para agosto de 1998 amplía su oferta educativa con tres carreras más, novedosas y de vanguardia como las ya ofrecidas: Licenciatura en Mercadotecnia, Ingeniería Industrial en Calidad, Ingeniería en Tecnologías de la Informática y de la Computación. En 1999 la ULSA Noroeste manteniendo fraterna relación con el sistema ULSA, logra su autonomía. En 2001 amplia su oferta educativa con Ingeniería en Mecatrónica y la licenciatura en Diseño Grafico. El semestre agosto diciembre de 2002 la Universidad La Salle Noroeste cuenta con alrededor de 800 alumnos distribuidos entre sus carreras divididos en grupos de entre 20 y 30 alumnos, aproximadamente. La educación es un proceso vital imprescindible para alcanzar el desarrollo de los individuos y de las sociedades. Su función en el desarrollo de las naciones es incuestionable y, hoy más que nunca, se reconoce como una de las áreas de trabajo prioritarias en el mundo. Los procesos educativos han adquirido un alto nivel de complejidad a causa de las constantes exigencias del avance científico y tecnológico; además, la influencia de la globalización, los índices de crecimiento demográficos, la masificación de los servicios educativos, la rapidez de las comunicaciones, las demandas de calidad los procesos de certificación y los reclamos del sector social, imprimen cambios constantes en los esquemas productivos que demandan respuestas eficientes de la educación. 4 Así, se vuelve cada vez más importante la preocupación por la pertinencia y calidad de los programas educativos y por la formación y actualización constante de los principales responsables de operacionalizar los grandes proyectos educativos: los docentes. Las condiciones en que se desempeñarán los futuros profesionistas, se encuentran sujetas a dinámicas muy complejas de cambios ante los procesos que actualmente se viven, como la globalización, la creciente tecnificación y la disponibilidad instantánea y masiva de información: En este contexto surge la necesidad de desarrollar en los estudiantes, adicionalmente a los conocimientos y destrezas profesionales específicos, habilidades de tipo general. Se han identificado así, entre otras. La habilidad de aprender por cuenta propia, de identificar y resolver problemas, de trabajar en equipo, análisis, sintético, sistemático, justifica puntos de vista, ordenado en sus razonamientos, que interprete al mundo en términos del conocimiento físico, así como el uso de paquetes y calculadora. Estas Habilidades, presentes en la misión de la universidad la salle Noroeste de inspiración cristiana que se propone a coadyuvar en el proceso de formación de cada estudiante de esta institución 1.3 IDENTIFICACION DE LA NECESIDAD En la detención de cualquier problema es necesaria la comparación entre una situación observada (real) y la situación deseada (ideal), con el fin de obtener discrepancias entre ambas situaciones, lo que nos permitirá emitir juicios de valor. La situación actual de la enseñanza de Física 1, en mi experiencia docente a lo largo de quince años en ITESM COB, ITSON, ULSA Noroeste y en las reuniones 5 de las academias de Física de las tres Universidades es una enseñanza basada en la memorización de formulas y manejo operativo de ellas. El índice de reprobación de la ULSA Noroeste en los últimos tres años es del 30 - 35% y el índice de deserción de las carreras de ingenierías de ULSA Noroeste es del 3% y un 5% cambian el estudio de las ingenierías por carreras sociales o administrativas según datos que nos reportan semestralmente el departamento escolar. Con respecto al curso de Física en cuanto a los alumnos, profesores y programa analítico es la siguiente. ALUMNOS En su mayoría presentan una actitud de rechazo hacia la Física por que aprender formulas y procedimientos algorítmicos de manera mecánica y repetitiva es poco atractivo para ellos y en consecuencia, solamente logran un aprendizaje memorístico y a corto plazo El índice de reprobación es, aproximadamente, del 35 % En general, las actividades de los alumnos se reducen a poner atención, copiar en sus cuadernos, preguntar dudas, platicar, preguntar esporádicamente, para que le va a servir lo que esta viendo, si va a venir en el examen PROFESOR Su practica docente es convencional, es decir, el ejercicio docente esta centrado en el profesor. Falta de motivaciónpara estar actualizado Dedica demasiado tiempo en asesorías con el fin de reducir el índice de reprobados. 6 Las actividades del maestro se reducen a: pasar lista de asistencia, recoger las tareas anteriores y resolver dudas, empieza el nuevo tema explicando conceptos y definiciones, escribe formulas, explica la manera de manejar las fórmulas, resuelve ejercicios como ejemplo, pasa al pizarrón a algunos alumnos para que resuelvan ejercicios y corregir los probables errores, deja otros ejercicios para resolver en clase, menciona algunas aplicaciones irrelevantes y ajenas para los alumnos del tema estudiado, deja tarea para resolver en casa de problemas repetitivos. PROGRAMA ANALÍTICO ACTUAL El programa analítico de la materia de física de describe a continuación, conteniendo horas estimadas por tema y subtema, así como los objetivos de los temas 1 Nombre de la asignatura : FiSICA 1 i Ciclo : Primer semestre 1 !Clave: NE0401-01 1 Horas/semana Total de horas -Clase por semestre: 48 Horas. OBJETIVO GENERAL: 7 El alumno analizará los aspectos fundamentales de la mecánica y el efecto de la temperatura en la dilatación de los cuerpos, como antecedente necesario para la comprensión de su aplicación en equipo industrial. Horas estimadas 2 3 TEMAS Y SUBTEMAS Objetivos de los temas El alumno: l. SISTEMA DE UNIDADES Y Identificará conversiones ANÁLISIS DIMENSIONAL en diferentes sistemas de 1. Cantidades Físicas, patrones y unidades Y el análisis unidades 2. Sistemas de unidades 3. Análisis dimensional 11. COMPOSICIÓN Y DESCOMPOSICIÓN DE VECTORES 1. Vectores y escalares 2. Presentación gráfica de fuerzas 3. Descomposición de un vector en sus componentes 4. Resultante de una suma de vectores por el método gráfico 8 dimensional para fórmulas físicas. Diferenciará la composición y descomposición de vectores obteniendo la resultante de un sistema de fuerzas. 6 5 5. Diferencia de dos vectores por el método gráfico 6. Método Analítico para la obtención de la resultante de la suma de vectores 111. EQUILIBRIO 1. La primera ley de Newton 2. Primera condición de equilibrio 3. Diferentes tipos de equilibrio 4. Tercera ley de Newton 5. Ejemplos de equilibrio 6. Rozamiento Aplicará la primera ley de Newton en sistemas en equilibrio de traslación. El alumno: IV. MOMENTOS DE UNA FUERZA Y determinará el concepto de EQUILIBRIO momento de unas fuerza 1. Concepto de momento de una en sistemas en equilibrio fuerza de rotación. 2. Segunda condición de equilibrio 3. Centro de gravedad 4. Pares de fuerzas 9 5 6 V. MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE determinará el ACELERADO comportamiento de un 1. velocidad escalar y vectorial 2. velocidad media e tnstantánea 3. aceleración media e instantánea 4. movimiento uniforme acelerado 5. ecuaciones de movimiento uniforme acelerado 6. caída libre cuerpo que tiene un movimiento uniformemente acelerado. aplicará la segunda ley de VI. SEGUNDA LEY DE NEWTON Y newton y la ley de MOVIMIENTO BAJO LA ACCIÓN DE GRAVEDAD 1. segunda ley de newton (masa y peso) 2. sistema de unidades y aplicación de la segunda ley de newton 3. ley de la gravitación de newton 10 gravitación universal, en la resolución de problemas. explicará el movimiento de un proyectil, como el DE 6 5 6 4 VII. MOVIMIENTO DE UN PLANO 1. movimiento de un proyectil 2. movimiento circular - distancia angular - velocidad angular - aceleración angular - ecuaciones del movimiento angular - fuerza centrípeta y centrífuga VIII. TRABAJO Y ENERGÍA 1. concepto de trabajo 2. trabajo en contra de la fuerza gravedad 3. energía cinética 4. energía potencial 5. potencia 6. máquinas simples el alumno: un movimiento circular. definirá los conceptos de trabajo, energía, de potencia y máquinas simples, para su posterior aplicación. IX. HIDROSTATICA E HIDRODINÁMICA determinará el 1. densidad, peso específico, densidad comportamiento de los relativa fluidos en reposo y en 2. presión de un fluido movimiento. 3. manómetro y barómetro 4. principios de Arquímedes 5. teorema de Temocelli 6. ecuación de continuidad 7. aplicación del teorema de Ternocelli X.TEMPERATURA 1. termómetro 2. dilatación térmica -lineal - superficial -volumen 11 el alumno: explicará el efecto de la temperatura en la dilatación de los BIBLIOGRAFIA BASICA : Alonso y Finn, física, volumen 1, mecánica, editorial fondo educativo interamericano, México, 1976 Bueche f. fundamentos de física, editorial Aguilar, México 1985 Resnick and Halliday. física, parte i, editorial cecsa México 1975 Sears y Semansky. física general. ediorial me. graw hill, México 1980 De acuerdo a la misión de la Universidad La Salle Noroeste, la situación ideal para los alumnos, el maestro y el programa analítico es aquella: ALUMNOS Están motivados para estudiar Física En todas las actividades de aprendizaje asumen una actitud dinámica Las actividades de aprendizaje desarrollan su capacidad para identificar y resolver problemas En las actividades en equipo y grupales se muestran responsables, comprometidos, cooperativos y tolerantes El índice de reprobados se reduce a cero 12 PROFESOR Está motivado para desarrollar su práctica docente Busca como mejorar el ambiente de la clase Reflexiona constantemente en los resultados de su práctica docente Centra el proceso educativo en el alumno Se convierte en un facilitador del aprendizaje Diseña actividades de aprendizaje para desarrollar en el alumno la curiosidad y el interés por el estudio de la Física. Orienta las actividades hacia la construcción del saber por los propios alumnos y crea un ambiente propicio para resolver problemas. PROGRAMA ANALITICO El programa analítico concede mayor importancia a los objetivos específicos de aprendizaje relativos a la modelación de fenómenos. El programa analítico recomienda el uso de calculadoras para evitar los cálculos tediosos y agilizar los resultados y también se permite el uso de paquetes computacionales para analizar los movimientos de partículas y reflexionar sobre su comportamiento El programa analítico contiene una cantidad mayor de objetivos específicos de aprendizaje en la modelación matemática de fenómenos físicos. Queremos llamar la atención, en primer lugar, contra cualquier tentación de ver en los planteamientos constructivistas hoy en auge -a los que dedicamos básicamente esta segunda parte- "la solución" a los problemas de enseñanza/ 13 aprendizaje de las ciencias. Se corre, efectivamente, el peligro de que se conviertan en un nuevo slogan superficial e ineficaz, por tanto, para la mejora del aprendizaje. Si algo comienza a estar claro hoy, precisamente, es la necesidad de romper con la idea ingenua -pero extraordinariamente extendida- de que enseñar es fácil: cuestión de personalidad, de sentido común o de encontrar la receta adecuada para acabar con la "enseñanza tradicional". Más aún, resulta necesario comprender que tras la idea vaga de enseñanza tradicional existe un modelo coherente de enseñanza/ aprendizaje por transmisión/ recepción de conocimientos ya elaborados y que la renovación de la enseñanza no puede ser cuestión de simples retoques, sino que presenta las características y dificultades de un cambio de paradigma. Si tras varias décadas de esfuerzos innovadores no se ha producido una renovación efectiva de la enseñanza, ello puede ser atribuido, precisamente, a la falta de comprensión de la coherencia global del modelo "tradicional" y a la ausencia de un nuevo paradigma capaz de dar respuesta a las dificultades encontradas por el primero. Intentaremos aquí evitar estos planteamientos ateóricos, mostrando que los avances en la transformación efectiva de la enseñanza de las ciencias son el fruto complejo -en ningún modoreducible a recetas- del desarrollo convergentes de diversas líneas de investigación. El modelo constructivista está jugando hoy ese papel integrador, tanto de las investigaciones en los diferentes aspectos de la enseñanza/ aprendizaje de las ciencias, como de las aportaciones procedentes del campo de la epistemología, psicología del aprendizaje, etc. De este modo, las propuestas constructivistas se han convertido en el eje de una transformación fundamentada de la enseñanza de las ciencias. 14 1.4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA De acuerdo a lo anterior, se detectan discrepancias entre las situaciones real y la deseable en las siguientes variables: ELEMENTO VARIABLE SITUACION REAL SITUACION IDEAL ALUMNO Actitud Pasiva Activa Tipo de aprendizaje Memorístico Por descubrimiento, significativo Duración del Corto plazo Largo plazo aprendizaje Actitud hacia la Física Rechazo Aceptación Indice de reprobados 30% Cero PROFESOR Práctica Docente Centrado en el Centrado en el profesor alumno Actitud hacia su Desmotivado Motivado práctica docente Enfoque del proceso Centrado en la Centrado en el enseñanza-aprendizaje enseñanza aprendizaje Rol Expositor de Facilitador del conocimientos aprendizaje Actitud hacia Indiferente Reflexivo resultados docentes 15 Presentación de la Formalista, Concreta, inductiva Física deductiva PROGRAMA Presencia de objetivos Pocos Muchos ANALITICO específicos de aprendizaje Importancia del uso de No Si la Física Uso de calculadoras y Poco Mucho paquetes computacionales PROBLEMA De acuerdo a la tabla anterior detecto en los alumnos una actitud pasiva en el estudio de la Física trayendo como consecuencia un aprendizaje memoristico a corto plazo lo que ocasiona que el maestro se desmotive y se vuelva indiferente aunado a esto, el programa analítico contiene pocas aplicaciones interesantes para los alumnos 1.4.1 ENUNCIADO En base al análisis de los antecedentes y la identificación de la necesidad planteamos la siguiente pregunta de trabajo: ¿ Que características deben de cumplir las actividades de aprendizaje del curso de Física I de la Universidad la Salle Noroeste que permitan que, además de que aprendan a modelar y resolver problemas de movimiento lineal a través de 16 funciones lineales y cuadráticas, el alumno se esfuerce para formarse una conciencia crítica mediante la búsqueda de la verdad en las ciencias, en su vida y en la sociedad, que se piden en la misión de la Universidad La Salle Noroeste? 1.4.2. DELIMITACIÓN Debido a lo amplio y denso del programa analítico, el diseño de actividades de aprendizaje con un mayor énfasis en la elaboración de problemas de modelación se enfoca solamente a los temas de movimiento rectilíneo uniforme (funciones lineales y cuadráticas) del curso de Física impartido en la Universidad La Salle Noroeste y su puesta en escena en el salón de clases se llevará acabo el semestre agosto diciembre del 2003. 1.4.3 JUSTIFICACIÓN La tecnología ha avanzado mucho en las últimas décadas especialmente la computación, telecomunicaciones y la electrónica. Sin embargo, parece que en Física no nos hemos dado cuenta de estos cambios: En la enseñanza existe una brecha de un siglo entre la tecnología actual y la Física que enseñamos a nuestros alumnos. Además, les enseñamos una Física de gis y pizarrón llena de formulas y problemas que no son mas que ejercicios, enseñamos una "Física Viajan no hecha para la ciudadanía actual y poco usamos las tecnologías. Es necesario enseñar Física con modelos de la naturaleza y como una ciencia viva y útil para el ciudadano en la sociedad contemporánea. Es también necesario reformular nuestras estrategias de enseñanza en función de las nuevas tecnologías, partiendo del supuesto que el mundo de hoy no es el mismo de antes mas las tecnologías, es un nuevo mundo. Por tanto, la enseñanza no debe de ser la misma de antes más las nuevas tecnologías, debe de ser una nueva 17 enseñanza. No es el caso, por ejemplo, de utilizar uno u otro software, ni de poner viejos textos y listas de problemas en intemet, sino de enseñar de manera distinta. 1.5 OBJETIVOS Objetivo general Actualizar el curso de Física 1 {NE0401-01) que ofrece la Universidad La Salle Noroeste, con el fin de despertar el interés de los alumnos, en las áreas de ingenierías, del estudio de la Física y lograr en ellos un aprendizaje significativo. Para ello, la dinámica de clases es aquella donde los alumnos guiados por el maestro empiezan la clase reflexionando, en forma individual o en equipo, sobre un fenómeno físico real. Extraen información relevante del fenómeno y la representan mediante símbolos para construir un modelo matemático para obtener resultados, retoman al fenómeno ya mejor comprendido para inferir reglas de comportamiento y definición de conceptos. El maestro diseña actividades de aprendizaje para desarrollar en los alumnos la curiosidad y el interés por el estudio de la Física. Por medio de estas actividades, el alumno construirá sus saberes a través de su propia experiencia, aprovechando la oportunidad que tiene de pensar por si mismo. El maestro supervisa la actividad del alumno y propicia un ambiente relajado y motivante en el salón de clases. Asimismo, estas actividades deben de promover que los estudiantes se comprometan a coadyuvar activamente en su educación, que 18 combina los valores de excelencia y humanismo cristiano con el saber profesional en la misión de la Universidad La Salle Noreste. Pertinentes al área de Física son: La responsabilidad, cultura de trabajo, trabajo en equipo, fomentar el autoaprendizaje, la capacidad de análisis, síntesis, sistemático, justifica puntos de vista, ordenado en sus razonamientos, que interprete al mundo en términos del conocimiento físico, la capacidad para identificar y resolver problemas y el uso pertinente de paquetes y calculadora. Del objetivo General se desprenden los siguientes objetivos específicos: Centrar el aprendizaje de la materia en la resolución de problemas de modelación de fenómenos físicos que impliquen movimiento lineal. Diseñar problemas que requiefan la aplicación de funciones lineales y cuadráticas para la modelación de los problemas físicos Diseñar el orden cronológico para la presentación de los objetivos específicos de aprendizaje que permitan el aprendizaje por descubrimiento y significativo con un enfoque constructivista. Integrar las herramientas computacionales al desarrollo de las actividades del aprendizaje para facilitar el análisis de los modelos matemáticos. Lograr un ambiente de trabajo que sea agradable, de confianza y motivante para que los alumnos vivan las actividades encaminadas a promover los valores que los hagan crecer como personas comprometidas con su entorno social. 19 CAPITULO2 MARCO TEORICO 2.1 PROBLEMAS Y SOLUCION DE PROBLEMAS EN FÍSICA ¿Que es la Física? ¿Para que sirve? ¿En que nos va servir? Son preguntas que hacen los alumnos cuando sus esfuerzos por aprender algo de Física son vanos. Los maestros interesados en el aprendizaje de sus alumnos con frecuencia se plantean la siguiente pregunta: ¿ Como determinar si nuestros alumnos realmente han aprendido Física? El Dr. Vladimir Arnold nos sugiere la siguiente respuesta. "La única manera de determinar lo que efectivamente hemos enseñado a nuestros estudiantes es haciendo una lista de los problemas que deberían saber resolver con nuestra enseñanzau (Amold Vladimir, p.5) Así los problemas son la base y el medio para que la Física se desarrolle como teoría científica. Pero, ¿ Que es un problema? ¿ Cómo se resuelven los problemas? Un problema en Física no es la aplicación rutinaria de un procedimiento ya establecido. Un verdadero problema en Física puede definirse como una situación que es nueva para el individuo a quien se pide resolverla. (NationalCouncil of teachers 1981 ). Si el propósito de la enseñanza de la Física es que los alumnos se conviertan en expertos en la resolución de problemas, debemos darles la oportunidad de que realmente resuelvan problemas y no ejercicios rutinarios. Pólya (1962) asegura que la resolución de problemas es una habilidad práctica, como correr, nadar, leer. Si deseamos aprender a nadar, tenemos que metemos al 20 agua; análogamente, si deseamos que nuestros alumnos sean hábiles en la solución de problemas, tienen que resolver problemas. George Pólya publicó en 1945 uno de los mejores libros que se han escrito, según la opinión de muchos expertos, acerca de la resolución de problemas. Pólya (1945) sugiere los siguientes cuatro pasos para resolver un problema, en cada uno de los pasos sugiere contestar las preguntas indicadas: COMPRENDER EL PROBLEMA ¿ Cuál es la incógnita? ¿ Cuáles son los datos? ¿Cuál es la condición? ¿Es la condición suficiente para determinar la incógnita? ¿Es suficiente? ¿Redundante? ¿Contradictoria? CONCEBIR UN PLAN ¿Se ha encontrado con un problema semejante? ¿O ha visto el mismo problema planteado en forma ligeramente diferente? ¿Conoce un problema relacionado con este? ¿ Conoce algún teorema que le pueda ser útil? ¿Podría enunciar el problema en otra forma? ¿Ha empleado todos los datos? ¿Ha empleado toda la condición EJECUCION DEL PLAN ¿Puede usted ver que el paso es correcto? ¿Puede usted demostrarlo? VISION RETROSPECTIVA ¿Puede usted verificar el resultado? ¿Puede verificar el razonamiento? ¿Puede obtener el resultado de manera diferente? ¿Puede verlo de golpe? ¿Puede usted emplear el resultado o el método en algún otro problema? Al tratar de resolver un problema, Pólya recomienda el uso de ciertas estrategias como variación del problema, descomposición y recomposición de sus elementos, utilizar los recursos que ofrece la generalización, particularización y 21 000709 analogía, el empleo de una notación apropiada y figuras geométricas entre otras. Estas estrategias reciben el nombre de pensamiento heurístico. Reconocer la importancia que la resolución de problemas tiene en el desarrollo de la Física y las Matemáticas ha originado algunas propuestas para su enseñanza. Entre esta propuesta destaca la de Alan Schoenfeld. El ha trabajado en esta dirección y propone reproducir en el aula condiciones similares a las condiciones que los matemáticos experimentan en el proceso del desarrollo de las matemáticas. Además reconoce la importancia que la resolución de problemas tiene en el aprendizaje de las matemáticas (Santos, 1992, pp. 16-24) A través de sus estudios, ha identificado diferencias en cuanto a la selección y uso de varias estrategias para resolver problemas entre expertos y principiantes. Al estudiar las diferencias entre expertos y principiantes, Schoenfeld reconoce que la claridad en el entendimiento del problema resulta determinante en el _proceso de resolver problemas. Encontró que los expertos dedican más tiempo al entendimiento del problema que los estudiantes y esto repercute en el éxito al intentar resolver problemas. En los resultados de Schoenfeld los trabajos de pólya juegan un papel muy importante. Schoenfeld reconoce que el mismo ha usado las estrategias de pólya; sin embargo, expresa que él las ha asimilado por accidente, en virtud de haber resuelto miles de problemas durante su carrera. Aunque Schoenfetd reconoce el potencial de las estrategias propuestas por pólya, se dio cuenta que los estudiantes que reciben entrenamiento para las competencias de Estados Unidos no usan las ideas de Pólya. El principal método usado por los entrenadores en este tipo de competencia es que uuno aprende a resolver 22 problemas exitosamente en la medida que resuelve un gran número de problemas" (Santos, 1992, p.21) Alan Schoenfeld se dedicó a estudiar porqué las ideas de Pólya no eran tomadas como guía en los entrenamientos de los estudiantes que participarían en las competencias matemáticas: Para enfocar su investigación plantea la siguiente pregunta: ¿ Que nivel de explicación es necesario para que los estudiantes puedan en realidad usar las estrategias que uno considera importante? Schoenfeld obtuvo como respuesta que "la razón es que los métodos heurísticos propuestos por Pólya no son realmente coherentes". "En resumen, las caracterizaciones de Pólya son etiquetas bajo las cuales familias de estrategias relacionadas están subsumidas" (Santos, 1992, p.20) Schoenfeld estudia la aplicación de la misma estrategia heurística en la solución de problemas diferentes y observa que la aplicación de la estrategia toma caminos conceptualmente diferentes y observa que la aplicación de la estrategia toma caminos conceptualmente diferentes. Como resultados de este análisis, la principal implicación práctica para la enseñanza de las matemáticas fue diseñar actividades de aprendizaje que permitan: Identificar el uso de una estrategia en particular. Discutir la estrategia en suficiente detalle de manera descriptiva. Dar a los estudiantes un apropiado grado de entrenamiento para su uso. Los resultados de estas actividades de aprendizaje mostraron un avance en la forma que los estudiantes resuelven problemas. Sin embargo, Schoenfeld reconoció que ese método no es suficiente: También encontró que si limitaba el 23 contexto del problema se obtenían buenos resultados en la resolución de problemas aunque estos fueran complicados. La siguiente fase de su trabajo fue observar . videos de sus estudiantes cuando resolvían problemas en contextos diferentes de los de la clase. Reportó que lo que observó no fue nada similar a lo que esperaba y nada de lo que veía como profesor. Observó que los estudiantes no usaban los contenidos matemáticos que conocían cuando intentaban resolver problemas. Ellos conseguían caminos y aunque no encontraban la solución, persistían en continuar. Schoenfeld sugiere que para entender cómo los estudiantes resuelven problemas es necesario discutir los problemas en diferentes contextos. De esta manera podemos proponer actividades que pueden ayudarlos. En varios estudios, Schoenfeld encontró qué existen cuatro dimensiones que influyen en el proceso de resolver problemas: Dominio del conocimiento. Incluye definiciones, hechos y procedimientos usados en el dominio matemático. Estrategias cognoscitivas. Incluyen métodos heurísticos tales como descomponer el problema en simples casos, establecer metas relacionadas, invertir el problema, y dibujar diagramas. Estrategias metacognoscitivas. Se relacionan con el monitoreo empleado al resolver el problema, por ejemplo, el proceso de selección de una estrategia y la necesidad de cambiar de dirección como resultado de una evaluación permanente del proceso. Sistemas de creencias. Incluye las ideas que los estudiantes tienen acerca de la matemática y como resolver problemas. Algunas de las actividades de aprendizaje utilizadas por Schoenfeld 24 Resolver problemas nuevos (nuevos para Schoenfeld) en la clase con la finalidad de mostrar a los estudiantes las decisiones tomadas durante el proceso de resolver problemas. Mostrar videos de otros estudiantes resolviendo problemas a la clase. Esto es con la finalidad de discutir las destrezas y debilidades mostradas por los estudiantes en el proceso de resolver problemas. Actuar como moderador mientras los estudiantes discuten problemas en la clase. Aun cuando los estudiantes motivados a seleccionar y tratar ideas que ellos consideran plausibles, el moderador puede proveer algunas direcciones que son de valor para la discusión Dividir la clase en pequeños grupos los cuales discuten problemas matemáticos. El papel del coordinador es elaborar preguntas que ayuden a reflexionar en lo que están haciendo. Schoenfeld indicó que la enseñanza matemática debe incorporar estrategiaspara aprender a leer, conceptuar y escribir argumentos matemáticos. Aquí, Schoefeld identificó una quinta dimensión, "actividades de aprendizajen donde los estudiantes son expuestos a estrategias que pueden ayudarlos a leer argumentos matemáticos. Por ejemplo, los estudiantes son motivados a organizar sus argumentos matemáticos en una secuencia de tres fases: convéncete a ti mismo, convence a un amigo, y entonces convence a un enemigo. 2.2 TEORIAS DEL APRENDIZAJE Debido a la diversidad de concepciones que se han estructurado a través de. los años y que forman parte de análisis vinculados a los procesos de 25 enseñanza-aprendizaje, los expertos optaron por agrupar a las teorías del aprendizaje en dos enfoques con sus diferentes corrientes: Las teorías asociacionistas (Condicionamiento clásico y condicionamiento operante) y las teorías mediacionales (Aprendizaje social, teorías cognitivas, teoría del procesamiento de la información). Las teorías asociacionistas enfatizan a la conducta que se observa en los individuos como único objeto de interés. Lo que importa estudiar son las relaciones entre los estímulos, las respuestas de las personas y las consecuencias que dichas respuestas tienen no sólo sobre las conductas del propio individuo, sino también sobre el comportamiento de las demás personas. Los modelos cognitivos postulan que la conducta observable como hablar, escribir, caminar, es factible debido a procesos internos como atención, percepción, pensamiento, memoria, que establecen un nexo y regulan dicho comportamiento con el fin de responder a situaciones estimulantes del medio externo o interno del propio individuo. Entre sus exponentes mas importantes se cuentan Ausubel, Piaget. Con el fin de apoyar la precisión del tema de tesis se toma como soporte teórico la teoría del aprendizaje cognitivo desarrollado por Jean Piaget y sus consecuencias en el aprendizaje. Jean Piaget establece en su epistemología genética la base de que el conocimiento se construye mediante la actividad del sujeto sobre los objetos, Los objetos físicos son construidos por él mismo en un proceso continuo de asimilaciones y acomodaciones que ocurre en sus estructuras cognoscitivas. 26 ( Moreno y Waldegg, 1992, p.11) Piaget considera la asimilación y el acomodamiento como las fuerzas que mantienen el desarrollo continuo de la estructura cognitiva del ser humano. El toma estos dos procesos del evolucionismo que le permiten, de forma continua, al individuo obtener información a través de sus sentidos y la interacción continua que tiene con el objeto a conocer, el proceso a fin de enriquecer y modificar las estructuras que ha ido conformando. Los nuevos conocimientos son asimilados de acuerdo a lo que ya existe en el individuo y se acomodan en las estructuras de este, no solo modificando los conocimientos, sino también las estructuras. ( Larios) Como consecuencia de la interacción entre el sujeto y el objeto, el sujeto cambia continuamente en sus estructuras mentales, pero al mismo tiempo cambia al objeto en el plano del conocimiento: En los subsecuentes acercamientos del sujeto al objeto ambos habrán cambiado desde el punto de vista del sujeto, pues este modificó su estructuración interna, mientras que el objeto fue modificado para los ojos del mismo sujeto. Piaget también sostiene que cuando el sujeto actúa con objetos, desarrolla diferentes clases de conocimiento dependiendo del tipo de abstracción que realice: la abstracción empírica al aislar las propiedades y relaciones de objetos externos, y la abstracción reflexiva cuando se aíslan las propiedades y relaciones a partir de las acciones que realizamos sobre los objetos. El conocimiento lógico se deriva de la abstracción reflexiva, mientras que el conocimiento físico o biológico proviene de una abstracción empírica. Para que el alumno construya su conocimiento y lleve acabo la interacción con los objetos, incluyendo la reflexión que le permite abstraer estos objetos, es necesario que estos se presenten inmersos en un problema y no en un ejercicio. 27 De hecho en éstas situaciones problemáticas las que introducen un desequilibrio en las estructuras mentales del alumno, que en su afán de equilibrarlas (un acomodamiento) se produce la construcción del conocimiento ( o aprendizaje). Este camino también implica errores, y es por medio de estos, como el sujeto cognoscente busca la manera de encontrar el equilibrio que, con toda intención, el problema propuesto por el docente le hizo perder. Para lograrlo y de paso construir su conocimiento el alumno debe retroceder para luego avanzar y reconstruir un significado mas profundo del conocimiento. Debe de considerarse también como parte fundamental el trabajo en equipo, la interacción social del sujeto que aprende el mundo junto con otros sujetos que le permita avanzar más en grupo que individualmente. De hecho esta parte lo consideran muy importante otros teóricos, como por ejemplo Vigotsky, que le proporciona mucho peso al lenguaje como medio no solo para comunicar los hallazgos propios, sino también para estructurar el pensamiento y el conocimiento generado por el sujeto. La Física está en crisis. Ya no es más la ciencia por definición. Los jóvenes ya no buscan la carrera de Física. Los presupuestos para la investigación en Física son cada vez más escasos. Hay doctores en Física sin empleo. En la enseñanza media, la Física pierde espacio en las reformas curriculares. Este escenario es más o menos el mismo en países desarrollados o en vías de desarrollo. ¿ Qué pasa? Bueno, el mundo ha cambiado mucho en las últimas décadas. Otras ciencias se han desarrollado estupendamente. Sin embargo, parece que en Física no nos hemos dado cuenta de esos cambios. En la enseñanza existe una brecha de un siglo entre la Física Contemporánea y la 28 Física que enseñamos a nuestros alumnos. Además, enseñamos una Física de tiza y pizarra llena de fórmulas y problemas que no son más que ejercicios, enseñamos una ºFísica vieja" no volcada hacia la ciudadanía y poco utilizamos las nuevas tecnologías. En la formación de licenciados y profesores de Física continuamos preparándolos como si para el licenciado no hubiera otro camino que no fuera el posgrado y la investigación en Física, y como si para el profesor de Física no hubiera otra alternativa excepto la de enseñar Física Clásica en una escuela tradicional, Es necesario y urgente actualizar el currículo de Física de la enseñanza media en por lo menos tres aspectos: 1) incorporar tópicos de Física Moderna y Contemporánea; 2) tener en cuenta que la inmensa mayoría de los estudiantes de secundaria no van a ser físicos; 3) hacer uso efectivo de las nuevas tecnologías como recurso de enseñanza y aprendizaje. Hay que abandonar argumentos como el de que no es posible enfocar temas de Física Moderna y Contemporánea porque los alumnos no están preparados o porque son muy abstractos (abstracta es la siempre enseñada Mecánica) y encontrar maneras de incluir tópicos actuales de Física en la enseñanza media dejando fuera, obviamente, temas clásicos. Es también necesario enseñar Física como modelación de la naturaleza y como una ciencia viva y útil para el ciudadano en la sociedad contemporánea, abandonando, en definitiva, el hábito de enseñar Física como si los alumnos estuvieran haciendo iniciación científica. Educación científica es una cosa, iniciación científica es otra. 29 Es igualmente necesario reformular nuestras estrategias de enseñanza en función de las nuevas tecnologías, partiendo del supuesto que el mundo de hoy no es el mismo de antes más las tecnologías, es un nuevo mundo. Por tanto, la enseñanza no debe ser la misma de antes más las nuevas tecnologías, debe ser una nueva enseñanza. No es el caso, por ejemplo, de utilizar uno u otro software, ni de poner viejostextos y listas de problemas en intemet, sino de enseñar de manera distinta. Igual que el currículo de Física en secundaria, el currículo de formación en Física en nivel de grado también debe ser repensado, cambiado, flexibilizado de manera a ofrecer alternativas a los egresados. Es cierto que debemos continuar formando, casi que artesanalmente, el futuro investigador en Física, el físico propiamente dicho, pero, al mismo tiempo, debemos también formar el físico que va actuar en la industria, en la tecnología, en la informática, en la medicina, en la difusión científica, en la educación científica, así como el físico que va a trabajar e investigar en campos inter o multidisciplinarios. Eso si~nifica que el currículo de grado en Física debe atender a distintos perfiles de egresados. Quien optar por un grado en Física no tendrá que ser obligatoriamente investigador en Física Teórica o Experimental, o profesor de Física. Por otro lado, independientemente de cuántos perfiles de físico podamos delinear, todos deben tener un núcleo común que identifique su formación básica como siendo, inequívocamente, en Física. Esta base común debe ser desarrollada en Departamentos, Centros o Institutos de Física donde se haga Física, es decir, investigación, enseñanza y extensión en Física. En particular, en el caso de formación de profesores de Física dicha formación debería ocurrir en esos sitios 30 donde se hace Física. Vivenciar una atmósfera de Física parece ser un componente indispensable en la formación de un profesor de Física. Hay mucho que hacer, pero hay que hacerlo si queremos que la Física vuelva a ocupar una posición destacada en la producción de conocimiento humano y en el aprendizaje de las ciencias. Sin embargo, en el mundo de la tecnología y de la información que se vende hoy es preciso, sobre todo, ser crítico. Información no es conocimiento. No obstante, el análisis crítico de la información puede generar conocimiento. Eso naturalmente se aplica a la enseñanza y al aprendizaje de la Física. Junto con los grandes cambios curriculares apuntados en esta introducción, es preciso también un cambio radical en la enseñanza de la Física que no depende mucho de esos cambios curriculares, ni de equipamientos e instalaciones: la facilitación de un aprendizaje significativo crítico de la Física. 2.2.1 Aprendizaje significativo critico Sabemos que el aprendizaje significativo se caracteriza por la interacción entre el nuevo conocimiento y el conocimiento previo. En ese proceso, que es no literal y no arbitrario, el nuevo conocimiento adquiere significados para el aprendiz y el conocimiento previo queda más rico, más diferenciado, más elaborado en relación a los significados y más estable. (Moreira, 1999, 2000). Sabemos también que el conocimiento previo es, de forma aislada, la variable que más influye en el aprendizaje. En última instancia, sólo podemos aprender a partir de aquello que ya conocemos. Ya en 1963, Ausubel resaltaba esto. Hoy, 31 todos reconocemos que nuestra mente es conservadora, aprendemos a partir de lo que ya tenemos en nuestra estructura cognitiva. En el aprendizaje significativo, el aprendiz no es un receptor pasivo; muy al contrario. Debe hacer uso de los significados que ya intemalizó, para poder captar los significados de los materiales educativos. En ese proceso, al mismo tiempo que está progresivamente diferenciando su estructura cognitiva, está también haciendo reconciliación integradora para poder identificar semejanzas y diferencias y reorganizar su conocimiento. O sea, el aprendiz construye su conocimiento, produce su conocimiento. Además de saber lo que es el aprendizaje significativo, conocemos principios programáticos facilitadores - como la diferenciación progresiva, la reconciliación integradora, la organización secuencial y la consolidación (Ausubel et al, 1978, 1980, 1983) - y algunas estrategias facilitadoras - como los organizadores previos, los mapas conceptuales y los diagramas V (Novak y Gowin, 1984, 1988, 1996; Moreira y Buchweitz, 1993). Otro aspecto fundamental del aprendizaje significativo, así como de nuestro conocimiento, es que el aprendiz debe presentar una predisposición para aprender. Es decir, para aprender significativamente, el alumno tiene que manifestar una disposición para relacionar a su estructura cognitiva, de forma no arbitraria ni literal, los significados que capta de los materiales educativos, potencialmente significativos, del currículum (Gowin, 1981). Sabiendo ya qué es el aprendizaje significativo, cuáles son las condiciones para que ocurra y cómo facilitarlo en el aula, ¿qué nos está faltando a nosotros, los profesores, para que podamos estimularlo como una actividad crítica? 32 En realidad, nos falta mucho. Comenzando por la cuestión de la predisposición para aprender. ¿ Cómo provocarla? Más que una cuestión de motivación, lo que está en juego es la relevancia del nuevo conocimiento para el alumno. ¿ Cómo llevarlo a que perciba como relevante el conocimiento que queremos que construya? Quizás deberíamos cuestionarnos primero acerca de nuestro concepto de conocimiento. Pero, antes de esto, es necesario aclarar lo que estoy entendiendo aquí como aprendizaje crítico: es aquella perspectiva que permite al sujeto formar parte de su cultura y, al mismo tiempo, estar fuera de ella. Se trata de una perspectiva antropológica en relación a las actividades de su grupo social, que permite al individuo participar de tales actividades, pero, al mismo tiempo, reconocer cuándo la realidad se está alejando tanto que ya no se está captando por parte del grupo. Ése es el significado subversivo para Postman y Weingartner (op. cit. 1969, p. 4) pero, mientras ellos se ocupan de la enseñanza subversiva, prefiero pensar más en términos de aprendizaje subversivo, y creo que el aprendizaje significativo crítico puede subyacer este tipo de subversión. A través del aprendizaje significativo crítico es como el alumno podrá formar parte de su cultura y, al mismo tiempo, no ser subjuzgado por ella, por sus ritos, sus mitos y sus ideologías. Es a través de ese aprendizaje como el estudiante podrá lidiar, de forma constructiva, con el cambio, sin dejarse dominar, manejar la información sin sentirse impotente frente a su gran disponibilidad y velocidad de flujo, beneficiarse y desarrollar la tecnología, sin convertirse tecnófilo. Por medio de este aprendizaje, podrá trabajar con la incertidumbre, la relatividad, la no causalidad, la probabilidad, la no dicotomización de las diferencias, con la idea de que el 33 conocimiento es construcción (o invención) nuestra, que apenas representamos el mundo y nunca lo captamos directamente. Creo que solamente el aprendizaje significativo crítico puede, subversivamente, ayudar en la educación de personas con esas características. La enseñanza subversiva de Postman y Weingartner solamente será subversiva si resulta de ella un aprendizaje significativo crítico: 2.3 ANALISIS DE PROPUESTAS DIDACTICAS La facilitación del aprendizaje significativo crítico De forma análoga a los principios programáticos de Ausubel para facilitar el aprendizaje significativo, aquí voy a proponer algunos principios, ideas o estrategias facilitadoras del aprendizaje significativo crítico, teniendo como referencia las propuestas de Postman y Weingartner, aunque de una forma bastante menos radical. Todo lo que será propuesto aquí me parece viable para su implementación en el aula y, al mismo tiempo, crítico (subversivo) en relación con lo que normalmente ocurre en ella. Principio de la interacción social y del cuestionamiento. Enseñar/aprender preguntas en lugar de respuestas. La interacción social es indispensable para que se concrete un episodio de enseñanza. Tal episodio ocurre cuando el profesor y alumno comparten significados en relacióncon los materiales educativos del currículum (Gowin, 1981 ). Compartir significados es consecuencia de la negociación de significados entre alumno y profesor. Pero esta negociación debe implicar un intercambio permanente de preguntas en lugar de respuestas. Como dicen Postman y Weingartner "el conocimiento no está en los libros esperando para que alguien venga a aprenderlo; el conocimiento es producido en 34 respuesta a preguntas; todo nuevo conocimiento resulta de nuevas preguntas, muchas veces nuevas preguntas sobre viejas prf!Jguntas» ( op. cit. p. 23) Una enseñanza basada en respuestas transmitidas primero del profesor para el alumno en las aulas y, después, del alumno para el profesor en las evaluaciones, no es crítica y tiende a generar aprendizaje no crítico, en general mecánico. Por el contrario, una enseñanza centrada en la interacción entre profesor y alumno enfatizando el intercambio de preguntas tiende a ser crítica y suscitar el aprendizaje significativo crítico. "Cuando se aprende a formular preguntas - relevantes, apropiadas y sustantivas - se aprende a aprender y nadie nos impedirá aprender lo que queramos" (ibid.) ¿ Qué más podría hacer un profesor por sus alumnos que enseñarles a preguntar, si esa es la fuente del conocimiento humano? Cuando un alumno formula una pregunta relevante, apropiada y sustantiva, está utilizando su conocimiento previo de fonna no arbitraria y no literal, y eso es evidencia de aprendizaje significativo. Cuando aprende a formular ese tipo de cuestiones sistemáticamente, eso es la evidencia de aprendizaje significativo crítico; un aprendizaje libertador, crítico, detector de idioteces, engaños, irrelevancias. Consideremos, por ejemplo, la tan alardeada disponibilidad de informaciones en internet. En internet, cualquiera puede poner la información que se le ocurra. Para utilizar esa enorme disponibilidad de información es preciso estar unido de lo que Postman y Weingartner llaman detector de basura (crap detector) y que me parece que es una consecuencia directa del aprendizaje significativo crítico. Ese aprendizaje también permitirá detectar, por ejemplo, las falsas verdades y dicotomías, las causalidades ingenuas. ¡Claro que el 35 aprendizaje significativo crítico no es consecuencia tan sólo de aprender a preguntar, pues de esa forma estaríamos cayendo exactamente en lo que criticamos, o sea, en la causalidad simple, fácilmente identificable!. Hay otros principios facilitadores de este aprendizaje. Principio de la no centralidad del libro de texto. Uso de documentos, artículos y otros materiales educativos. El libro de texto simboliza aquella autoridad de donde "emana" el conocimiento. Los profesores y los alumnos se apoyan excesivamente en el libro de texto. Parece, como dicen Postman y Weingartner, que el conocimiento está allí, esperando a que el alumno venga a aprenderlo, sin cuestionamientos. Los artículos científicos, los cuentos, las poesías, las crónicas, los relatos, las obras de arte y tantos otros materiales representan mucho mejor el conocimiento producido. Descompactarlo para fines instruccionales implica cuestionamiento: ¿ Cuál es el fenómeno de interés? ¿ Cuál es la pregunta bésica que se intentó responder? ¿ Cuáles son los conceptos en cuestión? ¿Cuál es la metodología? ¿Cuál es el conocimiento producido? ¿Cuál es el valor de ese conocimiento? Estas preguntas fueron propuestas por Gowin, en 1981 (p. 88). Su conocida V epistemológica (op. cit.; Moreira y Buchweitz, 1993) es una forma diagramática de responder a tales cuestiones. Los mapas conceptuales de Novak (1988, 2000; Moreira y Buchweitz, 1993) son también útiles en el análisis de conocimientos documentados en materiales instruccionales. La utilización de materiales diversificados, y cuidadosamente seleccionados, en lugar de la centralización en libros de texto es también un principio facilitador del aprendizaje significativo. La educación para la diversidad es una narrativa defendida por Neil Postman en un libro más reciente - El fin de la educación: 36 redefiniendo el valor de la escuela (1996) - para dar un fin a la educación en la escuela. Aquí estoy defendiendo la diversidad de materiales instruccionales en sustitución del libro de texto, tan estimulador del aprendizaje mecánico, tan transmisor de verdades, certezas, entidades aisladas (¡en capítulosl), tan "seguro" para profesores y alumnos. No se trata, propiamente, de excluir el libro didáctico de la escuela, sino de considerarlo apenas como uno entre otros varios materiales educativos. Principio del aprendiz como perceptor/representador. Muchas prácticas escolares han sido criticadas por considerar a los alumnos como receptores de la materia de enseñanza. En la teoría del aprendizaje significativo se argumenta que el aprendizaje receptivo, o sea, aquel en el que el nuevo conocimiento es recibido por el aprendiz, sin necesidad de descubrirlo, es el mecanismo humano por excelencia para asimilar (reconstruir internamente) la información {Ausubel et al., 1978, 1980, 1983; Ausubel, 2000), aunque no necesariamente implica pasividad; por el contrario, es un proceso dinámico de interacción, diferenciación e integración entre los conocimientos nuevos y los preexistentes. Sin embargo, la cuestión no es ésa, por lo menos en el momento actual. La cuestión es que el aprendiz es un perceptor/representador, o sea, percibe el mundo y lo representa: todo lo que el alumno recibe, lo percibe. Por esta razón la discusión sobre la recepción es inocua, lo importante es la percepción. Y lo que se percibe es, en su mayoría, función de percepciones pasadas. Parafraseando a Ausubel, podría decirse que, si fuera posible aislar un único factor como el que més influye en la percepción, éste sería la percepción previa. En otras palabras, el perceptor decide cómo representar en su mente el objeto o estado de cosas del mundo y toma esa 37 decisión basado en aquello que su experiencia previa ( o sea, percepciones pasadas) le sugiere que irá a "funcionar" para él. Una de las suposiciones básicas de la Psicología Cognitiva es la de que los seres humanos no captan el mundo directamente, lo representan internamente. Johnson-Laird (1983), por ejemplo, dice que las personas construyen modelos mentales, análogos estructurales de estados de cosas del mundo. La principal fuente para la construcción de tales modelos es la percepción y su compromiso esencial es la funcionalidad para el constructor (perceptor). Esto significa que es improbable que cambiemos nuestros modelos mentales, con los cuales representamos el mundo, a menos que dejen de ser funcionales para nosotros. Pero es lo mismo que decir que es improbable que alteremos nuestras percepciones a excepción de que frustren nuestros intentos de hacer algo a partir de ellas. Es también lo mismo que decir que no modificaremos nuestras percepciones independientemente de cuantas veces nos digan que estamos "errados", si las mismas 'funcionan" para nosotros, o sea, si alcanzan nuestros objetivos representacionales. Por otro lado, eso no significa que necesariamente alteraremos nuestros modelos (percepciones) si no fuesen funcionales, sino que tenemos disponible la alternativa de cambiar nuestras percepciones. En ese sentido, la capacidad de aprender podría interpretarse como la capacidad de abandonar percepciones inadecuadas y desarrollar otras nuevas y más funcionales (Postman y Weingartner, 1969, p. 90). La idea de percepción/representación nos trae la noción de que lo que "vemos" es producto de lo que creemos que "est᪠en el mundo. No vemos las cosas como son, sino como nosotros somos. Siempre que decimos que una cosa "es", no es. 38 En términos de la enseñanza, eso significa que el profesor estará siempre lidiando con las percepciones de los alumnos en un momento dado. Más aún, como las percepcionesde los alumnos vienen de sus percepciones previas, que son únicas, cada uno de ellos percibiré de manera única lo que se les esté enseñando. A esto debe agregársele que el profesor es también un perceptor y lo que enseña es fruto de sus percepciones. Con esto quiero decir que la comunicación solamente será posible en la medida en que dos perceptores, en este caso, profesor y alumno, busquen percibir de forma semejante los materiales educativos del currículum. Esto corrobora la importancia de la interacción personal y del cuestionamiento en la facilitación del aprendizaje significativo. Ciertamente la idea de que el aprendizaje significativo es idiosincrásico no es nueva, pero considerar al aprendiz como perceptor/representador en lugar de un receptor es un enfoque actual que viene de la Psicología Cognitiva contemporánea que no es la Psicología Educativa de Ausubel y que nos explicita, a gritos, la inutilidad de enseñar respuestas correctas, verdades absolutas, dicotomías, simetrías, localizaciones exactas, si lo que queremos promover es el aprendizaje significativo crítico que puede ser entendido aquí como la capacidad de percibir la relatividad de las respuestas y de las verdades, las diferencias difusas, las probabilidades de los estados, la complejidades de las causas, la información que no es necesaria, el consumismo, la tecnología y la tecnofilía. El aprendizaje significativo crítico implica la percepción crítica y sólo puede ser facilitado sí el alumno fuera, de hecho, tratado como un perceptor del mundo y, por lo tanto, de lo que le es enseriado, y a partir de allí, un representador del mundo, y de lo que le ensenamos. 39 Sin embargo, la percepción es, y mucho más de lo que se pensaba, función de las categorías lingüísticas disponibles al perceptor {op. cit. p. 91 ). Eso nos lleva a otro principio, el del lenguaje. Principio del conocimiento como lenguaje. El lenguaje está lejos de ser neutro en el proceso de percibir, así como en el proceso de evaluar nuestras percepciones. Estamos acostumbrados a pensar que el lenguaje "expresa" nuestro pensamiento y que refleja lo que vemos. Sin embargo, esta creencia es ingenua y simplista, el lenguaje está totalmente implicado en cualquiera y en todas nuestras tentativas de percibir la realidad {ibid., p. 99). Cada lenguaje, tanto en términos de su léxico como de su estructura, representa una manera singular de percibir la realidad. Prácticamente todo lo que llamamos conocimiento es lenguaje. Eso significa que la llave de la comprensión de un "conocimienton, o de un "contenido" es conocer su lenguaje. Una udisciplina" es una manera de ver el mundo, un modo de conocer, y todo lo que se conoce en esa udisciplina" es inseparable de los "símbolos" {típicamente palabras) en los que se codifica el conocimiento producido por ella. Enseñar Biología, Matemática, Historia, Física, Literatura o cualquier otra "materiaD es, en último análisis, enseñar un lenguaje, una forma de hablar, una forma de ver el mundo {op. cit. p. 102). Claro que aprender un nuevo lenguaje implica nuevas posibilidades de percepción. La ciencia es una extensión, un refinamiento, de la habilidad humana de percibir el mundo. Aprender1a implica aprender su lenguaje y, en consecuencia, hablar y pensar de forma diferente sobre el mundo. Nuevamente entra aquí la idea de un aprendizaje significativo crítico. Aprender un contenido de manera significativa es aprender su lenguaje, no sólo palabras - 40 también otros signos, instrumentos y procedimientos - aunque principalmente palabras, de forma sustantiva y no arbitraria. Aprenderla de forma crítica es percibir ese nuevo lenguaje como una nueva forma de percibir el mundo. La ensel'ianza debe buscar la facilitación de ese aprendizaje y ahí entra en escena el principio de la interacción social y del cuestionamiento: el aprendizaje de un nuevo lenguaje es mediado por el intercambio de significados, por la clarificación de significados, por la negociación de significados que se hace a través del lenguaje humano. No existe nada entre los seres humanos que no sea instigado, negociado, aclarado o mistificado por el lenguaje, incluyendo nuestras tentativas de adquirir conocimiento {Postman, 1996, p. 123). El lenguaje es mediador de toda la percepción humana. Lo que percibimos es inseparable de como hablamos sobre lo que abstraemos. Principio de la conciencia semántica. Este principio facilitador del aprendizaje significativo crítico implica varias concientizaciones. La primera, y tal vez la más importante de todas, es tomar conciencia de que el significado está en las personas, no en las palabras. Sean cuales fueran los significados que tengan las palabras, fueron atribuidos por personas. Obsérvese ahí, otra vez, la importancia del conocimiento previo, o sea de los significados previos en la adquisición de nuevos significados. Cuando el aprendiz no tiene condiciones para atribuir significado a las palabras, o no quiere hacerlo, el aprendizaje es mecánico, no significativo. La segunda concientización necesaria, muy relacionada con la primera, es la de que las palabras no son aquello a lo que ostensivamente se refieren. Es decir, la palabra no es la cosa {Postman, y Weingartner, 1969, p. 106). Siempre que 41 digamos que una cosa es, no es. La palabra significa la cosa, representa la cosa, no es la cosa. Es preciso también tener claro que la correspondencia entre palabras y referentes verificables es variable, o sea, hay niveles de abstracción variables. Algunas palabras son más abstractas o generales, otras son más concretas o específicas. Relacionado con esto está lo que podría llamarse dirección del significado: con palabras cada vez más abstractas o generales (o sea, cada vez más distantes de referentes variables), la dirección del significado es de fuera hacia dentro, o sea, es más intensional (interna), subjetiva, personal; con palabras más concretas y específicas (es decir, con referentes que son más fáciles de verificar), la dirección del significado va de dentro hacia afuera, o sea, es más extensional, objetiva, social. Los significados intencionales, subjetivos, personales son llamados connotativos; los significados extensionales, objetivos, sociales, se denominan denotativos ( op. cit., p. 107) Otro tipo de conciencia semántica que es necesaria para el aprendizaje significativo es el que se refiere a que no podemos dejar de percibir que cuando usamos palabras para nombrar las cosas, los significados de las palabras cambian. El mundo está permanentemente cambiando, pero la utilización de nombres para las cosas tiende a ªfijar" aquello que se nombra. Esto es, el lenguaje tiene un cierto efecto fotográfico. Con las palabras sacamos fotografías de las cosas, lo que puede dificultar la percepción del cambio. Tendemos a seguir "viendo" la misma cosa en la medida en que le damos un nombre. Algo semejante ocurre cuando usamos nombres para clases de cosas: es difícil la percepción de diferencias individuales entre los miembros de la clase nombrada. Por ejemplo, 42 cuando usamos el nombre "adolescente" para una determinada clase de individuos, tendemos a percibirlos como si fuesen todos iguales. El preconcepto es una manifestación común de la falta de esa clase de conciencia semántica. La super simplificación, o sea, la atribución de una única causa a problemas complejos es también otra manifestación de este tipo. (op. cit. p.109). El principio de la conciencia semántica, aunque sea abstracto, es muy importante para el proceso de enseñanza-aprendizaje. Tal vez sea más fácil hablar de significados. Como dice Gowin (1981) un episodio de enseñanza se realiza cuando el alumno y el profesor comparten significados sobre los materiales educativos del currículum. Para aprender de forma significativa, el alumno debe relacionar con su estructuraprevia de significados, de forma no arbitraria y no literal, aquellos significados que captó de los materiales potencialmente significativos del currículum. Pero en ese proceso, el profesor y el alumno deben tener conciencia semántica (o sea, el significado está en las personas, las palabras significan las cosas en distintos niveles de abstracción, el significado tiene dirección, hay significados connotativos y denotativos, los significados cambian). En la enseñanza, lo que se busca, o lo que se consigue, es compartir significados denotativos en relación a la materia de enseñanza, pero el aprendizaje significativo tiene como condición atribuir significados connotativos, idiosincrásicos ( eso es lo que significa la incorporación no literal del nuevo conocimiento a la estructura cognitiva). Sin embargo, en la medida en que el aprendiz es capaz de desarrollar aquello que denominamos conciencia semántica, el aprendizaje podrá ser significativo y crítico, pues, por ejemplo, no caerá en la trampa de la causalidad simple, no creerá que las respuestas tienen que ser 43 necesariamente ciertas o erradas, o que las decisiones son siempre del tipo si o no. Por el contrario, el individuo que aprendió significativamente de esa manera, pensará en alternativas en lugar de pensar en decisiones dicotómicas, en complejidad de causas en lugar de super simplificaciones, en grados de verdad en lugar de cierto o errado. Principio del aprendizaje por el error. Es preciso no confundir el aprendizaje por el error con el concepto de aprendizaje por ensayo y error, cuyo significado es generalmente peyorativo. En la medida en que el conocimiento previo es el factor determinante del aprendizaje significativo, automáticamente deja de ser el proceso errático y ateórico que caracteriza el aprendizaje por ensayo y error. Aquí la idea es la de que el ser humano erra todo el tiempo. Errar es de la naturaleza humana. El hombre aprende corrigiendo sus errores. No hay nada de errado en errar. Lo que es un error es pensar que la certeza existe, que la verdad es absoluta, que el conocimiento es permanente. El conocimiento humano es limitado y construido a través de la superación del error. El método científico, por ejemplo, es la corrección sistemática del error. Basta mirar la historia de la ciencia. Claro, sabemos cosas, pero mucho de lo que sabemos está errado y lo que lo sustituirá podrá también estar errado. Aún aquello que es cierto y parece no necesitar corrección es limitado en su espacio y aplicabilidad (Postman, 1996, p. 69). El conocimiento individual se ha construido también superando errores. Por ejemplo, la moderna teoría de los modelos mentales (Johnson-Laird, 1983; Moreira, 1996) supone que cuando comprendemos algo (en el sentido de ser capaces de describir, explicar y hacer predicciones) es porque construimos un 44 modelo mental de ese algo. Pero la característica fundamental del modelo mental es la recursividad, o sea, la capacidad de auto-corrección que resulta del error, de la no funcionalidad del modelo para su constructor. O sea, construimos un modelo mental inicial y lo corregimos, recursivamente, hasta que alcance una funcionalidad que nos satisfaga. La escuela, sin embargo, pone el error y busca promover el aprendizaje de hechos, leyes, conceptos, teorías, como verdades duraderas. (Los profesores y los libros de texto ayudan mucho en esa tarea.) Parece un sin sentido, pero la escuela simplemente ignora el error como el mecanismo humano, por excelencia, para construir conocimiento. Para ella, ocuparse de los errores de aquellos que piensan haber descubierto hechos importantes y verdades duraderas es pérdida de tiempo. Al hacer esto, da al alumno la idea de que el conocimiento que es correcto, o definitivo, es el conocimiento que tenemos hoy del mundo real, cuando, en realidad, es provisional, es decir, errado. En esa escuela, los profesores son contadores de verdades y los libros están llenos de verdades. Postman (1996, p. 120), sin embargo, sugeriría otra metáfora: los profesores como detectores de errores que intentasen ayudar a sus alumnos a reducir errores en sus conocimientos y habilidades. O sea, tales profesores buscarían ayudar a sus alumnos a ser también detectores de errores. Esto nos remite, otra vez, a la idea de aprendizaje significativo crítico; buscar sistemáticamente el error es pensar críticamente, es aprender a aprender, es aprender críticamente rechazando certezas, encarando el error como algo natural y aprendiendo a través de su superación. 45 Principio del desaprendizaje. Este principio es importante para el aprendizaje significativo por dos razones. La primera de ellas tiene que ver con el aprendizaje significativo subordinado. En este proceso, como ya se ha dicho, el nuevo conocimiento interacciona con el conocimiento previo y, en cierta forma, se ancla en él. A través de esa interacción es como el significado lógico de los materiales educativos se transforma en significado psicológico para el aprendiz. Tal mecanismo, que Ausubel llama asimilación es el mecanismo humano, por excelencia, para adquirir la vasta cantidad de informaciones que constituye cualquier cuerpo de conocimiento. Para aprender de manera significativa, es fundamental que percibamos la relación entre el conocimiento previo y el nuevo conocimiento. Sin embargo, en la medida en que el conocimiento previo nos impide captar los significados del nuevo conocimiento, estamos delante de un caso en el cual es necesario un desaprendizaje. Por ejemplo, hay mucha gente que aprende el mapa conceptual como un cuadro sinóptico de conceptos o un organigrama de conceptos o, aun, un diagrama de flujo conceptual. Lo que ocurre ahí es un fuerte aprendizaje significativo subordinado derivativo, de modo que el mapa conceptual se ve como una mera corroboración o ejemplificación del conocimiento previo ( cuadro sinóptico, organigrama o diagrama de flujo). Para aprender de manera significativa lo que es un mapa conceptual sería necesario, entonces, desaprenderlo como cuadro sinóptico, organigrama o diagrama de flujo. Desaprender se está usando aquí con el significado de no usar el subsumidor que impide que el sujeto capte los significados compartidos relativos al nuevo conocimiento. No se trata de "borrar" algún conocimiento ya existente en la estructura cognitiva lo que, además, es imposible si el aprendizaje fue significativo, pero sí de no usarlo como subsumidor. Otro ejemplo es el del aprendizaje de la 46 Mecánica Cuántica: muchos alumnos parecen no captar los significados de conceptos de la Física Cuántica por no conseguir desaprender ( o sea, no utilizar como anclaje) ciertos conceptos de la Física Clásica (Greca, 2000; Moreira y Greca, 2000). La segunda razón por la cual es importante aprender a desaprender está relacionada con la sobrevivencia en un ambiente que está en permanente y rápida transformación. Cuando el ambiente es estable, o cambia muy lentamente, la sobrevivencia depende fundamentalmente del aprendizaje de estrategias y conceptos desarrollados en el pasado. La misión de la escuela en ese caso es la de transmitir y conservar tales estrategias y conceptos. Sin embargo, cuando el medio está en transformación constante, profunda y rápida, ocurre lo inverso: la sobrevivencia depende crucialmente de ser capaz de identificar cuáles de los viejos conceptos y estrategias son relevantes para las nuevas demandas impuestas sobre la sobre vivencia por los nuevos desafíos y cuáles no lo son. Desaprender conceptos y estrategias irrelevantes pasa a ser condición previa para el aprendizaje (Postman y Weingartner, 19691 p. 208). El desaprendizaje tiene aquí el sentido del olvido selectivo. Es preciso olvidar (en el sentido de no usar, tal como en el caso del aprendizaje significativo subordinado derivativo referido antes)
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