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PRÁCTICAS DE LABORATORIO NO CONVENCIONALES EN FÍSICA EN EL GRADO 11º Un Vínculo entre la Teoría y la Práctica POR: GUSTAVO ADOLFO ZAPATA FRANCO ANDRÉS FELIPE MESA ROJAS UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS Y LAS ARTES MEDELLÍN 2008 PRÁCTICAS DE LABORATORIO NO CONVENCIONALES EN FÍSICA EN EL GRADO 11º Un Vínculo entre la Teoría y la Práctica Trabajo de Grado para Optar al Título de Licenciado en Matemáticas Y Física POR: GUSTAVO ADOLFO ZAPATA FRANCO ANDRÉS FELIPE MESA ROJAS ASESOR: Ms. C. ÁLVARO DAVID ZAPATA CORREA UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS Y LAS ARTES MEDELLÍN 2008 “Los triunfos que se desean alcanzar, siempre podrán verse convertidos en realidad más pronto, siempre y cuando se tenga la certeza de que son lo verdaderamente significativos para nuestras vidas y más aún si se tiene la confianza y el apoyo de aquellos que llamamos los verdaderos amigos” Por eso dedico este trabajo a aquellos mis verdaderos amigos, a quienes sin necesidad de comentar sus nombres cuando lean este mensaje sabrán que se trata de ellos y de nadie más… Gustavo A. Zapata 4 AGRADECIMIENTOS Quisiéramos expresar nuestros más sinceros agradecimientos a Álvaro David Zapata Correa quien es la persona que nos ha brindado su conocimiento y ayuda en las diferentes etapas de la elaboración y desarrollo de esta investigación. Sus muestras de apoyo, sus críticas y sugerencias han tenido para nosotros un valor incalculable. También deseamos dar las gracias a las instituciones educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín junto con los profesores cooperadores Nubia Mena y Rodrigo Rendón, quienes nos abrieron las puertas para la aplicación de esta propuesta. 5 RESUMEN El presente trabajo está orientado a fortalecer el rendimiento académico de los estudiantes de las instituciones Educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín mediante la implementación de nuevas estrategias que permitan fortalecer el trabajo en el laboratorio de física, dado que se asume que una de las causas del bajo rendimiento de los estudiantes es debido a la baja conexión entre teoría y práctica. Para dar solución a esta necesidad se ha creado una serie de guías de trabajo basadas en la pedagogía constructivista denominadas prácticas de laboratorio no convencionales. Con la aplicación de estas guías se busca, fuera de resolver la carencia de instalaciones, lograr que los estudiantes tengan una participación activa desde la misma elaboración de los materiales hasta el desarrollo mismo de cada una de las actividades propuestas y lograr así una mejor articulación entre la teoría y la práctica, reflejándose esto en un mejor rendimiento académico. 6 CONTENIDO PAG. INTRODUCCIÓN 1. MARCO CONTEXTUAL 12 2. ANTECENDENTES 16 3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 17 3.1 PROBLEMA 17 4. JUSTIFICACIÓN 18 5. OBJETIVOS 20 5.1 GENERAL 20 5.2 ESPECÍFICOS 20 6. MARCO TEÓRICO 21 6.1 LA CIENCIA PROCESO EVOLUTIVO Y CAMBIANTE. 22 6.2 LA IMPORTANCIA DEL ÁREA DE CIENCIAS NATURALES EN NUESTRA VIDA, DESDE LOS LINEAMIENTOS CURRICULARES. 26 6.3 LA CONSTRUCCIÓN DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO. 28 6.4 EL PENSAMIENTO EN NUESTROS ESTUDIANTES Y LA ACCIÓN. 31 7 6.5 LA PRÁCTICA DE LABORATORIO EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS. 35 6.6 LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO TRADICIONALES Y LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO NO CONVENCIONALES EN LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA. 43 6.7 ¿QUÉ ES EL INTERÉS? 54 6.8 ¿CUÁL DEBE SER LA FUNCIÓN DE UNA PRÁCTICA NO CONVENCIONAL DE LABORATORIO EN EL PROCESO FORMATIVO DE LOSESTUDIANTES? 58 6.9 LAS GUÍAS EN LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO NO CONVENCIONALES. 61 6.10 EL RENDIMIENTO ACADÉMICO 65 7. EVALUACIÓN 68 8. DISEÑO METODOLÓGICO 77 8.1 POBLACIÓN, POBLACIÓN OBJETO DE ESTUDIO Y MUESTRA. 78 8.2 DESCRIPCIÓN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS. 78 9. RESULTADOS Y ANÁLISIS 80 9.1 ANÁLISIS DE LAS NOTAS OBTENIDAS EN LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO REALIZADAS EN LAS INSTITUCIONES EDUCATIVAS JAVIERA LONDOÑO Y CONCEJO DE MEDELLÍN. 80 8 9.2 ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS NOTAS OBTENIDAS EN EL SEGUNDO PERIODO DE LOS AÑOS 2006 Y 2007 EN EL ÁREA DE CIENCIAS NATURALES DE LOS GRUPOS 11º - 2 Y 11º - 7 DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA JAVIERA LONDOÑO. 101 9.3 ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS NOTAS OBTENIDAS EN EL SEGUNDO PERIODO DE LOS AÑOS 2006 Y 2007 EN EL ÁREA DE CIENCIAS NATURALES DE LOS GRUPOS 11º - 3, 11º - 4 Y 11º -5 DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA CONCEJO DE MEDELLÍN. 105 9.4 ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS DOS INSTITUCIONES 109 10. CONCLUSIONES 110 11. BIBLIOGRAFÍA 111 12. ANEXOS ANEXO # 1: Encuesta. ANEXO # 2: Análisis estadístico del resultado de la encuesta en la Javiera Londoño. ANEXO # 3: Análisis estadístico del resultado de la encuesta en el Concejo de Medellín. ANEXO # 4: Prácticas de laboratorio no convencionales Desarrolladas. ANEXO # 5: Notas obtenidas por los estudiantes en la intervención. 9 ANEXO # 6: Notas del segundo período en los años 2006 y 2007 de los grupos 11º - 2 y 11º - 7 en el área de Ciencias Naturales de la Institución Educativa Javiera Londoño. ANEXO # 7: Notas del segundo período en los años 2006 y 2007 de los grupos 11º - 3, 11º - 4 y 11º - 5 en el área de Ciencias Naturales de la Institución Educativa Concejo de Medellín. ANEXO # 8: Distribución de frecuencias de chi cuadrada. 10 INTRODUCCIÓN La formación científica correspondiente a los niveles de enseñanza secundaria debería proporcionar a los estudiantes, futuros ciudadanos, los elementos básicos de las disciplinas científicas para que sean capaces de entender la realidad que les rodea y puedan comprender el papel de la ciencia en nuestra sociedad. Así mismo, este contacto con la ciencia debería contribuir a que éstos desarrollaran ideas adecuadas sobre la ciencia y el conocimiento científico para que las apliquen a hábitos propios del pensamiento y razonamiento científico en su vida cotidiana. Estos objetivos chocan muchas veces con la realidad. A las quejas tradicionales de profesores e investigadores relativas al bajo nivel de conocimientos de los estudiantes y a la persistencia evidente en los mismos de las famosas preconcepciones tras años de enseñanza formal, hay que añadir un nuevo elemento al que sólo se ha comenzado a prestar atención en los últimos años y se trata de cómo se aprende la ciencia desde la realización de prácticas de laboratorio en el aula de clase. Uno de los objetivos de esta propuesta es superar la realidad que presentan las Instituciones Educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín, respecto a las variables que pueden dificultar la realización de prácticas de laboratorio en el aula de clase, tales como la deficiencia en espacios físicos para las prácticas de laboratorio y en consecuencia de equipos, que de poseerlos, el miedo a usarlos. Es por ello que este trabajo se fundamenta en lo que llamamos prácticas de laboratorio no convencionales, las cuales, pensamos, contribuyen al incremento 11 del interés hacia el aprendizaje de las Ciencias Naturales y por ende al logrode los objetivos propuestos por el Ministerio de Educación Nacional en la enseñanza de las Ciencias Naturales. El desarrollo de la propuesta se lleva a cabo el segundo semestre del año 2007 con las estudiantes de los grados 11º-1, 11º-2, 11º-4 y 11º-7 de la Institución Educativa Javiera Londoño y con los estudiantes de los grados 11º-3, 11º-4 y 11º-5 de la Institución Educativa Concejo de Medellín, en las temáticas de mecánica de fluidos y termodinámica. Se presenta aquí un análisis comparativo de los resultados obtenidos por los estudiantes de ambas instituciones en los años 2006 y 2007, en los mismos períodos y con las mismas temáticas. 12 1. MARCO CONTEXTUAL El trabajo se desarrolló en dos instituciones educativas de carácter oficial: la Javiera Londoño, que ha sido por tradición femenina y que actualmente atiende los niveles de preescolar, básica primaria, básica secundaria, media académica y media técnica con especialidades en comercio e informática; se encuentra ubicada en el centro de la ciudad de Medellín y cuenta con una intensidad horaria, para el área de Física, de dos horas a la semana (una hora clase = 50 minutos). El Concejo de Medellín que se encuentra ubicado en el barrio La Floresta de la Ciudad de Medellín, de carácter mixto y que atiende también los niveles de preescolar, básica primaria, básica secundaria, media académica y media técnica en producción de multimedia y diseño de Software. Ésta, a diferencia de la Javiera Londoño, cuenta con una intensidad horaria para el área de Física de 4 horas semanales. La primera Institución, tiene como misión la formación integral de bachilleres competentes en su desempeño personal y profesional, bajo los parámetros del pensamiento reflexivo, la creatividad, la convivencia democrática y una actitud abierta al cambio. Mientras que la segunda Institución tiene como misión formar bachilleres en valores humanos y en principios académicos, técnicos, cívicos, éticos, ecológicos, deportivos y culturales que favorezcan el mejoramiento de su calidad de vida y su capacidad de servicio a los demás. Para dar cumplimiento con su misión la Javiera Londoño ha dado prioridad en su formación a principios filosóficos como la libertad, permitiendo el reconocimiento del ser humano; la equidad, evidenciando en todo momento la igualdad frente a 13 los demás; la dignidad, haciendo posible el reconocimiento del carácter sagrado de la vida humana; la fe, como muestra del reconocimiento de la unión a un Ser Superior quien le da sentido a la vida llenándola de espiritualidad y esperanza; la ciencia, como herramienta para reconocer, predecir y controlar la naturaleza, la cual es posible de transformación no solo de la realidad material, sino de la vida social y personal. Por su parte, el Concejo de Medellín en cumplimiento con su misión ha adoptado como principios filosóficos la formación de toda comunidad educativa bajo la categoría de la dignidad humana, aceptando que el ser humano es un fin en sí mismo; el aprendizaje significativo, partiendo de la realidad física, social y cultural de los estudiantes, respetando los ritmos e implementando metodologías activas y más participación de los estudiantes, padres, docentes, y directivos; la responsabilidad de cada uno, como la esencia y la exigencia para que la institución pueda cumplir bien su labor de preparar niños (as) jóvenes y adultos para la vida y el trabajo; la convivencia, como asunto de todos, con todos y para todos. Por lo tanto la justicia, el compañerismo, la solidaridad, el respeto consigo mismo y con los demás son la clave para el bienestar de la comunidad. Desde estos puntos de vista los bachilleres de las Instituciones Javiera Londoño y Concejo de Medellín deberán identificarse como personas que se forman buscando realizarse personal y profesionalmente, comprometiéndose junto con los padres en su formación integral desde las relaciones fundamentales que establecen consigo mismos, con los otros, con el entorno y con la cultura en la que viven. 14 Es así entonces, como el P.E.I de la Javiera Londoño y el del Concejo de Medellín se conciben básicamente como una reflexión permanente sobre el qué hacer de estas instituciones, materializados en sus propósitos de calidad, como un ejercicio de investigación participativa sobre la vida institucional y sus actores, donde deberá buscarse qué son ellas y qué quieren. Por ello trabajarán en todo momento en orientar procesos de formación para los estudiantes y para la comunidad educativa en la búsqueda de calidad y así poder también mejorar la calidad de vida de los miembros de estas Comunidades Educativas. Todo esto debe estar fundamentado en uno modelo pedagógico, en el cual la Javiera Londoño, asume, que el papel de la educación es el desarrollo de las dimensiones cognitivas, afectivas y prácticas, es decir, pensar, amar, actuar y mejorar; que el papel de la formación en la institución abordará las dimensiones humanas; que la educación siempre será entendida como un proceso inter-estructurante que le permita estar enmarcada en un contexto histórico y cultural que le permita lograr preparar para comprender el carácter relativo histórico y contextualizado de la verdad. Este modelo se fundamenta en los planteamientos de la pedagogía cognoscitiva y constructivista y hace uso de las estrategias y métodos por descubrimiento y construcción, teniendo también en cuenta principios filosóficos, políticos y perfiles propuestos en el Proyecto Educativo Institucional. Por su parte la dinámica del modelo pedagógico del Concejo de Medellín buscará ser pertinente con la promoción de valores positivos que contribuyan a la formación de la comunidad educativa. Entre los valores más destacados se encuentran, el respeto como proceso básico para la convivencia, porque garantiza la aceptación de sí mismo, de los otros, y del ambiente a través del buen 15 trato; la responsabilidad, como actividad que nos compromete a responder ante nosotros mismos y ante los demás por los actos realizados cada día, bajo los postulados de los derechos y los deberes; el compañerismo, como actitud que genera en cada uno un sentimiento solidario hacia los que están a mi alrededor; la justicia, como virtud que inclina a obrar y juzgar teniendo por guía la verdad y dando a cada uno lo que le pertenece y se merece; el liderazgo, como habilidad para dirigir, convocar, promocionar y realizar proyectos y actividades que van en bienestar de la comunidad. 16 2. ANTECEDENTES La experiencia nos muestra que en muchas de las instituciones educativas, la enseñanza de las ciencias ha sido tratada desde un punto de vista historicista y repetitivo, de tal manera que en el esquema tradicional, las diferentes temáticas se ven y se vuelven a ver desde la antigua perspectiva con ejercicios clásicos que en muchas ocasiones no están asociados al entorno y con el agravante de que se realizan prácticas de laboratorio que muchas veces poco tienen que ver con lo que se ha explicado en clase y a causa de ello se termina insistiendo más en el formalismo matemático que en el fenómeno físico real y de esta manera haciendo más compleja la comprensión de los conceptos físicos. Hay investigaciones como la de Izquierdo Mercé1 que constatan que las prácticas de laboratorio en el ámbito de la enseñanza de las ciencias en nuestras aulas de clase, deben facilitar la fijación y la ejercitación de los conceptos en el área de Física, pero que las que se realizan tradicionalmente algunas veces no logran hacerlo debido a factores como no tener un espacio y materiales suficientes y necesarios para hacerlas, el miedo del docentea que sus estudiantes dañen los muchos o pocos recursos que se poseen y esto repercute inclusive en la forma en que están diseñadas las prácticas puesto que casi siempre imposibilitan el que los estudiantes estén en condiciones de analizar, argumentar y proponer, lo cual se ve reflejado en un bajo rendimiento académico de éstos en el área de ciencia naturales. 1 IZQUIERDO, Mercè, SANMARTí, Neus y ESPINET, Mariona. Fundamentación y Diseño de las prácticas Escolares de Ciencias Experimentales. Feb, 1997. Avaliable form Internet: http://ddd.uab.es/pub/edlc/02124521v17n1p45.pdf#search=%22FUNDAMENTACI%C3%93N%20Y%20DISE%C3%91O%20 de%20las%20practicas%20escolares%22 17 3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA En un acercamiento inicial hecho a las Instituciones Educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín, en el segundo semestre del año 2006, se habló con profesores y estudiantes de los grados once, lo que nos permitió llegar inferir que las situaciones planteadas en los antecedentes no eran ajenas a estas instituciones y por lo tanto nos dimos a la tarea de elaborar y aplicar, a comienzos del año 2007, una encuesta (anexo # 1) a estudiantes que nos permitiera validar esta afirmación. Los resultados obtenidos en la encuesta (anexo #2), nos dejaron ver que tanto a las estudiantes de la Javiera Londoño como a los estudiantes del Concejo de Medellín, a pesar de que les gusta las prácticas de laboratorio, porque consideran que éstas permiten una mejor asimilación de los conceptos físicos, no les gusta la forma como éstas se realizaban puesto que prácticamente no les permitían manipular los equipos, quedando como simples espectadores en el proceso, lo que genera distracción y perdida de interés hacia el aprendizaje de la física, lo que se traduce en un débil rendimiento académico. Estos resultados nos permiten formular el siguiente problema: 3.1 PROBLEMA ¿Las prácticas de laboratorio no convencionales en Física, incrementan el rendimiento académico en los estudiantes de grado 11º de las Instituciones Educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín? 18 4. JUSTIFICACIÓN Es evidente que necesitamos métodos para la enseñanza de las Ciencias Naturales, que permitan que ésta sea presentada en una forma llamativa e inteligible, en donde se evidencie, con la práctica de laboratorio, la realidad del contexto y el proceso de generación de conocimiento para formar y fomentar en el estudiante una mentalidad crítica y científica, lo que está de acuerdo con lo que plantea Joaquín Hernández2 al expresar que: “la comprensión que puede lograr el alumno de la ciencia, difícilmente, puede ser en términos de las construcciones teóricas de ésta, el estudiante tiene que atravesar el territorio del sentido común y, quizás, llegar a tomar una distancia del mundo cotidiano que le permita reflexionar sobre su propio conocimiento y experiencia para apropiarse de la ciencia". Lo anterior, crea la necesidad de elaborar unas prácticas de laboratorio en el área de Física, que estén vinculadas con las actividades cotidianas de los estudiantes, para que puedan ser más interesantes y a la vez proporcionar una participación más abierta, con menos restricciones en las actividades que allí se proponen, en las que se les facilite adoptar una mente creativa, sugiriendo cambios en el desarrollo de un experimento, o bien realizarlos con materiales que hayan sido construidos por él mismo o que, como mínimo, sean de fácil acceso y así puedan buscar soluciones a los problemas planteados por la experimentación y sientan la sensación de descubrimiento, invención e innovación logrando así que ellos puedan establecer un vínculo muy estrecho entre la teoría que se aborda en el área de Física y la realidad latente de su contexto y del universo como tal. 2 HERNANDEZ, Joaquín (1991). Citado por ZÚÑIGA BARRÓN, Santiago. La Formación de un Ambiente Inicial Para la Práctica Experimental en las Ciencias Naturales: Física, Química y Biología. Disponible en: www.redexperimental.gob.mx/descargar.php?id=141 19 El uso de estas prácticas constituye un buen complemento y solución a la problemática que estas dos instituciones vienen presentando dentro del proceso de enseñanza-aprendizaje, en cuanto permiten ser desarrolladas en espacios muy diversos y facilitan en el estudiante el desarrollo de habilidades investigativas, de aplicación, confrontación y verificación de teorías científicas. Además, incrementarán el interés del estudiante, lo cual sin duda repercutirá en un mejor rendimiento académico de los mismos. Además, una consecuencia inmediata de los resultados obtenidos por los estudiantes, es que se transforme la actitud de muchos docentes, de formalidad administrativa, a actitud de realización experimental por convicción. 20 5. OBJETIVOS 5.1 GENERAL Diseñar y aplicar una estrategia metodológica que permita determinar si las prácticas de laboratorio no convencionales incrementan el rendimiento académico en el área de Física, de los estudiantes del grado once de las Instituciones educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín. 5.2 ESPECÍFICOS Diseñar prácticas de laboratorio no convencionales, para incorporar en el proceso de enseñanza y aprendizaje de conceptos físicos en el grado once, en las Instituciones Educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín, que permitan espacios donde se ponga en juego la creatividad, la discusión y la confrontación, ampliando las posibilidades para un aprendizaje más significativo. Diseñar y aplicar instrumentos de evaluación que permitan determinar y valorar los logros (interés por la física, conceptos adquiridos, habilidad para plantear y resolver problemas, relación más directa entre teoría-práctica) alcanzados por los estudiantes en el proceso de intervención de la práctica profesional en las temáticas físicas abordadas. Evaluar la intervención realizada por medio de una comparación entre los resultados obtenidos por los estudiantes participes en ésta con respecto a los resultados obtenidos por los estudiantes del año anterior frete al período académico correspondiente a las temáticas abordadas. 21 6. MARCO TEÓRICO La enseñanza de las Ciencias Naturales, y demás áreas en la escuela Colombiana, ha estado y sigue mediatizada por leyes, como la ley 115 de 1994, en donde se evidencian los fines y objetivos de la educación; el decreto 1860 de 1994, en donde se reglamenta las orientaciones para la construcción del Proyecto Educativo Institucional (P.E.I) y se establece el sistema de evaluación y promoción de los educandos y la resolución 2343 de 1996, que establece los lineamientos generales para los procesos curriculares y se plantean los indicadores de logro a nivel general para la educación formal. Adicional a lo anterior, como es evidente que nos encontramos en una sociedad cambiante, siempre en busca de un mejor desarrollo, el Gobierno Nacional ha modificado parcialmente la normatividad que rige la educación en Colombia, ejemplo de ello es el decreto 230 de 2002, actualmente vigente, en donde se trazan nuevas disposiciones en materia de currículo, promoción y evaluación en el sistema educativo y deroga los artículos de la ley 115 y el decreto 1860 que le son contrarios. A la luz de estas nuevas disposiciones, consideramos necesario abordar el análisis de los Lineamientos Curriculares para el área de Ciencias Naturales, inicialmente en tópicos generales y posteriormente en tópicos específicos para la Física en lo concerniente a objetivos, fines y estrategias pedagógicas y didácticas que se deben llevar a cabo en el aula de clase. Para el efecto,a continuación algunos temas de reflexión. 22 6.1 LA CIENCIA PROCESO EVOLUTIVO Y CAMBIANTE “La ciencia es un juego que nunca termina, en el que la regla más importante dice que quien crea que algún día se acaba, sale del juego”3 La ciencia es un sistema que está en constante evolución, un estado cambiante en el cual lo que se asume como cierto hoy, puede ser falso para mañana y quizás lo que tengamos mañana, puede ser lo que aun consideramos imposible hoy. Para evidenciar lo anterior, se puede tomar el siguiente ejemplo en donde se compara la realidad de nuestros ancestros con la realidad actual: “Hace varios miles de años el cielo en la noche tenía aproximadamente la misma apariencia que tiene hoy, pero las retinas de nuestros ancestros eran afectadas por lo que hoy llamamos ondas electromagnéticas, de la misma forma como son afectadas las nuestras al mirar hacia el cielo en una noche estrellada. La realidad de nuestros ancestros remotos era bien diferente: lo que ellos observaban eran las hogueras de los nómadas de la inmensidad, poco después, esos mismos datos perceptuales eran pequeños huecos en la gran bóveda celeste que dejaban pasar la luz inmensa de Dios... y más tarde fueron… y hoy son la luz de sistemas solares muy lejanos que siguen alejándose continuamente a velocidades extraordinarias; algunos de ellos extintos hace muchos millones de años”4. 3 POPPER, K. R., Conjeturas y refutaciones. El desarrollo del conocimiento científico, Buenos Aires, Editorial Paidós, 1969. Citado por El Ministerio de Educación Nacional en su Serie de Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales. p. 14 4 Serie de Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 14. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 23 Es así como se puede ver el carácter cambiante de la ciencia a través del tiempo, y además si “se piensa en la verdad como absoluta o en la realidad como algo independiente de la comunidad científica que la concibe, se está asumiendo que el juego de la ciencia se ha acabado, ya lo conocemos todo”5 y es quizás esto y la falta de perspectiva histórica en el proceso de enseñanza de las Ciencias Naturales la que no permite relativizar sanamente la concepción de realidad y de verdad. Puede ser también, ésta, la razón para que el estudiante normalmente crea que la realidad es como se dice en los libros, puesto que pocas veces es consciente de que lo que estudia en ellos son diversos modelos que algún día pueden ser superados por otros y mucho menos es consciente de que esos modelos son construcciones sociales (culturales) en las que él algún día puede participar (relación entre teoría y práctica). Dice el Ministerio de Educación en la Serie de Lineamientos Curriculares que: “Los modelos que se construyen a partir de nuestros pensamientos, y creatividad no sólo son una forma de expresar una realidad dada, sino que también permiten ampliar los horizontes de esa realidad.” 6 Un ejemplo sencillo es la caída de los cuerpos estudiada por Galileo, esta teoría es un modelo que describe el movimiento de los cuerpos cuando caen por un plano inclinado o verticalmente. Pero además predice que todos los cuerpos en el vacío deben caer con igual aceleración y señala errores de observación para las consideraciones hechas por Aristóteles respecto a la caída de los cuerpos. Esta teoría, como todos los modelos, ha evolucionado, y probablemente esta teoría no hubiera podido 5 Idem. Pág.14 6 Serie de Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 15. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 * Actividad en la cual se realiza un experimento con el fin de obtener información, ya sea cualitativa, cuantitativa o de ambos tipos. 24 existir si no hubiera habido intentos anteriores en el mismo sentido como los hechos por Aristóteles. Estos intentos con seguridad, están precedidos sin duda alguna de una herramienta utilizada frecuentemente por nuestra creatividad en busca del sustento empírico de cada uno de los modelos que se presentan ante la comunidad, esta herramienta es la experimentación, y es válido que para que Galileo pudiera presentar sus conclusiones debió haberse basado en las experimentaciones que realizaron sus antecesores y contemplarlas con las suyas. Se tiene entonces claro, ahora, que hasta las mismas prácticas de laboratorio que se realizan deben tener en cuenta el carácter histórico y cambiante de las ciencias y sobre todo que esta estrategia llamada experimentación que utiliza el científico para entender la realidad no es exclusiva: todo ser humano la utiliza en forma natural, en la vida cotidiana. En este orden de ideas es de esperar que así como Galileo sacó conclusiones acerca de la caída de los cuerpos que se basaron en su experimentación y la de sus antepasados, también lo mismo le pasó al modelo de caída de los cuerpos que él presentó, puesto que el modelo que se tiene ahora pone en evidencia nuevas consideraciones con respecto a las propuestas inicialmente por Galileo, y es de esperar que lo mismo le pase al modelo que hoy conocemos. Y es en esta medida en lo que estamos de acuerdo con el Ministerio de Educación Nacional cuando dice que: “El juego de la ciencia consiste en acercarse indefinidamente a la verdad eliminando errores”7. Entonces si el juego de la 7 Serie de Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 15. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 25 ciencia nunca acaba, nunca podremos acceder a una verdad última, pero debe haber una aproximación a ella, puesto que, si no la hubiera, ¿qué sentido tendría la ciencia? Así entonces, en vista que no se tiene una verdad absoluta, se tiene que convivir continuamente con el error, pero la verdadera creatividad deberá sobresalir para poderlo identificar y se necesitará para ello un espíritu crítico. Espíritu crítico que también debe permitir ver que cada vez que se piensa que se ha llegado al fin en cuánto a esculcar la verdad, por el contrario la verdad se hace más grande y será necesario seguir en pro de responder las nuevas preguntas, y quizás la razón más fuerte sea que “en la ciencia, por cada puerta que se cierra se abren diez”8. El hecho de que se pueda identificar un error, no garantiza que cada vez nos acerquemos más al final de la ciencia, puesto que esta afirmación de Popper permite poner en evidencia que cada nueva solución en ciencia da surgimiento a nuevas preguntas, es algo así como una especie de ambición en donde cada vez que se gana algo, se quiere tener más y se está en la capacidad de obtenerlo. Todo lo anterior es una razón para que cada contexto sociocultural deba conocer sobre los diversos procesos que se han confabulado para definir lo que hoy son o somos y lo que aceptamos como verdadero a nivel de ciencia y de igual manera que debemos ser conscientes de lo cambiante e inacabado de las teorías que explican estos procesos, y en ello radica una parte crucial de la importancia del área de las Ciencias Naturales en nuestra vida. 8 POPPER, K. R., Conjeturas y refutaciones. El desarrollo del conocimiento científico, Buenos Aires, Editorial Paidós, 1969. Citado por El Ministerio de Educación Nacional en su Serie de Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales. p. 16 26 6.2 LA IMPORTANCIA DEL ÁREA DE CIENCIAS NATURALES EN NUESTRA VIDA,DESDE LOS LINEAMIENTOS CURRICULARES. El mundo es como es en la actualidad, gracias al ingenio, a la imaginación y a la creatividad del ser humano dentro de los procesos evolutivos. La imaginación pone de manifiesto nuevas ideas, pensamientos y teorías sobre los procesos (físicos, biológicos, químicos, etc..) que se presentan en el medio que nos rodea, plasma lo que pensamos; es una realidad contundente y verídica que creemos se ha podido concluir a partir de nuestras observaciones del medio. Mientras que la creatividad y el ingenio se conjugan para comprobar de forma práctica o empírica las teorías para que así puedan incorporarse dentro de lo que se considera como conocimiento científico. En el caso de no encontrar este sustento debido, la teoría se deja de lado o se reestructura con el objetivo de encontrar ese algo que sí la sustente empíricamente y que sobre todo dé cuenta del mundo que nos rodea para que pueda entrar a formar parte de un conocimiento científico. Se evidencia entonces la capacidad del hombre para producir conocimientos, perfeccionarlos continuamente, lo que le ha permitido, en cierta medida, tener un extraordinario control de los procesos físicos, químicos y biológicos del universo. Sin embargo, después de un período de gran optimismo acerca de esa facultad para controlar su entorno, estamos totalmente de acuerdo con lo que plantea el Ministerio de Educación, cuando dice que “el ser humano es cada día más consciente de sus limitaciones. Empieza a darse cuenta de que los cambios que es capaz de introducir sobre el planeta Tierra, gracias a su ciencia y su tecnología, pueden alterar el delicado equilibrio que hace posible que exista aquello tan improbable que denominamos "vida". Se empieza a dar cuenta 27 de los daños, a veces irreparables, que él ha causado sobre ese magnífico producto, siempre dinámico, de intrincados y complejos procesos evolutivos como es la vida. La conciencia de la necesidad de una ética ambiental, que era ya clara en la mayoría de las culturas precolombinas, es hoy en día sentida por un sector cada vez más amplio de las culturas humanas”9 Por este motivo se le asigna un verdadero sentido al área de Ciencias Naturales, que es precisamente: “el de ofrecerle a los estudiantes colombianos la posibilidad de conocer los procesos físicos, químicos y biológicos y su relación con los procesos culturales, en especial aquellos que tienen la capacidad de afectar el carácter armónico del ambiente”10. Dado que la interpretación de dichos procesos ha permitido que puedan ser organizados en forma jerárquica en una especie de árbol evolutivo, es entonces de suma importancia que nuestros estudiantes conozcan y comprendan todos esos diversos procesos. Dice el Ministerio de Educación Nacional acerca de la comprensión de estos procesos y la adquisición del conocimiento que: “Este conocimiento debe darse en el estudiante en forma tal que pueda entender los procesos evolutivos que hicieron posible que hoy existamos como especie cultural y de apropiarse de ese acervo de conocimientos que le permiten ejercer un control sobre su entorno, siempre acompañado por una actitud de humildad que le haga ser consciente siempre de sus grandes limitaciones y de los 9 Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Colombiana. p. 10 Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 10 Ibid. p. 10 28 peligros que un ejercicio irresponsable de este poder sobre la naturaleza puede tener”11 Para poder dar cumplimiento con ello, debe pensarse entonces en unas estrategias didácticas que permitan que el conocimiento pueda construirse en el estudiante de tal forma que pueda comprender el desarrollo de los procesos evolutivos y de poseer los conocimientos que le permitan ejercer control sobre su medio y que logre hacer pleno ejercicio de ellos con una actitud siempre responsable y consciente sobre sus actos, puesto que ellos pueden tener grandes perjuicios sobre el equilibrio de la naturaleza. Pero, para poder generar este tipo de conocimiento que se pretende que los estudiantes colombianos construyan debe tenerse claro con qué finalidad lo deben construir y cómo lo construyen. 6.3 LA CONSTRUCCIÓN DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO Según se analiza en los Fines de la Educación Colombiana12 en el artículo 5º, se puede concluir que la educación en ciencias tiene como finalidad central el desarrollo del pensamiento científico, como herramienta clave para desempeñarse con éxito en un mundo fuertemente impregnado por la ciencia. Plantea el Ministerio de Educación en su Serie de Lineamientos Curriculares que existen diversos trabajos acerca de cómo las personas construyen los conocimientos científicos y fundamentándose en éstos trabajos plantean que el 11 Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Colombiana. p. 10. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 12 Ley 115 de Febrero 8 de 1994. p. 1 29 desarrollo del pensamiento científico se da en tres períodos a los cuales llamaron: “Período Pre-teórico, el Período Teórico Restringido y Período Teórico Holístico… A lo largo de estos períodos se puede construir pensamiento científico, si los educadores desencadenan y fortalecen ciertos procesos formativos en los estudiantes”13. El Ministerio de Educación Nacional asume en la serie de Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales (pág. 32) cada uno de estos tres períodos como así: Período Preteórico En este período se distinguen dos etapas. En la primera, que se puede llamar de confusión entre descripción y explicación, el estudiante es capaz de hacer descripciones de objetos y sucesos, pero no es capaz de distinguir la descripción de un suceso de su explicación. En la segunda etapa, el estudiante es capaz de distinguir las explicaciones de las descripciones y hace explicaciones de un suceso mostrándolo como un caso particular. Período Teórico Restringido Este período se compone de una etapa en la que el estudiante hace explicaciones acudiendo a conceptos teóricos y a relaciones entre leyes interconectadas lógicamente. Pero estas explicaciones se mantienen restringidas al campo relativo al fenómeno explicado. 13 Serie Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 32. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 30 Período Teórico Holístico Este período también se compone de dos etapas. La primera es llamada la de las explicaciones generales, en la que el estudiante es capaz de dar explicaciones acudiendo a conceptos teóricos y a relaciones entre leyes interconectadas lógicamente, sin restringirse, como en el período anterior, a las relaciones dentro del campo del fenómeno explicado, sino por el contrario con la capacidad de establecer relaciones entre este campo y otros campos dentro de la disciplina, mostrando la capacidad de integrar el conocimiento disciplinar mediante una teoría general (una teoría física, por ejemplo). La segunda etapa llamada de las explicaciones generales holísticas se caracteriza por la capacidad que tienen los estudiantes de esta etapa de hacer explicaciones generales como las de la primera etapa de este período, pero además son capaces de establecer relaciones entre las diversas teorías generales disciplinares (entre la física y la química, y la biología y la ecología) conformando así una gran teoría holística sobre el mundo de lo natural que se puede integrar con una teoría holística sobre lo social permitiéndole así tener una cosmovisión graciasa la cual puede situarse así mismo en su mundo en el contexto de un proyecto personal de vida. Entonces, las prácticas de laboratorio que se pretenden plantear en esta investigación deben propiciar el desarrollo de estos tres períodos, puesto que si nuestros estudiantes alcanzan a llegar hasta el tercer período, estaríamos asegurando la asimilación de conceptos y su interrelación con el contexto del estudiante, pero para ello se hace necesario que conozcamos cómo piensan los estudiantes y cómo este pensamiento influye en las decisiones que toman y las acciones que realizan cuando se enfrentan a un problema. 31 6.4 EL PENSAMIENTO EN NUESTROS ESTUDIANTES Y LA ACCIÓN Solucionar problemas, es un evento con el que todos estamos familiarizados, encontrar la solución y sobre todo el método o estrategia para resolverlo es toda una hazaña. Plantea el Ministerio de Educación Nacional que: “cuando un niño se enfrenta a un problema nuevo, lo aborda desde los conocimientos y conceptos que ha adquirido hasta el momento y es lo mismo que hace un adulto”14. Es esta actitud o perspectiva la que entre otras cosas posibilita las expectativas de lo nuevo y es a partir de estas expectativas que el niño y también la persona adulta lanzan hipótesis, asumen que si hace esto o lo otro obtendrán tal o cual resultado, o que observarán tales cambios en un determinado tiempo. De acuerdo al nivel de lógica y abstracción en cada ser, dicen los Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales que: “Las expectativas pueden corresponder o no con lo que en realidad sucede. Si lo observado y lo que se esperaba observar concuerdan, el sistema de conocimientos se encuentra “en equilibrio” con los procesos del Mundo de la Vida, en caso contrario, se presenta un des-equilibrio que el sujeto que conoce intentará eliminar tan pronto como lo registre”15. Es válido pensar que los estudiantes de nuestras instituciones se encuentran en un desequilibrio, dado que como muestra la investigación de Izquierdo16, los conocimientos que poseen los estudiantes de nuestras aulas está desligado del mundo de la vida, de la realidad del contexto. Es aquí entonces, donde las 14 Serie Lineamientos Curriculares para el Área de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 32 Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 15 Ibíd. p. 33. 16 IZQUIERDO, Mercè, SANMARTí, Neus y ESPINET, Mariona. Fundamentación y Diseño de las prácticas Escolares de Ciencias Experimentales. Feb, 1997. p.1 32 prácticas de laboratorio no convencionales tendrán su primera tarea: la de generar desequilibrio en los estudiantes de la Javiera Londoño y Concejo de Medellín. Para lograr la reequilibración entre las teorías que se abordan en clase y los procesos naturales del Mundo de la Vida y basados en que la “la equilibración, permite situarse en un punto de vista diferente, que permite ver cosas nuevas en los procesos del Mundo de la Vida, que antes le eran totalmente “invisibles”17, el trabajo experimental que se realice con las prácticas de laboratorio no convencionales deberá buscar entonces una modificación del sistema de conocimientos. El estudiante, después de estar seguro de que puede dar crédito a lo que observa, es inevitable que realice cambios en su sistema de conocimientos para que lo observado sea una consecuencia lógica del conjunto de proposiciones que expresan el sistema de conocimientos. Si esto se logra, se obtendrá un nuevo sistema de conocimientos que se equilibra con lo que hasta ahora conoce de los procesos del Mundo de la Vida y, en consecuencia, habrá construido nuevos conocimientos acerca de él, en otras palabras se habrá vinculado con una realidad directa, con los conceptos y conocimiento teóricos y podrá de esta manera acceder a una participación activa en el mejoramiento de la calidad de vida de su sociedad. Pero no se puede dejar de lado que los nuevos procesos visibles para el estudiante lo llevarán a nuevos desequilibrios, que deberá eliminar mediante la construcción continua de nuevos conocimientos. 17 Serie Lineamientos Curriculares de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 33. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 33 El Ministerio de Educación Nacional18 reconoce tres momentos importantes en la construcción de un nuevo conocimiento, los cuales serán base en la construcción de las guías para las prácticas de laboratorio no convencionales: I. El momento de un primer estado de equilibrio, que nos hace concebir los procesos del Mundo de la Vida de una cierta manera y esperar de él que se comporte dentro de un cierto rango de posibilidades, se ha denominado el momento de las expectativas. De esta manera puede pedirse a los estudiantes que describan lo que esperan que suceda después de realizar ciertas tareas o procedimientos. II. El momento en que lo observado entra en conflicto con lo esperado, es el momento del des-equilibrio. En esta parte debe hacerse énfasis en que los resultados que arroja un determinado experimento no son los que ellos esperaban. III. El momento en que se reorganiza el sistema de conocimientos para llegar a un estado de equilibrio más evolucionado, se ha denominado el momento de la Reequilibración Mejorante. Esta es la etapa crucial del trabajo experimental: que se realice una práctica de laboratorio no convencional, dado que el estudiante deberá reformular sus conocimientos para poder explicar con claridad lo que sucede y poder predecir otros futuros resultados. 18 Ibíd. p. 33 34 Estos tres momentos, están totalmente de acuerdo con lo que plantea Piaget como asimilación, acomodación y el equilibrio del aprendizaje. Debido a que la asimilación “se refiere al modo en que un organismo se enfrenta a un estímulo del entorno en términos de organización actual"19 Obsérvese que hay una correspondencia en el primer momento designado por el Ministerio de Educación con lo que Piaget nombra como asimilación, puesto que el primero habla de la concepción e interacción con los procesos del mundo de la vida y el segundo habla de un estímulo en términos del entorno. Piaget considera que la acomodación: “implica una modificación de la organización actual en respuesta a las demandas del medio. Es el proceso mediante el cual el sujeto se ajusta a las condiciones externas. La acomodación no sólo aparece como necesidad de someterse al medio, sino se hace necesaria también para poder coordinar los diversos esquemas de asimilación”20. En el momento en que el sujeto entra en el proceso de ajustarse a las condiciones externas, necesariamente debe entrar en un desequilibrio para someterse al medio y es justamente lo que el Ministerio de Educación Nacional llamó como segundo momento en la construcción de nuevos conocimientos. Por otro lado el equilibrio es tomado como: “la unidad de organización en el sujeto cognoscente”21 19 GARCÍA GONZÁLEZ, Enrique. Piaget: La formación de la Inteligencia. México. 2da Edición. 2.001. Citado por SANTAMARIA, Sandra. Teorías de Piaget. Disponible en http: www.monografias.com/trabajos16/teorias-piaget/teorias- piaget.shtml 20 Ibíd. 21 Ibíd. 35 Desde este punto de vista, la asimilación y la acomodación deben entonces estar presentes a lo largo de todo proceso evolutivo, en donde la relación entre ellas deberá ser cambiante de modo que se logre el avance intelectual, en donde éste es tomado como la evolución de la relación entre asimilación y acomodación, y es la que dará la forma a loque se asumió como equilibrio, y es justamente lo que planteó el Ministerio de Educación Nacional como tercer momento en la construcción de un nuevo conocimiento. Lo que realmente interesa aquí, es que se ha llegado a una parte crucial para el proceso de enseñanza-aprendizaje en lo que se refiere a adquisición de nuevos conocimientos y su relación con los procesos del Mundo de la Vida (contexto), pues si uno de los objetivos de esta investigación es buscar relacionar los contenidos (teoría) que se trabajan en clase con la realidad en busca de una construcción de nuevo conocimiento y mejor comprensión del mundo que rodea al estudiante, una de las estrategias más poderosa que permite esta articulación y paso de los estudiantes por estos tres momentos planteados por el Ministerio de Educación, es la realización de unas prácticas de laboratorio en la enseñanza de la física que involucren todos estos y otros aspectos, es por ello que a continuación se abordará el papel del laboratorio visto desde los Lineamientos Curriculares y desde los aportes hechos por varios teóricos expertos en el tema. 6.5 LA PRÁCTICA DE LABORATORIO EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS En la enseñanza de las ciencias, hay un modelo llamado Enseñanza por Descubrimiento. Este modelo asume que la mejor manera para que los estudiantes aprendan ciencia es haciendo ciencia, y que su enseñanza debe 36 basarse en experiencias que les permitan investigar y reconstruir los principales descubrimientos científicos. Este enfoque se basa en el supuesto de que la metodología didáctica más potente es de hecho la propia metodología de la investigación científica. Nada mejor para aprender ciencia que seguir los pasos de los científicos, enfrentarse a sus mismos problemas para encontrar las mismas soluciones. La idea de que los estudiantes pueden acceder a los conocimientos científicos más relevantes mediante un descubrimiento, más o menos personal, parte del supuesto que están dotados de unas capacidades intelectuales similares a las de los científicos, es decir, existe una compatibilidad básica entre la forma en que abordan las tareas los científicos y la forma en que la abordan los estudiantes, o que al menos estos últimos, enfrentados a las mismas tareas y situaciones que los científicos, acabarán desarrollando y accediendo a las mismas conclusiones y elaboraciones teóricas que los científicos. La mente de los estudiantes está formateada para hacer ciencia y de hecho la ciencia es un producto natural del desarrollo de esa mente. De acuerdo a esto, los modos de pensar de los estudiantes y de los científicos no diferirían en lo esencial cuando estuvieran ante el mismo problema y vivieran las mismas experiencias. Todo lo que hay que hacer, que no es poco, es lograr que los estudiantes vivan y actúen como pequeños científicos. Además de este supuesto de compatibilidad, la enseñanza por descubrimiento en su versión más tradicional, asume también que la aplicación rigurosa de unas determinadas estrategias de investigación conduce necesariamente al descubrimiento de la estructura de la realidad. Si nos enfrentamos con rigor científico a una situación, acabaremos por descubrir los mismos principios que en ella encontraron los científicos y quizás planteando hipótesis que falsean lo que http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml 37 hasta ahora se acepta como cierto. Lo que permitirá desentrañar la estructura del mundo, que si no puede ser directamente percibida, sí resulta accesible recurriendo a ciertos métodos. Lo que tomaremos de este modelo es que las actividades de enseñanza de las ciencias deben asemejarse, al menos un poco, a las propias actividades de investigación. De lo que se trata entonces es de diseñar escenarios para el descubrimiento y hacer que el papel del profesor y de la didáctica se haga lo menos visible, es decir el profesor debe convertirse en un orientador y no en un director de las actividades mismas. El profesor debe facilitar el descubrimiento de los estudiantes a partir de ciertas actividades guiadas, mas no dirigidas, que deben estar provistas de unos supuestos de partida o expectativas por parte de los estudiantes acerca de lo que van a hacer o a observar. En el diseño de las de las prácticas de laboratorio que se proponen acá, no se asume que los estudiantes deben enfrentarse exactamente a las mismas situaciones a las que se enfrentaron los científicos, y sobre todo a tratar de resolverlos de la misma forma, puesto que como plantean Ausubel, Novak y Hanesian. “el método por descubrimiento asume la compatibilidad básica entre la mente de los estudiantes y la mente de los científicos, se parte del supuesto de que éstos pueden aprender y actuar en múltiples contextos como pequeños científicos. Sin embargo, por deseable que resulte este propósito, parece alejarse bastante de las propias capacidades mostradas por los estudiantes… Por otro lado, si para aprender ciencia es condición indispensable aplicar los métodos del "pensamiento científico" en contextos de investigación y solución de problemas, la mayor parte de los estudiantes de educación secundaria tendrían graves dificultades para acceder al 38 conocimiento científico”22. También según Ausubel, Novak y Hanesian, en este mismo artículo, una enseñanza basada totalmente en la enseñanza por descubrimiento sería accesible para muy pocos estudiantes y difícilmente podría cumplir con los objetivos de la educación científica secundaria, que debe adecuarse a las capacidades y condiciones de la mayoría de los estudiantes a los que va dirigida. Algo que tomaremos de este modelo, es que los estudiantes deben llegar a la práctica de laboratorio al igual que los científicos con unas ideas previas, y esto es lo que se asumió en anteriores párrafos como primer momento en la elaboración de un nuevo conocimiento, la etapa de las expectativas, en donde a partir de un esquema de conocimientos ya construido se lanzan una serie de hipótesis a partir de la observación de un fenómeno, y es la verificación de estas hipótesis donde la práctica de laboratorio tiene una de sus tareas principales: “Los estudiantes y el profesor, al igual que los científicos, van al laboratorio para “interrogar” a la naturaleza con el fin de confirmar o rechazar sus hipótesis acerca de un fenómeno estudiado”23. Cuando el científico va al laboratorio para hacer un experimento, él sabe ya, o mejor, cree saber, lo que sucederá, lo cual es posible gracias a las expectativas que posee. El experimento tiene el papel de confirmar o falsear las hipótesis que el científico ha construido sobre la base de sus idealizaciones acerca del Mundo de la Vida (contexto). El instrumental y la forma como éste se ha dispuesto son ya una consecuencia de esta idealización. Por ejemplo, siguiendo con lo expuesto anteriormente, el plano inclinado que pulió Galileo y las esferas de diversas masas 22 Tomado de Didáctica de las Ciencias Naturales. Disponible en www.monografias.com/trabajos25/didactica-ciencias- naturales/didactica-ciencias-naturales.shtml. 23 Serie Lineamientos Curriculares de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 52. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 39 que hizo rodar por él mientras contaba los compases que con un instrumento de cuerda podía ejecutar desde el momento en que la esfera se ponía en movimiento hasta cuando tocaba la mesa, eran las condiciones más cercanas a las ideales que podía lograr con aquello que estaba a su alcance y sin embargo se aleja mucho de los instrumentos de alta tecnología y precisión que conocemos hoy, pero que fueron suficientes para que Galileo observara y registrara aquello que le sería justo para sus conclusionesfinales. Así, de la misma manera, se debe obrar en las prácticas de laboratorio donde no se dispone de un espacio y equipo para su realización. Ahora bien, si los experimentos de Galileo no hubieran concordado con sus conjeturas, tendría que aceptar que sus teorías eran falsas o equivocadas, al menos en la forma como las habían formulado; habrían tenido entonces que reformularlas o descartarlas. Esto era posible gracias a que cuando Galileo llegaba a la experimentación (práctica de laboratorio), ya tenía unas ideas, unas hipótesis, unos planteamientos previos acerca de lo él pensaba iba o debía observar cuando realizara uno u otro procedimiento y esta misma actitud es la que se debe buscar crear o fortalecer en los estudiantes de nuestras aulas de clase cuando se realiza una práctica de laboratorio con ellos. El Ministerio de Educación Nacional dice: “si el estudiante no va al laboratorio con su mente bien preparada, es decir, si no va con una hipótesis acerca de lo que debe observar si lleva a cabo tales y tales procedimientos, y toma tales y tales medidas, no podrá entender qué es lo que sucede cuando realiza su experimento”24 24 Serie Lineamientos Curriculares de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 53. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 40 Es por ello que concluimos, que con los laboratorios que se realizan en aula de clase no se puede actuar de manera diferente a como lo hizo Galileo o a como lo han hecho otros científicos. Los estudiantes deberán llegar al laboratorio con unas hipótesis y expectativas de entrada acerca de lo que van a observar, y de estas expectativas es que dependerá su paso por los otros dos momentos estipulados en la construcción de un nuevo conocimiento. Ahora bien, un estudiante no puede entender sino aquello que él ha podido reconstruir mediante la reflexión, la discusión con sus compañeros y con el profesor, o mediante la acción sobre los objetos del mundo, más específicamente el contexto que los rodea (el mundo de la vida). Si las expectativas con las que llega el estudiante al laboratorio están determinadas por su interacción con el contexto, estas hipótesis (expectativas) deben ser producto de su propia actividad intelectual. En este sentido la actividad que se realice en el laboratorio, debe ser, o bien un procedimiento para restablecer el equilibrio cognitivo que perdió el estudiante al observar un fenómeno inesperado o al predecir un resultado que en efecto no se observó, o bien un procedimiento para reafirmar una teoría que ha tenido éxito hasta el momento. Es así como la práctica de laboratorio juega un papel muy importante en las etapas de la construcción del conocimiento. Pero esto sólo será posible con unas prácticas de laboratorio que permitan lograr un ambiente en el que el estudiante desarrolle su capacidad innata de asombrarse y de preguntarse, y obviamente de aventurar e imaginar respuestas y dicen los Lineamientos Curriculares en Ciencias Naturales que continuar en nuestras aulas de clase con prácticas de laboratorio que conllevan guías en las que se le dan instrucciones precisas sobre las operaciones experimentales que deben ejecutar y 41 las observaciones y medidas que debe realizar para después preguntarle a qué conclusiones puede llegar y después inducirlo a dar las conclusiones “a las que había que llegar” no tienen sentido dentro del marco de la propuesta de renovación curricular para la educación en Colombia a nivel pedagógico y didáctico y tampoco lo tendría dentro de esta propuesta de investigación. Es así como el Ministerio de Educación Nacional reconoce que hay una problemática presente en muchas de las prácticas de laboratorio que se realizan en el aula de clase, problemática que para ellos está presente en el tipo de guías que se implementan en el aula de clase, problemática que nosotros asumimos en uno de los ítems en nuestro trabajo de investigación. En este orden de ideas se puede afirmar, en palabras textuales, lo que dice el Ministerio de Educación en su Serie de Lineamientos Curriculares: “el laboratorio es el sitio donde se diseña la forma de someter a contraste las idealizaciones que hemos logrado acerca del Mundo de la Vida (contexto),… bien sea porque se observa lo que, desde una teoría, el estudiante suponía que debería suceder (expectativas), o porque haya observado que no se cumplen sus predicciones (desequilibramiento) y que por ende tendrá que modificar sus conceptos, supuestos o hipótesis para construir una nueva teoría que resista nuevos intentos (Reequilibración Mejorante)25. Sin la existencia de estas expectativas en el estudiante, a éste no le quedará más remedio que dejarse imponer las explicaciones de lo que no entiende; si tiene que presentar un informe de las actividades de laboratorio no le quedará otra opción que ayudarse de los libros que tengan las posibles respuestas acertadas a las 25 Serie Lineamientos Curriculares de Ciencias Naturales. Ministerio de Educación Nacional. p. 53. Disponible en: http://menweb.mineducacion.gov.co/lineamientos/inicio.asp?s=1 42 preguntas que se plantearon en la guía de laboratorio o también puede que recurra a compañeros y amigos que tenga en cursos de nivel superior o a cualquier otra estrategia que le permitirá “pasar el área o la asignatura” pero que no modificará en nada su concepción del mundo, y su relación de los conceptos que posee con el contexto será prácticamente nula. Mientras que por el contrario, si se logra en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física que los estudiantes lleguen a la práctica de laboratorio con la actitud con la que lo hacían antiguos pensadores como Arquímedes y Galileo, tal como utilizar el experimento como medio para descubrir y comprobar las hipótesis o supuestos de partida que han surgido de la interacción con el Mundo de la Vida, todos los anteriores problemas descritos se volverían cosa del pasado. Y es quizás ésta una de las razones para que nosotros hayamos decidido involucrar de una forma más directa las prácticas de laboratorio en la en enseñanza aprendizaje de las ciencias, específicamente la Física. Pero los primeros en esta idea no somos nosotros. La práctica de laboratorio se introduce en la educación a propuesta de John Locke, “al entender la necesidad de realización de trabajos prácticos experimentales en la formación de los alumnos y a finales del siglo XIX ya formaba parte integral del currículo de las ciencias en Estados Unidos, extendiéndose con posterioridad a los sistemas educacionales del resto de los países”26. Pero esto de las actividades prácticas tiene diferentes connotaciones o nombres de acuerdo a diferentes contextos, así lo plantea Hodson (1994), afirmando que: "Trabajo de Laboratorio es la expresión usada en América del Norte. Trabajo Práctico, es más usado en Europa, Australia y Asia. Y el de "Experiencias 26 Las Prácticas de Laboratorio. Docentes en la Enseñanza de la Física. Disponible en: www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/Introduccion/fisica/fisica2.htm#Los%20trabajos%20prácticos%20en%20el%20laboratorio. http://www.monografias.com/Educacion/index.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/curriculum/curriculum.shtml http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml http://www.monografias.com/trabajos10/geogeur/geogeur.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/asia/asia.shtml 43 Prácticas" en algunos otros lugares”27. Todas estas expresiones son utilizadas prácticamente como sinónimos, sin embargo, en este trabajo se recurrirá constantemente al término "Práctica de Laboratorio", que es el que se usa comúnmente en nuestropaís Colombia, y por lo general, en los centros de enseñanza de Cuba y Latinoamérica y al término de “Práctica de Laboratorio no convencional” que es el que usamos para referirnos a una práctica de laboratorio que tiene unas características muy particulares en primera instancia en comparación con la práctica de laboratorio tradicional, las cuales se evidencian a continuación. 6.6 LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO TRADICIONALES Y LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO NO CONVENCIONALES EN LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA. Hodson, D.28 ha expresado que: “hay profesores que hacen uso de la práctica de laboratorio de manera irreflexiva: sobreutilizada, es decir, en demasía en el sentido de que las emplean como algo normal y no como algo extraordinario o peor aún, infrautilizada, en el sentido de que no se explota al máximo su auténtico potencial instructivo, educativo como desarrollador, identificándose gran cantidad de prácticas de laboratorio con un mal diseño que carecen de valor formativo real” 27 Hodson. Hacia un enfoque más crítico del trabajo de laboratorio. Enseñanza de las Ciencias, V-12, nº 3, 1994, p. 299 28 Ibid. p. 301. http://www.monografias.com/trabajos/planificacion/planificacion.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml 44 Parece ser que para todos los docentes del área de física es claro que el laboratorio juega un papel muy importante a la hora de contraponer la teoría con la práctica, pero muy pocos docentes dedican el tiempo suficiente a la elaboración de material de laboratorio para la enseñanza de la Física. Y es quizás por ello que los cursos de física se transforman en rutinarias clases de matemáticas, donde solo hay que aplicar unas condiciones iniciales a una determinada fórmula y de esta manera predecir resultados numéricos que se pueden asociar a comportamientos futuros de un fenómeno. En ningún momento se está llevando al estudiante a vivenciar todas estas leyes en el mundo real, el mundo que diariamente vivimos. Esto es verificado en trabajos de investigación como “Las Prácticas de Laboratorio. Docentes en la Enseñanza de la Física”29 donde se plantea que diversos estudios han mostrado que los trabajos prácticos que se realizan en las prácticas de laboratorio en las aulas, muestran poca relación con el aprendizaje conceptual; la mayoría se centra en el aprendizaje de técnicas y procedimientos aislados. Desde la ciencia, es difícil pensar en una actividad experimental desligada del ámbito conceptual, es decir, del mundo de las ideas y los modelos científicos; y al parecer este es un grave problema que se viene presentando en muchas de las prácticas de laboratorio que se realizan en nuestras aulas de clase, eso sí, siempre y cuando se realicen. El trabajo de laboratorio o las prácticas de laboratorio puede concebirse como un espacio en el cual los conocimientos teóricos son construidos, contrastados o utilizados para la descripción y comprensión de los fenómenos. Unido a esto, el trabajo de laboratorio en la enseñanza puede ser visto como un “hacer otra vez el trabajo de la ciencia”, es decir, como una aproximación al quehacer científico, donde a partir de situaciones 29 Ídem. 45 problemáticas se recorre un camino indagatorio para la producción de declaraciones de conocimiento y de valor que serán sometidas a la crítica entre pares, pero como ya se ha dicho esto se ve muchas veces dificultado por factores como no tener un espacio y materiales o de tenerlos y hacer un mal uso de ellos. Sin duda alguna, ya se tiene una visión amplia de lo que deben permitir, potenciar y lograr las prácticas de laboratorio y también una base de lo que debe ser tenido en cuenta en su diseño en lo referente a las que se realizan en el área de física tanto desde lo que se propone para la enseñanza de las Ciencias Naturales en la Serie de Lineamientos Curriculares, como desde otros puntos de vista de otros autores que ya han sido plasmados, como también es válido que ya se tiene un buen conocimiento sobre lo que no se está logrando con muchas de las prácticas de laboratorio que se realizan en las aulas de clase. Las prácticas de laboratorio que normalmente se planean en las Instituciones Educativas Javiera Londoño, Concejo de Medellín y en algunas otras de las instituciones de nuestro país tienen unos elementos fundamentales los cuales son: a) Requerir de un laboratorio para su ejecución. b) Se necesitan implementos de laboratorio normalmente sofisticados para su desarrollo. c) Los estudiantes ingresan al laboratorio sin ningún conocimiento de lo que van a realizar. d) Las guías propuestas por los docentes son muy conductistas y obligan al estudiante a realizar determinados procedimientos e inducen al estudiante a las conclusiones a las que hay que llegar. e) Generalmente no permite que los estudiantes tengan interacción con los implementos del laboratorio. 46 f) Muestran la ciencia como un proceso acabado. g) No permiten evidenciar fácilmente un vínculo entre la teoría y el mundo que rodee al estudiante. Todas aquellas prácticas de laboratorio que se realicen cumpliendo con los elementos descritos desde el c) hasta el g) son las que hemos llamado prácticas de laboratorio tradicionales. Quizás estos elementos que caracterizan las prácticas de laboratorio tradicionales sean la razón para que se hayan presentado las transformaciones que han acontecido en las teorías de la enseñanza y reformas de los currículos en el contexto educativo como enfrentamiento a la ya enunciada enseñanza tradicional, que peca de memorística, verbal y reproductiva, no acorde con las nuevas exigencias y evolución actual de la sociedad ni con los nuevos problemas que ella se plantea, y esto ha traído entonces como consecuencia el replanteamiento de una serie de corrientes de la Pedagogía que han repercutido, sin lugar a dudas, a nuevas concepciones del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física y, por tanto, al surgimiento e implementación de diferentes paradigmas en la enseñanza de las Ciencias que igualmente han incidido en las prácticas de laboratorio, de los cuales se realiza un breve comentario a continuación: DE TRANSMISIÓN-RECEPCIÓN: Las prácticas de laboratorio constituyen un complemento de la enseñanza-aprendizaje verbal, donde se persigue ante todo la oportunidad para el desarrollo de habilidades manipulativas y de medición, para la verificación del sistema de conocimientos, para aprender diversas técnicas de laboratorios y para la aplicación de la Teoría de errores empleada para el procesamiento de la base de datos experimental y posterior interpretación de los resultados. En este tipo de http://www.monografias.com/trabajos16/teoria-sintetica-darwin/teoria-sintetica-darwin.shtml http://www.monografias.com/trabajos10/soci/soci.shtml http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml 47 actividad, el estudiante reproduce cabalmente las orientaciones dadas en el documento (guía) elaborado por el profesor o colectivo de éstos, los que han considerado qué acciones deben hacer los alumnos y cómo proceder, no dando oportunidad para razonar del porqué tiene que operar así o realizar esas mediciones y no de otra forma. Es así que autores como Gómez y Penna (1988), Joan (1985), Robinson (1979), Steward (1988) y Tobin (1990) entre otros, “han calificado las prácticas realizadas bajo este formato como absolutamente rutinarias, donde está prohibido investigar, donde no hay sorpresas y que falsean el carácter formador de los métodos de la ciencia”30. DE DESCUBRIMIENTO (Autónomo): Este paradigma surge como reacción de la ineficiencia del modelo anterior y sus aspectos esenciales lo constituyen los procedimientos científicos para laadquisición de habilidades por parte de los estudiantes, poniéndolo en una situación de aprender a hacer y practicar la ciencia. Aquí se considera que las experiencias en el laboratorio deberían preceder a la enseñanza en el aula y que el manual de laboratorio debería dejar de ser un volumen que indica al estudiante qué hacer y esperar, siendo sustituido por materiales permisivos y abiertos que indiquen ámbitos en los que puedan encontrarse problemas. DE ENFOQUE DEL PROCESO: Surge como una motivación de la introducción del método científico en la enseñanza-aprendizaje de las ciencias a partir de las deficiencias detectadas en el paradigma "De Descubrimiento", considerando como secundarios y menos importantes la adquisición de conocimientos conceptuales concretos que la comprensión y 30 Gómez, P.R.S. y Penna, T.J.P. (1988). Proposta de uma disciplina com enfoque na metodología da física experimental. Revista de Ensino de Física, 10, pp. 34- 42. Citado en: Las Prácticas de Laboratorio, Los Docentes en la Enseñanza de la Física. http://www.monografias.com/trabajos16/paradigmas/paradigmas.shtml#queson http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml 48 el desarrollo de habilidades y técnicas de indagación científica, lo cual contradice la realidad en todo proceso de investigación, por cuanto este tiene que estar sustentado en la teoría. Las prácticas de laboratorio realizadas con este enfoque pueden conducir a que los estudiantes, capaces de alcanzar un rendimiento adecuado en la realización de tales tareas descontextualizadas, son luego incapaces de integrar esas habilidades y capacidades en una estrategia coherente y efectiva para la investigación científica que se ha pretendido desarrollen en esta actividad. CONSTRUCTIVISTA: La comprensión de algunos investigadores de lo que pudiera conducir las ideas del llamado "Enfoque del proceso", dio la posibilidad que durante la década de 1980 y a principios de la década de 1990 se destacaran cada vez más los enfoques constructivistas respecto a aprender ciencia. Está dirigido a favorecer la situación de interés y de retroalimentación de los estudiantes de manera que los estimule a la búsqueda de respuestas por iniciativa propia, teniendo en cuenta desde un inicio, el conocimiento previo de los estudiantes, sus ideas y puntos de vista. Este paradigma está de acuerdo con lo que propone el Ministerio de Educación y con lo que proponen la mayoría de los autores que hemos citado hasta el momento. Por lo tanto, para plantear las prácticas de laboratorio no convencionales para el grado once se retomará de este paradigma y se enriquecerá con los elementos positivos de las posturas que hemos adoptado con anterioridad, y apoyados también en el trabajo de investigación titulado “Las Prácticas de Laboratorio. Docentes en la Enseñanza de la Física” 31 en donde se afirma 31 Las Prácticas de laboratorio. Docentes en la Enseñanza de la Física. Disponible en: http://www.monografias.com/trabajos29/practicas-laboratorio/practicas-laboratorio3.shtml http://www.monografias.com/trabajos11/henrym/henrym.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/invest-cientifica/invest-cientifica.shtml http://www.monografias.com/trabajos7/tain/tain.shtml http://www.monografias.com/trabajos5/teorsist/teorsist.shtml#retrp 49 que: “Una práctica de laboratorio desarrollada bajo este paradigma, garantiza resultados altamente productivos utilizando los métodos y criterios apropiados para asegurar la calidad del proceso de enseñanza y aprendizaje, pues existe una interacción dinámica entre la realidad, el contenido, el docente, los estudiantes y el medio para favorecer el aprendizaje. Se establece un paralelismo entre los procesos de aprendizaje de ciencias y de construcción histórico- social de las teorías científicas. Se destaca que el propósito principal de la empresa científica, no es cuestionar ideas, sino resolver situaciones problemáticas”. Con base a estas tendencias El lngeniero José Eliseo Barrón Aragón en su artículo “El Laboratorio Como Actividad Fundamental En La Enseñanza De La Física”32, las prácticas de laboratorio han sido clasificadas en: Prácticas de manejo instrumental: Sirven para comprender mejor la naturaleza de las magnitudes que se miden, desarrollar habilidades y destrezas manuales y aprender el manejo de aparatos. Son necesarias y útiles, pero no deben adquirir carácter único. Prácticas de verificación de leyes Físicas: Consisten en conducir al estudiante hacia la comprensión de una ley o principio, proporcionándole los materiales y las instrucciones necesarias. Este tipo de prácticas se usan de manera más general, pero mutilan la actividad creativa y/o de razonamiento del estudiante. 32 Barrón A. JOSÉ Eliseo. El Laboratorio Como Actividad Fundamental En La Enseñanza De La Física. Disponible en Internet: http://redexperimental.gob.mx/descargar.php?id=72 http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE http://www.monografias.com/trabajos16/kaizen-construccion/kaizen-construccion.shtml#CARATER http://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtml 50 Prácticas de Cátedra: Tienen la ventaja de posibilitar el uso de aparatos más complicados y reproducir experiencias difíciles; es posible ganar la atención de la clase. Su desventaja es que sitúan al estudiante en un papel pasivo. Prácticas "caseras": Consisten en actividades, por lo general bastante sencillas, que se pueden realizar con materiales muy simples y relacionados al entorno del estudiante. No necesariamente se necesitan material de laboratorio, pueden realizarse en cualquier espacio. Juegan un papel importante en la enseñanza de la Física porque desempeñan una función innovadora y pueden ayudar a fomentar la creatividad y el interés del estudiante por la ciencia. La tendencia al surgimiento de nuevos paradigmas, lleva a la suposición de que en su base se encuentran las ideas de la Teoría Constructivista del Conocimiento por el modo en que se pretende que el estudiante adquiera los mismos, conduciendo a que el proceso de la práctica de laboratorio se aproxime más a lo que realmente se pretende obtener de los estudiantes, un sujeto activo, que tome decisiones, resuelva problemas, razone, en fin, que sea el máximo responsable de su aprendizaje y llegue a ser útil a la sociedad. Todo esto nos hace pensar que los elementos que caracterizan las prácticas de laboratorio no convencionales deben diferir de los elementos de las prácticas que hemos llamado tradicionales incluyendo hasta los mismos espacios y materiales que se utilizan en ambas. 51 Los elementos que caracterizan una PRÁCTICA DE LABORATORIO NO CONVENCIONAL asociada a las necesidades que presentan las Instituciones Educativas Javiera Londoño y Concejo de Medellín son: a) No requieren de un laboratorio. b) Los materiales necesarios son fabricados por los mismos estudiantes o los puede conseguir fácilmente. c) Los estudiantes son los que manipulan todo el tiempo sus materiales. d) Los estudiantes deben poseer unas expectativas acerca de lo esperan observar y comprobar en lo que van a realizar. e) Las guías de laboratorio obligan al estudiante a proponer sus procedimientos y a obtener sus conclusiones. f) Permiten evidenciar el proceso evolutivo y cambiante de la ciencia. g) Facilitan al estudiante la comprensión del mundo de la vida. h) Permiten el desarrollo de habilidades cognitivas, cognoscitivas y metacognitivas. Si ha escuchado lo que alguna vez dijo Confucio “dímelo y
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