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UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR FACULTAD DE HUMANIDADES DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN “PROGRAMA DE CÁLCULO MENTAL EN EL CURSO DE MATEMÁTICAS Y SU INFLUENCIA EN LA EXACTITUD OPERATORIA” TESIS ANA OLIVIA GONZÁLEZ ARAGÓN DE MELGAR Carné 23450-10 Guatemala, febrero del 2012 Campus Central. UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR FACULTAD DE HUMANIDADES DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN “PROGRAMA DE CÁLCULO MENTAL EN EL CURSO DE MATEMÁTICAS Y SU INFLUENCIA EN LA EXACTITUD OPERATORIA” TESIS Presentada al consejo de la Facultad de Humanidades Por: ANA OLIVIA GONZÁLEZ ARAGÓN DE MELGAR Previo a optar al título de: LICENCIATURA EN EDUCACIÓN Y APRENDIZAJE. En el grado académico de: LICENCIADA. Guatemala, febrero de 2012 Campus Central. AUTORIDADES UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR. • Rector P. Rolando Enrique Alvarado López, S.J. • Vicerrectora Académica Dra. Lucrecia Méndez de Penedo. • Vicerrector de Investigación y Proyección P. Carlos Cabarrrús Pellecer, S.J. • Vicerrector de Integración Universitaria P. Eduardo Valdés Barría, S.J • Vicerrector Administrativo Lic. Ariel Rivera Irías. • Secretaria General Licda. Fabiola de la Luz Padilla Beltranena AUTORIDADES FACULTAD DE HUMANIDADES • Decana M.A. Hilda Caballeros de Mazariegos. • Vicedecano M.A. Hosy Benjamer Orozco. • Secretaria M.A. Lucrecia Elizabeth Arriaga Girón • Directora del Departamento de Psicología M.A. Georgina Mariscal de Jurado. • Directora del Departamento de Ciencias de la Comunicación M.A. Nancy Avendaño • Director del Departamento de Letras y Filosofía M.A. Eduardo Blandón. • Representante de Catedráticos Lic. Ignacio Laclériga Lemus. • Representante ante Consejo de Facultad Licda. Melisa Lemus. ASESORA DE TESIS Ingra. Nadia Lorena Díaz Banegas REVISOR DE TESIS M.A. Manuel de Jesús Arias Guzmán ii DEDICATORIA A DIOS, por ser mi inspiración y fuerza en todo momento. A MIS HIJOS MARIO ANDRÉS, RODRIGO Y MARIA RENÉE, por su amor, apoyo, alegría y optimismo en esta etapa de culminación de estudios. A MI ESPOSO MARIO, por su motivación constante. A LA INGENIERA NADIA DÍAZ, por su paciencia, amabilidad y asesoría profesional. AL LICENCIADO DANILO ROMÁN, por su apoyo incondicional al proceso de investigación. AL COLEGIO METROPOLITANO Por servir de medio para crecer en los campos del saber y del ser. v ÍNDICE I. INTRODUCCIÓN 1 1.1. Enseñanza de las Matemáticas 12 1.2. Cálculo Mental 15 1.3. Programa de Cálculo Mental 17 1.4. Exactitud Operatoria 19 1.5. Jean Piaget: Didáctica Psicológica 21 II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 27 2.1. Objetivos 28 2.1.1 Objetivo general 2.1.2. Objetivos específicos 28 2.2. Hipótesis 28 2.3. Variables 30 2.4. Definición de las variables 31 2.5. Alcances y límites 32 2.6. Aportes 33 III. MÉTODO 34 3.1. Sujetos 34 3.2. Instrumentos 34 3.3. Procedimiento 35 3.4. Diseño y metodología estadística 37 IV. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS 39 V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 46 VI. CONCLUSIONES 51 VII. RECOMENDACIONES 53 vi VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 55 V. ANEXOS 59 Anexo 1: Prueba Objetiva 60 Clave y Ponderación 62 Anexo 2: Programa de cálculo mental 64 Anexo 3: Hojas de trabajo del Programa de Cálculo mental 69 vii RESUMEN La presente investigación tuvo como objetivo verificar la influencia de un programa de cálculo mental en estudiantes de cuarto primaria, y la exactitud operatoria en las operaciones aritméticas, dentro del curso de matemática. El enfoque de la investigación es cuantitativo cuasiexperimental, pues se manipuló una variable independiente (Programa de cálculo mental) en función de una variable dependiente (Exactitud operatoria). Los sujetos de estudio ya estaban organizados en dos secciones por lo que se facilitó seleccionar el grupo experimental y el control. Se seleccionaron a 54 estudiantes de cuarto primaria pertenecientes a una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala. Los instrumentos utilizados en esta investigación fueron: una prueba objetiva con diez operaciones fundamentales, la cual fue utilizada como pretest y postest, las cuales fueron valoradas sobre cien puntos, y un programa de cálculo mental aplicado al grupo experimental, estructurado en veinticinco sesiones de quince minutos cada una. Para el análisis estadístico se tomaron los resultados del pretest y postest aplicados a ambos grupos. El programa estadístico que permitió hacer el análisis de los resultados es el llamado ANOVA one-way, que consiste en una prueba estadística que permite analizar dos grupos significativamente entre sí en cuanto a sus medias y varianzas, utilizando la prueba F o razón F que compara las variaciones entre los grupos y las variaciones dentro de los integrantes de cada grupo. Si el valor F es significativo implica que los grupos difieren entre sí en sus promedios. Los resultados de esta investigación demuestran que al implementar un programa de cálculo mental dentro del curso de matemática se incrementa de forma significativa la exactitud operatoria. Asimismo es de un gran valor para profesores que imparten la asignatura, que quieren obtener mejores resultados en sus alumnos y alumnas así como la mejora de la autoestima y gusto por la asignatura. viii 1 I. INTRODUCCIÓN Las matemáticas, durante muchos años, han sido consideradas desde los grados pre escolares como una de las asignaturas importantes de todo proyecto educativo. Es sabido que las dificultades que los escolares presentan desde pequeños en la asignatura son muchas, pero diversos estudios han comprobado que algunas se deben a insuficiencias en el aprendizaje del cálculo aritmético en los escolares menores (Bernabeu, 2005). Mutis, citado por Bell (2001), afirma que “los más de los hombres han creído que las matemáticas son un estudio a que muy pocos debieran destinarse. La fuente de este error ha nacido de la utilidad que aquellos se imaginan o de la ponderada dificultad de esta ciencia; pero si llegaran a conocer la necesidad de las matemáticas, la facilidad con que se adquieren y su estrecho lazo con las demás artes y ciencias, convendrían en que todos las deberían aprender¨. Esto enseña a muchos educadores a tomar en cuenta que se debe enseñar a alumnos y alumnas que las matemáticas son fáciles, se encuentran en todos lados y en todas las actividades cotidianas, por pequeñas que parezcan, en las que se utiliza el cálculo mental. Según Reinhardt (2009), el cálculo mental es una destreza que se puede enseñar desde que el niño o niña es pequeño, y consiste en hacer estimaciones únicamente utilizando la mente, sin hacer uso de ningún apoyo, como lo es los dedos de la mano, tablas de cálculo o la calculadora. Se puede considerar como una técnica para enseñar matemáticas de una forma divertida. Los juegos aritméticos se utilizan dentro o fuera del aula de forma grupal o individual. Alientan la participación de losalumnos y dan lugar a que surjan rivalidades amistosas, que permiten el desarrollo de la autoestima y el sentido de competencia entre iguales. El uso frecuente del cálculo mental en las aulas, permite que niños y niñas se diviertan y aprendan desarrollando a la vez la agilidad mental, y velocidad al realizar estimaciones numéricas. Durante el presente ciclo escolar, en una institución educativa privada ubicada en la ciudad de Guatemala, se ha tenido la inquietud de implementar en el curso de matemáticas, metodologías de enseñanza, basadas en el desarrollo de destrezas de ¨cálculo mental¨. Es importante mencionar que el mayor esfuerzo se ha realizado en los grados de tercero y 2 cuarto primaria. Por lo tanto, hay mucho que aportar, en el resto de grados de primaria y secundaria de la institución. La presente investigación pretende, por medio de la enseñanza de las matemáticas basada en destrezas de cálculo mental, determinar si se mejora el nivel de exactitud operatoria de las y los niños de cuarto primaria que cursaban el ciclo 2011. Al alcanzar este objetivo se motivará el establecimiento de una metodología basada en destrezas de cálculo mental en varios grados en la misma institución educativa. Además, se brindará un programa de cálculo mental, el cual se deberá adaptar a los grados de primaria superiores e inferiores. Durante mucho tiempo, la enseñanza de destrezas de cálculo mental ha sido objeto de muchos estudios a nivel nacional e internacional. Con relación al tema se han realizado varias investigaciones. En Guatemala, se puede mencionar la investigación realizada por Hernández y Garia (2006), cuyo objetivo fue elaborar y aplicar un manual de ejercicios pre matemáticos y matemáticos para el mejoramiento de procesos cognitivos en niños y niñas de segundo primaria. Para llevar a cabo esta investigación de enfoque cuasiexperimental, se planteó una prueba inicial a todos los sujetos que cursaban segundo primaria. Posteriormente, se detectó a los niños y niñas que reflejaban problemas de aprendizaje en la materia y a ellos se les aplicó el manual de ejercicios matemáticos y pre matemáticos para conocer su funcionalidad. Después de aplicada la metodología que el manual sugería, se realizó una prueba final y se analizaron los resultados para conocer la funcionalidad del manual. Posteriormente después de analizar estadísticamente los resultados, se concluyó que el manual de ejercicios pre matemáticos y matemáticos favoreció el desarrollo cognitivo de niños y niñas que presentan dificultades de cálculo. Otro aporte significativo de la investigación fue que se comprobó que para que un niño o niña desarrolle habilidades cognitivas, es necesario prepararle en nociones básicas de psicomotricidad como el esquema corporal, atención, noción tiempo-espacio, percepción, noción de conjunto, número y cantidad. Sierra (2003) también realizó un estudio cuasiexperimental cuyo objetivo general fue determinar el efecto de la aplicación del programa de aprendizaje de estrategias para la resolución de problemas matemáticos en el nivel de razonamiento abstracto medido por el 3 test de ¨Aptitudes mentales¨(AMP) en alumnas de sexto primaria de la Escuela Oficial Urbana ¨Eugenio Mario Hostos¨, ubicada en la zona 5 de la ciudad capital. Se trabajó con dos grupos (control y experimental) de niñas entre 11 y 13 años que se agruparon en dos secciones de 19 alumnas cada una, distribuidas al azar. Al grupo experimental se le aplicó el programa de estrategias para la resolución de problemas matemáticos, durante cinco períodos semanales de 45 minutos cada uno. Al concluir el programa se aplicó el postest (AMP), a ambos grupos. Al finalizar los análisis estadísticos se determinó que no existe diferencia estadísticamente significativa entre el grupo control y el experimental, pero que el programa de estrategias sí estimuló destrezas de pensamiento en el grupo experimental, especialmente las de razonamiento abstracto. Un aporte importante de la investigación, fue el enumerar las destrezas necesarias para la resolución de problemas, tales como el ir de lo conocido a lo desconocido, eliminar posibilidades, el uso de analogías y semejanzas, descubrir el patrón y modificar el problema. Silva (2007), realizó una investigación de tipo ¨ex post facto¨, Achaerandio(1995), ya que no se manipuló ninguna de las dos variables, y se estudió el cómo influyen las variables independientes sobre las dependientes no asignándose aleatoriamente a los grupos, ni sujetos, ni tratamientos. El objetivo de esta investigación fue establecer la relación entre el desarrollo psicomotor y el pensamiento lógico matemático en niñas de edad preescolar. Para ello se utilizó una muestra de 50 niñas de nivel escolar pre primario, que asistían al nivel de preparatoria, comprendidas en edades entre 6 y 7 años. La prueba se realizó en un colegio privado laico, ubicado la ciudad capital cuya población estaba compuesta por estudiantes de género femenino de un nivel socioeconómico medio alto. El tipo de muestreo fue no probabilístico. El instrumento utilizado fueron las escalas de McCarthy de aptitudes y psicomotricidad para niños (MSCA). La escala contiene 18 test independientes y están agrupados en 6 escalas: verbal, perceptivo-manipulativa, numérica, general cognitiva, memoria y motricidad. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios porque se concluyó que la correlación entre la prueba numérica y psicomotora es baja y estadísticamente no significativa, es por ello que se recomendó que para medir el desarrollo de una población con respecto al desarrollo psicomotor y al desarrollo lógico matemático, se tomen las pruebas MSCA de McCarthy con cierta periodicidad, de 2 a 4 veces al año para estudios de tipo longitudinal. Un aporte muy importante de la investigación fue que se logró describir las aptitudes psicomotoras en las niñas, conocer el 4 pensamiento lógico matemático y determinar la relación entre el pensamiento lógico matemático y las sub áreas de las aptitudes psicomotoras en cada una de las participantes. Asimismo para los sujetos de estudio que obtuvieron índices bajos se concluyó que para mejorar el pensamiento lógico matemático a nivel pre primario se debe enriquecer el área de psicomotricidad con la finalidad de que ésta permita adquirir con mayor facilidad las destrezas lógico matemáticas. Otra conclusión importante fue el determinar que a todas las personas que tiene a su cargo el cuidado y crianza a niños de edad pre escolar se les capacite para que no descuiden el desarrollo de los y las pequeñas a través del juego y la exploración de su entorno para despertar una relación entre el estímulo físico y el intelectual durante la infancia. En cuanto a los factores que influyen en el rendimiento de la Matemática en el estudiante del Ciclo Básico cabe mencionar la investigación realizada por Roque (2005), realizada en el Instituto oficial mixto básico Leonidas Méncos Ávila realizado en Tiquisate, Escuintla. La investigación abarcó a todos los alumnos y maestros de matemática del ciclo de educación básica del instituto mencionado. El objetivo de la investigación fue identificar los factores que influyen en el rendimiento del aprendizaje en el área de matemática así como el establecer el punto de vista de los estudiantes y de los profesores de Ciclo Básico, con relación a su rendimiento en matemática. Durante la investigación de campo se procedió a diseñar los dos cuestionarios uno para maestros otro para los alumnos, los cuales fueron aprobados por el revisor de la USAC. Se procedió a la recopilación de la información aplicando a cada alumno el cuestionario respectivo grado por grado. Esto se hizo en un solo día con la ayuda de tres maestros. Posteriormente se procedió a procesar los datos con métodos estadísticosconfiables, primero se hizo un cuadro de frecuencia simple, esto como primera fase. En la segunda fase se realizaron gráficos estadísticos que representaron los datos correspondientes a las respuestas que dieron los alumnos y maestros respecto al tema. Las conclusiones y aportes valiosos de la investigación fueron el descubrir que la mayoría de los estudiantes dicen que no sienten simpatía por su catedrático de matemáticas y que los maestros que tuvieron en primaria sí explicaban bien la matemática. Otro aporte importante fue el concluir que la mayoría de los alumnos afirmaron que la metodología que aplica el docente para la enseñanza de la matemática no es apropiada. 5 En cuanto a las conclusiones por parte de los catedráticos se logró comprobar que el bajo rendimiento escolar de los alumnos se debe a la metodología utilizada por el docente al impartir sus clases y el número excesivo de estudiantes por salones de clase. En cuanto a la influencia de la metodología y el desarrollo de pensamiento lógico en la asignatura de matemáticas, cabe mencionar la investigación experimental realizada por Gómez (2011), en donde el objetivo de la misma fue establecer si la metodología de la matemática condiciona el pensamiento lógico de los estudiantes de primero básico que asisten al Instituto básico por cooperativa Chacap, Zunil en la jornada matutina. En la fase inicial se procedió verificar y recabar información acerca de los aprendizajes previos logrados por los estudiantes, así como localizar la carencia y limitación de la metodología que se utiliza en la enseñanza – aprendizaje de la Matemática. Se trabajó con 57 estudiantes, de diferentes estratos sociales entre hombres y mujeres, todos indígenas. La mayoría de ellos labora en la mañana ayudando a sus papás para sostener sus estudios, por tal razón llegan cansados al instituto y no quieren trabajar. Para la presente investigación se utilizó una lista de cotejo, actividades, estrategias y evaluaciones en cada grado para calificar la dificultad según la metodología que se utiliza dando los mismos contenidos, con la finalidad de establecer qué metodología funciona mejor en la enseñanza – aprendizaje de la matemática. Utilizando una metodología participativa se pretendió desarrollar el pensamiento lógico en cada uno de los estudiantes. Al finalizar el estudio se pudo comprobar que el uso de una metodología participativa diseñada a las necesidades de los alumnos, muestra resultados positivos mientras que al utilizar una metodología tradicional, como la toma de apuntes y dictados, los estudiantes obtuvieron punteos bajos. Asimismo se logró demostrar que según la metodología que el docente utilice, dependerá la calidad de los aprendizajes de los estudiantes. Al abordar el tema del uso de estrategias en la asignatura de matemáticas, Ardón (2012), realizó una valiosa investigación cuantitativa de tipo experimental con 10 estudiantes de quinto bachillerato que presentaron bajo rendimiento académico en la asignatura de matemáticas en el año anterior. Los estudiantes asisten a la jornada matutina del Liceo Javier, ubicado en la ciudad de Guatemala. La investigación tuvo como objetivo verificar la 6 influencia de la enseñanza de estrategias de elaboración dentro del curso de matemática, en la competencia de resolución de problemas. Dicha investigación giró en torno a dos variables: las estrategias de elaboración y la competencia de resolución de problemas. Los instrumentos utilizados en esta investigación fueron: una hoja de ejercicios con 5 problemas, la rúbrica para calificarla con indicadores y valoración por cada descriptor, una hoja de control de aplicación de estrategias de elaboración y una hoja de control de actitudes mostradas durante la prueba. El análisis estadístico se realizó con la prueba no paramétrica t de Wilcoxon para comprobar si hubo cambio significativo en el grupo. El análisis estadístico descriptivo se realizó con Microsoft Excel 2007 y el cálculo de la t de Wilcoxon se realizó con el programa Wilcoxon Signed-Rank Test. Los resultados de esta investigación demostraron que al implementar efectivamente un programa de estrategias de elaboración dentro del curso de matemática se incrementa de forma significativa la competencia de resolución de problemas. La investigación abordó un tema que es de actualidad a nivel mundial dentro del campo de la educación, del ambiente laboral y del diario vivir, como lo es la resolución de problemas. Es por esto que el conocer y aplicar estrategias cognitivas de elaboración para resolver problemas es de gran valor para cualquier persona. A nivel internacional las investigaciones educativas han ofrecido aportes importantes en muchos ámbitos por ejemplo la realizada en Perú, por Chávez y Gómez (2009), investigaron sobre el efecto del juego en las actividades de cálculo mental. El objetivo de su investigación fue determinar el nivel de desarrollo de la capacidad de cálculo en la aplicación de un programa de actividades lúdicas en alumnos de segundo primaria. Se seleccionó una muestra de 24 alumnos de los cuales, 7 integraban al grupo A, 6 al B, 6 al C y 5 al grupo D, todos los sujetos con dificultades de cálculo, que fueron referidos por los catedráticos que les impartían clases. El programa se creó y se nombró ¨Desarrolla tu capacidad de cálculo¨. Su duración fue de 3 meses, 54 horas distribuidas en 3 sesiones semanales de 90 minutos cada una. Primeramente se elaboró un pretest para ubicar a los alumnos, según su nivel de cálculo. Posteriormente se intervino con el programa, utilizando ejercicios de memoria, fluidez verbal, atención, orientación y cálculo. Luego se realizó el postest para comparar el estado posterior al programa. El análisis de los resultados orientó a la investigación a llegar a la conclusión que el juego, en el marco escolar, facilita la construcción del 7 conocimiento matemático, cuando se plantea en un entorno constructivista de interacción entre los participantes. Otra conclusión importante fue determinar que a través del juego, la influencia educativa del maestro cede y traspasa progresivamente el control y responsabilidad del aprendizaje de los alumnos. Por lo tanto, el juego no debe faltar en las clases regulares de matemáticas. Otro estudio realizado para conocer el desarrollo evolutivo de las estrategias de cálculo mental en la educación primaria, fue llevado a cabo por Lozano (2001), en la Universidad Complutense de Madrid. El objetivo de la investigación fue definir la evolución de los procesos memorísticos, para obtener mecanismos explicativos de los procesos de cálculo, diseñando programas de una manera concreta y realista en alumnos y alumnas de educación primaria. La investigación dio inicio con un pretest en niños del primer ciclo de la ESO (1 a 3 primaria), 3 niños y niñas de cada grado y de segundo ciclo (4 a 6), 3 niños y niñas de cada grado, sumando una muestra de 18 sujetos, representando a todos los grados del nivel primario. Posteriormente, se comparó la evolución del cálculo en cada grado de primaria, seguido de la elaboración de un programa-propuesta, para el desarrollo de destrezas de cálculo. El programa propuesta se desarrolló a lo largo de tres meses, durante 3 períodos semanales, de 45 minutos cada uno. Las conclusiones que la investigación aportó fueron que las estrategias de cálculo ayudan a los escolares a desarrollar el sentido numérico y entender las operaciones con números multidígitos y constituyen la base lógica para almacenar en la memoria a largo plazo, las combinaciones numéricas de suma y resta. Otra conclusión importante fue el determinar que las estrategias de memorización aumentan con la edad y disminuyen las estrategias de conteo. Esta investigación también ayudó a determinar que las estrategias másevolucionadas aparecen con la sustracción, lo que fue de un aporte significativo para la elaboración de programas de estrategias de cálculo para la educación primaria. Abordando el tema del bajo rendimiento escolar que niños y niñas presentan en la asignatura de matemáticas cabe mencionar la investigación realizada por Arieta (1995), en donde trata de proponer un modelo que, contrastado empíricamente, permita obtener un correcto diagnóstico de las causas del bajo rendimiento del alumno, como punto de partida que posibilite una más eficaz y específica intervención de los profesores. El objetivo de la 8 investigación fue elaborar un modelo teórico que recogiera jerárquicamente los factores que influyen significativamente en el rendimiento en Matemáticas. Como población se eligió el colectivo de ikastolas de Guipúzcoa pensando en un colectivo lo más uniforme posible en donde el aprendizaje se efectúe en idioma materno, ambiente social más uniforme, para que influyeran lo menos posible factores que pudieran alterar el rendimiento. En la elección de la muestra se utilizó el método estratificado proporcional por conglomerados y atendiendo sucesivamente, en una primera etapa, a criterios de división en comarcas y número de aulas por ikastola y, en una segunda etapa, por tamaño de los centros. Se trabajó con una muestra de 355 sujetos de una población de 2770. El programa estadístico utilizado fue MANOVA general en donde los resultados obtenidos concluyeron que solamente la metodología del profesor influye en el rendimiento en matemáticas y que el nivel cultural influye en la inteligencia general. Otra conclusión importante del estudio fue el descubrir que los condicionantes familiares y el nivel de su entorno no forman parte del modelo pero si son un factor de riesgo del rendimiento en matemáticas pues correlacionan significativamente. Asimismo el auto concepto académico, la autoestima escolar del alumno, la confianza, seguridad en sus propias capacidades y en su carácter, condicionan el rendimiento de la materia. Un aporte importante de la investigación de Arieta, fue el modelo propuesto ya que se cumple tanto para los niños como para las niñas, por lo que el sexo no influye en el rendimiento en matemáticas. En cuanto a los conocimientos informales que los niños tienen sobre las operaciones aritméticas fundamentales, cabe mencionar la investigación de Caballero (2005), también en la Universidad Complutense de Madrid, quien realizó un estudio transversal y longitudinal sobre los conocimientos informales que los niños tienen sobre las operaciones aritméticas. El objetivo principal de esta investigación fue ahondar en el conocimiento informal que tienen los más pequeños acerca de las cuatro operaciones aritméticas, tales como, adición, sustracción, multiplicación y división y el conocer los procesos de solución de los niños de cuando se enfrentan a estas tareas. Este estudio resultó de suma importancia, porque cada una de las cuatro operaciones aritméticas representan para ellos distintos niveles de complejidad. Un aporte importante de Caballero fue el determinar que el grado de dificultad de las diferentes operaciones, varía dependiendo de la forma en que 9 los problemas se formulen en términos de acción o no acción. El estudio fue realizado con la participación de todos los niños de Educación Infantil del colegio concertado, Centro Cultural Salmantino situado en la zona sur de Madrid, cuyo nivel socio-económico y cultural era medio-bajo. En total fueron 36 alumnos, que se repartieron en dos grupos equivalentes siguiendo el criterio de curso escolar en el que se hallaban. Las pruebas fueron aplicadas en 5 entrevistas individuales, cada una con 4 problemas. El orden de la presentación de los diferentes problemas fue elegido al azar y se mantuvo constante para todos los participantes. Cada niño era entrevistado sólo una vez por semana, durante las horas lectivas del centro, para mitigar posibles efectos del aprendizaje, con una duración que no excedía de los 20 minutos. Después del análisis de resultados se concluyó que los niños conforme son mayores resuelven las operaciones de mejor manera que los niños pequeños. Asimismo el concluir que todos los niños tienen conocimientos informales de las operaciones aritméticas, por lo que, las clases formales deben utilizar esos conocimientos que el niño ya posee para que tengan significado. Otra conclusión fue el comprobar que el problema del currículo reside en que olvida los conocimientos informales que construyen los niños sobre la adición, sustracción, multiplicación y división a través de las experiencias de “repartir”, “quitar” y “añadir”, entre otras, antes de conocer los algoritmos y que cuando llevamos ese conocimiento a la resolución de problemas, son resueltos sin ninguna dificultad. Para mejorar la didáctica para el aprendizaje del cálculo aritmético, Bernabeu (2009) realizó un estudio en el Instituto Central de Ciencias Pedagógicas, en el Ministerio de Educación de la República de Cuba. El objetivo del estudio fue proponer una concepción didáctica que propicie el perfeccionamiento del cálculo aritmético, en el primer ciclo de educación primaria. El estudio dio inicio con la selección de una muestra de 19 alumnos de primer grado y 31 alumnos de cuarto grado. Luego se investigaron los antecedentes históricos de la enseñanza del cálculo en los primeros grados, seguido de un estudio teórico de la enseñanza del primer ciclo, y su relación con la numeración. Posteriormente, se realizó un estudio comparativo del estado actual, del uso de la calculadora en distintos países del mundo, proponiendo ejercicios novedosos para el empleo de técnicas de cálculo mental y la calculadora. Se aplicó y se tabuló un diagnóstico de habilidades de cálculo de los escolares sujetos de estudio. 10 Las conclusiones de la investigación de Bernabeu fueron que la enseñanza del cálculo aritmético en los primeros grados, es estrecha con los números, detectándose que en Cuba, la no inclusión de elementos novedosos en la enseñanza se considera un déficit natural de la enseñanza en dicho país. Un aporte importante fue el hacer conciencia que el cambio de la enseñanza inicia con el cambio en los docentes, por lo que implementaron un plan de mejora. Faura (2006), también plantea una propuesta novedosa para el aprendizaje del cálculo mental. El objetivo de su investigación versa sobre la importancia que tiene el cálculo mental en el aula y en la vida práctica. Los estudios los realizó con alumnos de sexto primaria, de la escuela Gabriela Mistral en Quito. El proceso investigativo se desarrolló con aproximándose al problema de la enseñanza del cálculo mental reconociendo la complejidad de este fenómeno didáctico tratando de interpretar y comprender el funcionamiento del sistema de enseñanza, cuyos subsistemas principales son: el profesor, los alumnos y el contenido a enseñar. Tomando como referencia algunas de las perspectivas teóricas, los lineamientos y estándares curriculares para el área de Matemáticas, planea la propuesta secuencial de enseñanza de cálculo mental, en torno a las operaciones básicas. La riqueza de la investigación estriba en el diseño de una guía para el profesorado y una propuesta secuencial de enseñanza. Concreta las orientaciones para el trabajo de los maestros en el aula, selecciona, adapta o crea y estructura las actividades de aprendizaje para los estudiantes recurriendo algunas veces a la lúdica y en contextos cotidianos. El aporte importante de Faura, fue el concluir que cálculo mental proporciona, asocia y dispone de estrategias auténticas al alumno, que le servirán para la vida permitiéndole enfrentar dificultades en contextos de alta incertidumbre y complejidad, como en situaciones de toma de decisionesinmediatas o que por el azar no se pueden ejecutar de manera mecánica. Faura concluye que el cálculo mental se convierte en una estrategia didáctica para darle sentido y significado a la comprensión del número, su representación, las relaciones que existen entre ellos y las operaciones que se efectúan en cada uno de los sistemas numéricos. Asimismo al facilitar una serie de estrategias a los estudiantes se obtendrán mejores resultados en las pruebas objetivas y a la hora de dar una respuesta segura o aproximada de una situación de la vida diaria, despertará el interés de los estudiantes hacia el cálculo mental y su punto de vista hacia las matemáticas. 11 La propuesta de Faura es que con ella, logra responder a la falta de sugerencias y materiales didácticos de apoyo para el trabajo de los maestros en el aula y se responde a la carencia de tratamientos en los libros de texto. Con base a las investigaciones enunciadas anteriormente, se puede decir que la enseñanza de destrezas de cálculo mental, puede iniciar desde que los niños y niñas son pequeños ya que el infante tiene conocimientos informales de las cuatro operaciones básicas las cuales se deben aprovechar para relacionarlas con problemas del diario vivir, y que el juego, es una parte fundamental en los períodos de matemáticas. Asimismo, para que las destrezas de cálculo se desarrollen positivamente, es necesario utilizarlo como una estrategia didáctica para darle sentido y significado a la comprensión de los números. El facilitar una serie de estrategias de cálculo a los estudiantes, les permitirá obtener mejores resultados en las pruebas objetivas y a la hora de dar una respuesta segura o aproximada de una situación de la vida diaria, despertará el interés hacia el cálculo mental y su punto de vista sobre las matemáticas. Cabe agregar que es necesario que los alumnos desde pequeños tengan una educación psicomotriz completa, es decir que tengan una buena imagen de sí mismos, destrezas de atención, concepción del espacio-tiempo, noción de conjunto, número y cantidad, especialmente en la etapa preescolar. Cuando se refiere a los errores más frecuentes que cometen los alumnos, la causa fundamental es la forma inadecuada en que los alumnos realizan los procedimientos de las operaciones, conociendo que las estrategias de memorización aumentan con la edad. También se enumeran las destrezas necesarias para la resolución de problemas, tales como el ir de lo conocido a lo desconocido, eliminar posibilidades, el uso de analogías y semejanzas, descubrir el patrón y modificar el problema. Es importante mencionar que para que haya un cambio en la enseñanza de las matemáticas, debe haber un cambio en los docentes, los cuales deben de utilizar una metodología adecuada según las necesidades de sus alumnos. 12 Asimismo es importante tomar en cuenta que para una buena enseñanza de las matemáticas es determinante el número de alumnos por salón ya que si hay una excesiva población de alumnos, es poca la atención personalizada que se le puede brindar a cada uno de ellos. A manera de fundamentar la presente investigación y justificar la importancia del desarrollo de destrezas de cálculo mental, en los y las niñas de cuarto primaria, de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, se presenta el siguiente marco teórico. 1.1. Enseñanza de las matemáticas Durante todas las épocas las matemáticas han jugado un papel importante en el estudio de las ciencias. A Tales se le considera el primer matemático, a Pitágoras el padre de la matemática y a Teano la primera mujer matemática. (Bickford, 1980). Las matemáticas se han definido desde la antigüedad, Aristóteles, (322), citado por Bell (2001), la definió como la ciencia de la cantidad. Descartes,(1670), citado por Bell (2001), la definió como la ciencia del orden y de la medida. Asimismo, Hogben, (1920), citado por Bell, (2001), consideraba las matemáticas como un método que permite descubrir y expresar de la manera mas económica y posible, reglas útiles de razonamiento correcto sobre cálculos, medida y forma. En sus investigaciones Steinmetz, (1923), citado por Bell, (2001), define las matemáticas como la ciencia más exacta y sus operaciones permiten la demostración absoluta, pero eso sólo ocurre porque la matemática no trata de deducir conclusiones absolutas ya que todas las verdades matemáticas son relativas y condicionales. Asimismo, Gaus, (1796), citado por Bell, (2001), la define como la reina de las ciencias, y la aritmética es la reina de las matemáticas. A principios de siglo, Klein (1924), citado por Bell (2001), la considera como la ciencia de las cosas evidentes e inconvertibles. Asimismo, Jacobi, (1845), citado por Bell (2001), la define como la ciencia de lo que es claro de por sí. 13 Las definiciones son variadas, pero coinciden en que las matemáticas son una ciencia. Poincaré (1880), citado por Bell (2001), concluye que la matemática no estudia objetos, sino relaciones entre objetos; se puede remplazar un objeto por otros siempre y cuando la relación entre ellos no cambie. Hace dos siglos, Pierce (1865), citado por Bell (2001), la define como la ciencia que obtiene conclusiones necesarias. A finales del siglo XX, Hilbert, (1930), citado por Bell (2001), la define como un juego con reglas muy sencillas que dejan marcas sin significado en un papel. Actualmente, Whitehead (1945), citado por Bell (2001), concluye que la matemática en su significado mas amplio, es el desarrollo de todo tipo de razonamiento formal, necesario y deductivo. Rusell (1965), citado por Bell (2001), la define como la materia en la que nunca se sabe de que se habla ni si de lo que se dice es cierto. Asimismo, Pastor (1960), citado por Bell (2001), la define como la "ciencia de los conjuntos". De los conjuntos finitos nace, por abstracción, el concepto de número, fundamento de toda la matemática. A finales del siglo XX, Armendáriz, Piquet, y Giménez (1993), definen las Matemáticas como una disciplina autónoma, interdisciplinar, con un campo teórico y práctico propio, en fase de desarrollo. Para finalizar, Castellnuovo (1999), asevera que las matemáticas no deben considerarse en sí como conocimiento complejo, aplicable a las necesidades de la vida, sino principalmente como un medio de cultura intelectual, como una gimnasia del pensamiento, que se dirija a desarrollar la facultad de raciocinio y ayudar al sano criterio que sirve para distinguir lo real de lo irreal. Los principios de la enseñanza de las matemáticas que se exponen a continuación, están basados en los Principles and Standards for School Mathematics (2000): • Equidad: La excelencia en la educación matemática requiere equidad, unas altas expectativas y un fuerte apoyo para todos los estudiantes. • Currículo: Debe ser más que una colección de actividades, el currículo debe ser coherente, centrado en unas matemáticas importantes y bien articuladas a lo largo de los distintos niveles. • Enseñanza: Una enseñanza efectiva de las matemáticas requiere comprensión de lo que los estudiantes conocen y necesitan aprender; por lo tanto, les desafían y apoyan para aprenderlas de una forma correcta. 14 • Aprendizaje: Los estudiantes deben aprender matemáticas, comprendiéndolas, construyendo de forma activa el nuevo conocimiento, a partir de la experiencia y el conocimiento previo. • Evaluación: La evaluación debe apoyar el aprendizaje de unas matemáticas importantes y proporcionar información que sea de utilidad, tanto para los profesores, como para los estudiantes. • Tecnología: La tecnología es esencial en la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas e influye en las matemáticas que se enseña y estimula el aprendizaje de los estudiantes. Estos principiosdescriben aspectos cruciales, aunque no sean específicas de las matemáticas escolares, están profundamente interconectadas con los programas de matemáticas. Deben tenerse en cuenta en el desarrollo de propuestas curriculares. Deben prevalecer en la selección de materiales, la planificación de las unidades didácticas, el diseño de evaluaciones, las decisiones de cómo impartir la instrucción y la forma de establecer programas de apoyo, para el desarrollo profesional de los docentes. Esto debe tomarse en cuenta porque existen varios factores que intervienen en la enseñanza de las matemáticas. Entre ellos se pueden encontrar los programas y los métodos, así como problemas pedagógicos y psicológicos. Desde 1908, se vio la necesidad de coordinar los trabajos y esfuerzos de varias naciones, poniendo en confrontación los programas y métodos por lo cual fue creada en el seno del IV Congreso Internacional de Matemática, la Comisión Internacional de Enseñanza Matemática. Esta comisión se formó con el objetivo de investigar las tendencias de la enseñanza de las matemáticas de varias naciones, e investigar los métodos de enseñanza de esta disciplina a la luz de modernas ideas culturales, pedagógicas y psicológicas. Matemáticos como Smith, Klein, Hadamard, Enriques y Castellnuovo, dieron en pocos años una marcada fisonomía a este organismo, trazándole una línea determinada en acción y ejerciendo una gran influencia sobre los docentes de cada país (Talizina, 2006). 15 La introducción de las matemáticas modernas en la escuela media, está inspirada en la concepción fundamental de la matemática moderna. El profesor, al tratar la propiedad fundamental de los números y de las figuras, debería escoger analogías y estructuras capaces de unificar conceptos diversos, operaciones, acciones y cuestiones de proyección. La introducción de las matemáticas modernas exige, por parte del docente, una seria preparación y una larga visión de la ciencia, junto con un profundo conocimiento de la psicología infantil (González, 2011). 1.2 Cálculo mental El cálculo mental, según el Plan plurianual para el mejoramiento de la Enseñanza (2004- 2007), se define como el “conjunto de procedimientos que, analizando los datos por tratar, se articulan sin recurrir a un algoritmo preestablecido, para obtener resultados exactos o aproximados”. Es decir, se caracteriza por la presencia de una diversidad de técnicas que se adaptan a los números que están en juego, y a los conocimientos que la persona tenga previamente. En contraste, se encuentran los cálculos algoritmizados, los cuales consisten en una serie de reglas aplicables en un orden determinado, siempre del mismo modo, independientemente de los datos que garantizan alcanzar el resultado buscando un número finito de pasos. EL cálculo algorítmico, generalmente se resuelve con una operación y utiliza siempre la misma técnica para una operación dada, cualquiera sean los números, generalmente, utilizando el lápiz y el papel. Mientras en el trabajo de cálculo mental no se espera una única manera de proceder. La idea es instalar una práctica que requiera diferentes estrategias basadas en propiedades de la numeración decimal y de las operaciones. Al desplegar estas estrategias en una situación específica, se favorece el análisis de las relaciones involucradas en las mismas. Los algoritmos convencionales para las operaciones también apelan a las propiedades de los números y de las operaciones, sólo que, una vez automatizados los mecanismos, como éstos son siempre iguales. Es posible resolverlos sin tener en cuenta el sentido de las descomposiciones de los números y de las operaciones parciales que se realizan. 16 Se puede diferenciar el cálculo mental y el cálculo algorítmico a partir del siguiente ejemplo: Partiendo de la pregunta: ¿Cuánto hay que restarle a 1,000 para obtener 755? En el cálculo algorítmico sería el planteamiento de esta manera, apelando al algoritmo de la resta: 1,000 – 755 En el cálculo mental, sería a través de estrategias, pudiéndose resolver de distintas maneras. Siendo algunas de las posibilidades: • Calcular el complemento de 755 a 1,000 de diferentes modos. Por ejemplo, apoyándose en números redondos: 755 + 5 = 760 760 + 40 = 800 800 + 200 = 1,000 200 + 40 + 5 = 245 • Ir restando sucesivos números a 1,000 hasta alcanzar 755: 1,000 – 200 = 800 800 – 45 = 755 200 + 45 = 245 La multiplicación 4 x 53 podría resolverse mediante el algoritmo convencional de la multiplicación, o también a través de procedimientos de cálculo mental. Por ejemplo: 4 x 50 + 4 x 3 Como el doble de 53 es 106, 4 x 53 es el doble de 106, es 212, aquí puede observarse que la distinción entre cálculo algorítmico y cálculo mental está, en que el primero sea escrito y el segundo no se apoye en el uso de lápiz y papel. Según el Gobierno de la ciudad de Buenos Aires (2004-2007), en el cálculo mental, los números se tratan de manera global sin considerar sus cifras aisladas, como ocurre en los algoritmos de tipo convencional. Esto se suma al hecho de tener que poner en juego las estrategias específicas en función de los números con los que el niño trabaja. 17 El hecho de que el cálculo mental se distinga del cálculo algorítmico no supone que sea opuesto a él, sino todo lo contrario, porque los conocimientos que el niño construye utilizando los dos tipos de cálculo, se alimentan de forma recíproca. Es una finalidad de las instituciones educativas, que los alumnos se apropien de los algoritmos convencionales para resolver las operaciones. Los algoritmos convencionales constituyen técnicas de cálculo valiosas por que economizan tiempo al estimar resultados exactos. Según el Gobierno de la ciudad de Buenos Aires (2004-2007), la riqueza del trabajo sobre el cálculo mental y algorítmico, incluye el hecho de que los alumnos tienen que decidir la estrategia más conveniente para cada situación en particular. El cálculo mental facilita el aprendizaje de algoritmos. Según investigaciones realizadas, el cálculo mental facilita el aprendizaje de cada uno de los procesos que la operación algorítmica demanda, proporcionando un amplio abanico de recursos que ayudarán al alumno a resolver problemas numéricos, en distintas situaciones que enfrenten. La práctica de cálculo mental, bajo ciertas condiciones, hace evolucionar los procedimientos de cálculo de los alumnos y enriquece las conceptualizaciones numéricas de los niños. 1.3 Programa de cálculo mental Según el Gobierno de la ciudad de Buenos Aires (2004-2007), es un instrumento curricular donde se organizan las actividades de enseñanza-aprendizaje. Permite orientar al docente en su práctica con respecto a los objetivos a lograr, las conductas que deben manifestar los alumnos, las actividades y contenidos a desarrollar, así como las estrategias y recursos a emplear con este fin. La idea de un programa de cálculo mental es instalar una práctica que requiera diferentes estrategias basadas en propiedades de la numeración decimal y de las operaciones. Al desplegar estas estrategias en una situación específica, se favorece el análisis de las relaciones involucradas en las mismas. Lo importante a tomar en cuenta es que para lograr que los alumnos produzcan estrategias de cálculo mental cada vez más elaboradas, tendrán que apoyarse en el conocimiento de las propiedades de las operaciones y lograr que los alumnos participen en la construcción de criterios válidos de cada uno de los 18 procedimientos elaborados del sistema de numeración para obtener los resultados deseables. La enseñanza del cálculo en un programa enmarca, enseñar en cada una de las clases, búsqueda de soluciones, reflexiones, discusiones, argumentaciones, producción y análisis de enunciadosmatemáticos e identificación de los nuevos conocimientos. Según el documento antes mencionado, la intervención del docente es fundamental, ya que el mismo, propicia el hacer, explicitar , y comparar los procedimientos para llevar a los alumnos a analizar y a explicar cada proceso y estrategia del programa. El despliegue del trabajo que se propone en un programa de cálculo, no puede quedar relegado a clases aisladas, sino que es necesario organizar una progresión de aprendizajes y planificar una secuencia de enseñanza, en la cual cada nuevo conocimiento pueda apoyarse en aquello que los alumnos ya conocen, al mismo tiempo que introduce novedades, siendo por su parte base para nuevos aprendizajes. Un proceso de esta naturaleza requiere considerar tiempos de adquisición a largo plazo, con secuencias que involucren una variedad de situaciones que se ocupen de diferentes aspectos de los conceptos y, a la vez, pueda retroalimentar estrategias aprendidas de forma sistemática. Un programa bien implementado permitirá medir los avances en los recursos de cálculo mental para todos, especialmente para aquellos alumnos que presentan mayor grado de dificultad. Esto les permitirá acceder a estrategias que proporcionen seguridad en los cálculos a realizar. Puede resultar extraño que el cálculo mental beneficie más a quienes tienen mayor dificultad para calcular, por lo que son muy importantes las intervenciones del docente dirigidas a la difusión, identificación y práctica de ciertos procedimientos de cálculo mental, que les permitan a los alumnos que se presentan como “más flojos”, a crecer en dominio y ganar en confianza. Según el plan, la organización de las clases deberá planificarse de acuerdo con las intenciones del docente frente a cada situación en particular. A veces, conviene el trabajo en parejas para promover intercambios en el momento de la resolución; en otras 19 ocasiones, la tarea individual, para que cada niño tenga la oportunidad de interactuar solo frente al problema, y en otras ocasiones, con toda la clase. Cuando se trabaja colectivamente, suele ocurrir que los alumnos que más recursos tienen dan respuestas rápidamente sin dejar tiempo suficiente para que algunos de sus compañeros puedan pensar, por lo que es importante que cada clase cuente con variedad de situaciones de trabajo. Puede ser que algunas veces se trabaje con la misma situación en forma individual, en pareja, en pequeños grupos, e ir variando así la forma de participación. Según Piaget, citado por Papalia, Olds, y Duskin (2004), los niños de 10 años pueden resolver varios tipos de problemas de conservación, son capaces de elaborar las respuestas en su mente y no tienen que medir o pesar objetos. Esto indica que los alumnos de cuarto primaria, sí están en el nivel de madurez para desarrollar un programa de cálculo mental, en donde desarrolle habilidades de cálculos numéricos utilizando su mente. 1.4 Exactitud operatoria Según Godino, Batanero y Font (2002), la cualidad de la exactitud en matemáticas, consiste en dar una respuesta exacta y precisa, a una operación matemática, un problema o un enunciado que requiere de un solución. Una característica adicional de las matemáticas, que se hace cada vez más patente a lo largo de un desarrollo histórico, es la dualidad desde la que permite contemplar la realidad. La matemática es una ciencia exacta, los resultados de una operación, son unívocos. Es frecuente que las propuestas curriculares potencien exclusivamente una cara de la moneda: la que se ajusta mejor a la imagen tradicional de las matemáticas como ciencia exacta. Por otro lado, al comparar la modelización matemática de un cierto hecho de la realidad, siempre es aproximada, porque el modelo nunca es exacto a la realidad. Si bien algunos aspectos de esta dualidad aparecen ya en las primeras experiencias matemáticas de los alumnos, otros lo hacen más tarde. Según Godino et al. (2002), las matemáticas escolares deben potenciar estos dobles enfoques, y ello no sólo por la riqueza que encierran, sino porque los que han sido 20 relegados hasta ahora a un segundo plano tienen una especial incidencia en las aplicaciones actuales de las matemáticas. Según los autores, la importancia que se da a resolución de problemas en los currículos actuales es el resultado de un punto de vista sobre las matemáticas que considera que su esencia es precisamente la resolución de problemas. Muchos autores han ayudado a desarrollar este punto de vista como, por ejemplo, Polya, citado por Castellnuovo (1999), la resolución de un problema consiste, a grandes rasgos, en cuatro fases: 1) Comprender el problema, 2) Concebir un plan, 3) Ejecutar el plan y 4) Examinar la solución obtenida. Cada fase se acompaña de una serie de preguntas cuya intención clara es actuar como guía para la acción. Los trabajos de Polya se pueden considerar como un intento de describir la manera de actuar idealmente, en la resolución de un problema, obteniendo una respuesta exacta a la pregunta planteada. Por otro lado, los aportes de Polya no responden a la interrogante: ¿Por qué es tan difícil, para la mayoría de los humanos, la resolución de problemas en matemáticas? Schoenfeld, citado por Castellnuovo (1999), propone un marco con cuatro componentes que sirva para el análisis de la complejidad del comportamiento en la resolución de problemas: 1) Recursos cognitivos: conjunto de hechos y procedimientos a disposición de la persona que resuelve 2) Heurísticas: reglas para progresar en situaciones difíciles, 3) Control: aquello que permite un uso eficiente de los recursos disponibles y 4) Sistema de creencias: perspectiva propia con respecto a la naturaleza de la matemática y cómo trabajar en ella. La resolución de problemas no es sólo uno de los fines de la enseñanza de las matemáticas, sino el medio esencial para lograr el aprendizaje. Los estudiantes deberán tener frecuentes oportunidades de plantear, explorar y resolver problemas que requieran un esfuerzo significativo. Schoenfeld, citado por Castellnuovo (1999), manifiesta que mediante la resolución de problemas matemáticos, los estudiantes deberán adquirir modos de pensamiento adecuados, hábitos de persistencia, curiosidad y confianza ante situaciones no familiares que les serán útiles fuera de la clase de matemáticas. Incluso en la vida diaria y profesional es importante ser un individuo capaz de resolver problemas. 21 La resolución de problemas es una parte integral de cualquier aprendizaje matemático, por lo que expone que no debería ser considerado como una parte aislada del currículo matemático. En consecuencia, la resolución de problemas debe estar articulada dentro del proceso de estudio de los distintos bloques de contenido matemático. Por otro lado, los contextos de los problemas pueden referirse tanto a las experiencias familiares de los estudiantes, así como aplicaciones a otras áreas. Desde este punto de vista, los problemas aparecen primero para la construcción de los objetos matemáticos y después para su aplicación a diferentes contextos. 1.5 Jean Piaget: Didáctica psicológica Piaget, citado por Papalia et al. (2004), hace referencia a que el alumno no es un ser libre, sino que es obligado a seguir ciertos pasos que le son sugeridos, si no es por el maestro, por el material mismo con el cual trabaja. Piaget refiere que la pedagogía no es libre. Justamente esa libertad de la construcción matemática, que quiere alcanzar la metodología, está basada en la experiencia psicológica de este psicólogo. Para el autor, el material que se utiliza para la enseñanza de las matemáticas debe servir para que el alumno desarrolle ciertas leyes que después le serán necesarias en la adquisición de un concepto matemático. Según él, la diferenciaesencial entre el pensamiento del niño y el adolescente, es que el niño hace relación a lo real, en lo referente a leyes, según la experiencia de lo que tiene ante sus ojos, mientras que el adolescente hace referencia a casi todo lo que no ha visto realizado en la experiencia, y puede moverse en un sistema hipotético deductivo. Varios trabajos de la escuela en Ginebra se inspiraron en las ideas de Piaget. La idea fundamental de esta escuela es que el interés del niño no sea atraído por el objeto material en sí o por el ente matemático, sino mas bien por las operaciones sobre el objeto o sus entes. Operaciones que naturalmente, serán primero de carácter manipulatorio, para después interiorizarse y posteriormente pasar de lo concreto a lo abstracto. De acuerdo con la propuesta de este autor, el niño de 10 años está en la etapa de las operaciones concretas. Es llamada así, porque el niño se encuentra en la capacidad de 22 utilizar las operaciones y resolver problemas concretos. Los niños en esta etapa pueden usar mapas y modelos y pueden comunicar información del espacio y del tiempo (Gauvain, citado por Papalia et al., 2004). Los juicios acerca de causa y efecto también mejoran durante la niñez intermedia. En esta etapa el niño puede categorizar, lo cual ayuda al niño a adquirir un pensamiento lógico. Según Piaget, citado por Papalia et al. (2004), la categorización incluye habilidades tan sofisticadas como la seriación, la inferencia transitiva y la inclusión de clase. A continuación se describen: a) La Seriación: Un niño demuestra que entiende la seriación cuando puede arreglar objetos en una serie, de acuerdo a una o más dimensiones, como el peso (del más liviano al más pesado), o el color ( del más claro al más oscuro). b) Inferencia Transitiva: Cuando Piaget se refiere a la Inferencia transitiva, explica que es la habilidad para reconocer una relación entre dos objetos, al conocer la relación entre cada uno de ellos, y un tercer objeto. Por ejemplo, a un niño se le muestran tres objetos, uno amarillo, uno verde y uno azul. Se le muestra que el amarillo es más largo que el verde, y que éste es más largo que el azul. Sin comparar físicamente el objeto amarillo y azul, el niño sabe que el amarillo es más largo que el azul (Chapman y Lindenberger, 1988, Piaget e Inhelder, 1967, citados por Papalia et al., 2004). c) La inclusión de clase: Se refiere a la habilidad de ver la relación del todo y sus partes. Si se les muestra a los niños preoperacionales un ramo de 10 flores, siete rosas y tres claveles, y se les pregunta si hay más rosas o más flores, su respuesta probable es que hay más rosas, porque comparan las rosas con los claveles, en lugar de hacerlo con el ramo entero. Es únicamente cuando el niño llega a la etapa de las operaciones concretas, cuando los niños se dan cuenta que las rosas son una subclase de flores y, por ende, no pueden haber más rosas que flores (Flavel, 1963, citado por Papalia et al., 2004). d) Razonamiento Inductivo: Los niños en la etapa de las operaciones concretas usan el razonamiento inductivo. A partir de observaciones acerca de miembros particulares de una clase de personas, animales, objetos o eventos, llegan a conclusiones generales acerca de la clase como un todo; por ejemplo, mi perro ladra, también lo hace el del vecino, el de mi tío y el de mi abuelo. 23 e) Razonamiento Deductivo: En un principio, Piaget creía que este tipo de pensamiento se desarrollaba cuando el niño llegaba a la etapa de la adolescencia. Piaget comienza con un enunciado general (premisa) acerca de una clase, y se aplica a miembros particulares de ésta. Si la premisa es verdadera para la clase entera, y el razonamiento es adecuado, entonces las conclusiones pueden ser ciertas. f) Conservación: Los niños, al resolver varios tipos de problemas de conservación, son capaces de elaborar las respuestas en su mente, y no tienen que medir o pesar objetos. Por ejemplo, si dos bolas de arcilla idénticas son amasadas y con una se forma una salchicha, y con otra una manzana, el niño que está en la etapa de las operaciones concretas no necesita pesarlas, ya que aunque la forma alargada de una y redonda de la otra, no lo engañarán las apariencias del objeto, sino que sabrá que los dos objetos contienen la misma cantidad de arcilla. g) Principio de Reversibilidad: El niño adquiere el principio de reversibilidad cuando entiende que las formas de la manzana y la salchicha, se pueden amasar, y formar nuevamente las dos bolas de arcilla idénticas. h) Principio de Identidad: Se alcanza el principio de identidad, junto con el de conservación y reversibilidad. Consiste en la capacidad de reconocer el material de un objeto, no importando su forma. En el ejemplo anterior, el niño sabe que la arcilla, sigue siendo arcilla, no importando si adquirió la forma de una manzana, o de una salchicha. En esta etapa de las operaciones concretas, Piaget concluyó que hasta antes de los 12 años, el pensamiento de los niños es tan concreto, y tan vinculado a una situación particular, que no pueden transferir con facilidad lo que han aprendido acerca de un tipo de conservación, a otro tipo, aún cuando los principios subyacentes sean los mismos. En este caso, sostiene que el dominio de habilidades como la conservación, depende de la maduración neurológica y de la adaptación al ambiente no está vinculado a la experiencia cultural. 24 El procesamiento de la información fue investigado por Piaget, quien concluyó que el procesamiento de la información más eficiente, facilita el aprendizaje y el recuerdo. Las diferencias en la eficiencia del procesamiento ayuda a dar cuenta del rango de puntuaciones en las pruebas de inteligencia. Según Papalia (2004), la memoria va progresando de manera estable, a partir que los niños avanzan en su escolaridad. Conforme avanzan los grados, entienden más acerca de cómo trabaja su memoria, y este conocimiento les permite utilizar estrategias o planes deliberados, para ayudarse a recordar. Conforme el conocimiento es adquirido y aumenta, los niños toman mayor conciencia de a qué tipos de información es importante prestar atención y recordar. Se cree que la forma en que el cerebro almacena información es universal, aunque la eficiencia del sistema, varía de una persona a otra (Siegler, citado por Papalia et al., 2004). Los modelos del procesamiento de la información representan al cerebro como si tuvieran tres almacenes, siendo éstos la memoria sensorial, la memoria de trabajo, y la memoria a largo plazo. La memoria sensorial, es el punto de entrada al sistema de almacenamiento. Es un recibidor temporal para la información sensorial que ingresa. La información que está siendo recuperada, se mantiene en la memoria de trabajo, un almacén a corto plazo para la información en la que una persona está tratando de entender, recordar o pensar. La eficiencia de la memoria de trabajo está limitada por su capacidad. Para evaluar la capacidad de la memoria de trabajo, los investigadores piden a los niños que recuerden una serie de dígitos en orden inverso, por ejemplo, 2-8-3-7-5-1. En la niñez intermedia, dicha capacidad de recordar va en aumento (Cowan et al, 1999 citado por Papalia et al., 2004). Durante esta etapa, el tiempo de reacción mejora y la velocidad del procesamiento para tareas como la igualación de fotografías, la suma mental y el recuerdo de información espacial se incrementa con rapidez, conforme la sinapsis o conecciones nerviosas, innecesarias, son eliminadas en el cerebro (Hale, Bronik y Fry, 1997, citado por Papalia et al., 2004). El procesamiento más rápido y más eficiente, incrementa la cantidad de información que un niño puede mantener en la memoria de trabajo, lo cual hace posible un mejor recuerdo y un pensamientode nivel superior más complejo (Flavel et al. 1993, citado por Pozo, et al., 1994). 25 Los dispositivos para ayudar a la memoria, en los niños de 10 años, se llaman ¨estrategias mnemotécnicas ¨. La estrategia más común utilizada por niños y adultos es el uso de ayudas externas de memoria. Otras estrategias comunes más utilizadas son el repaso, la organización y la elaboración. Conforme los niños crecen, desarrollan mejores estrategias, usándolas con más efectividad y adaptándolas para satisfacer necesidades específicas (Bjorklund, 1997, citado por Papalia et al., 2004). Existen cuatro estrategias más utilizadas por los niños para recordar la información: - Ayudas externas de memoria, utilizada más de los 5 a los 8 años. - Repaso, la cual se puede enseñar desde los 6 años. - Organización, que se logra hacer a los 10 años de edad, y consiste en el agrupamiento por categorías. - Elaboración, que la usan los niños a partir de los 10 años y consiste en asociar los ítems que deben ser recordados con algo más, como una frase, escena o historia. Una vez más, los niños mayores tienen mejor probabilidad que los pequeños de hacer un uso espontáneo de la elaboración y transferirla a otras tareas (Flavel et al., 1993, citado por Papalia et al., 2004) Case (1999),citado por Papalia et al. (2004), propuso un modelo que modifica la idea de Piaget de estructuras cognoscitivas y, además, coordina bien con las nociones psicométricas clásicas de habilidades generales y especiales. A diferencia de las estructuras operacionales de Piaget, como las operaciones concretas y formales, aplicables a cualquier dominio del pensamiento. Case propuso estructuras conceptuales arraigadas en la cultura, dentro de dominios específicos, como el de número, comprensión de historias, y relaciones espaciales. A medida que los niños adquieren conocimiento pasan por etapas en las cuales sus estructuras conceptuales, se tornan más complejas, mejor coordinadas y multidimensionales. Por ejemplo, la comprensión que un niño tiene de conceptos espaciales, comienza por el reconocimiento de las formas de los objetos, avanza al sentir su tamaño y ubicación, y por último, a la comprensión de la perspectiva. 26 En resumen, el niño de 10 años tiene la madurez cognitiva para realizar cálculos mentales y algorítmicos incluidos en un programa de cálculo mental que le permitan adquirir la exactitud operatoria. Es necesario que cada una de las clases sea planificada de forma gradual y concreta, para que el desarrollo de las destrezas de cálculo se vayan dando de acuerdo al estadio de desarrollo en el que se encuentra. 27 II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las Matemáticas juegan un papel importante y fundamental en el desarrollo del ser humano, ya que se encuentran en todas las actividades de la vida diaria, en el entorno del niño o niña. La asignatura de Matemáticas cumple una importante función en el desarrollo de destrezas de pensamiento y resolución de problemas. Es una de las más importantes en el pensum de estudio en todos los niveles de la vida escolar, pre primaria, primaria, básicos y diversificado. Muchos alumnos, desde que son pequeños, presentan dificultades en el desarrollo de destrezas numéricas y de cálculo mental. En cuarto primaria, dentro de una institución privada, durante el primer y segundo período del ciclo escolar 2011, a lo largo de las evaluaciones formales e informales, los alumnos y alumnas han mostrado dificultades de cálculo y exactitud operatoria. Esto provoca que en las pruebas objetivas, las actividades que incluyen operaciones fundamentales de suma, resta, multiplicación, división y resolución de problemas escritos, reflejen bajos punteos. Aunado a esto, los y las alumnas cuando tienen que resolver operaciones numéricas, muestran actitud negativa y rechazo a la asignatura. Por otro lado, a lo largo de los dos períodos del ciclo escolar 2011, cuando se realizan actividades de cálculo mental, en forma de juego o de competencias, a los y las alumnas les gusta participar, especialmente cuando se hace con presión de tiempo. Ellos consideran estas actividades educativas divertidas y motivadoras. Derivado de esto, con el afán de mejorar el nivel de cálculo mental de los y las alumnas de cuarto primaria de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, se aplicará un programa de cálculo mental que ayude a los y las estudiantes a incrementar sus habilidades, para darle solución al problema de exactitud operatoria que presentan y, con esto, mejorar sus punteos, su autoconfianza y el desempeño en la resolución de problemas matemáticos. Por ello, se plantea la siguiente pregunta de investigación: 28 ¿Se incrementa la exactitud operatoria en los niños y niñas de cuarto primaria de una institución educativa privada en la ciudad de Guatemala luego de aplicar un programa de cálculo mental dentro del curso de matemáticas? 2.1. Objetivos 2.1.1. Objetivo General Determinar si un programa de cálculo mental, aplicado dentro del curso de matemáticas, incrementa la exactitud operatoria, en niños y niñas de cuarto primaria de una institución educativa privada de la ciudad de Guatemala. 2.1.2. Objetivos Específicos 2.1.2.1 Determinar, por medio de un pre test, la exactitud operatoria de niños y niñas de cuarto primaria de una institución privada en la ciudad de Guatemala. 2.1.2.2 Aplicar un programa de cálculo mental, dentro del curso de matemáticas, a niños y niñas de cuarto primaria. 2.1.2.3 Determinar el grado de exactitud operatoria después de aplicar el programa de cálculo mental, por medio de un post test, en niños y niñas de cuarto primaria, dentro del curso de matemáticas. 2.1.2.4 Comparar la exactitud operatoria de los y las estudiantes, antes y después de aplicar el programa de cálculo mental, dentro del curso de matemáticas 2.2. Hipótesis Hi La aplicación de un programa de cálculo mental, en el curso de matemáticas, incrementa la exactitud operatoria de los y las alumnas de cuarto primaria de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala. 29 Ho La aplicación de un programa de cálculo mental, en el curso de matemáticas, no incrementa la exactitud operatoria de los y las alumnas de cuarto primaria de una institución educativa privada ubicada en la ciudad de Guatemala. Hipótesis Específica Hi 1 Existe diferencia estadísticamente significativa a nivel de confianza de 0.05 en la exactitud operatoria en el pretest, entre el grupo experimental y el grupo control de los niños y niñas de cuarto primaria de una institución privada, ubicada en la ciudad de Guatemala. Ho 1 No existe diferencia estadísticamente significativa a un nivel de 0.05 en el nivel de exactitud operatoria en el pretest, entre el grupo experimental y el grupo control de los niños y niñas de cuarto primaria de una institución privada, ubicada en la ciudad de Guatemala. Hi 2 Existe diferencia estadísticamente significativa a nivel de confianza 0.05 en la exactitud operatoria del grupo experimental, de los niños y niñas de cuarto primaria de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, antes y después de aplicar un programa de cálculo mental en el curso de Matemáticas. Hio 2 No existe diferencia estadísticamente significativa a nivel de confianza 0.05 en la exactitud operatoria del grupo experimental, de los niños y niñas de cuarto primaria de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, antes y después de aplicar un programa de cálculo mental en el curso de Matemáticas. Hi3 Existe diferencia estadísticamente significativaa nivel de confianza 0.05 en la exactitud operatoria del grupo control, de los niños y niñas de cuarto primaria de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, antes y después de aplicar un programa de cálculo mental en el curso de Matemáticas. Hio3 No existe diferencia estadísticamente significativa a nivel de confianza 0.05 en la exactitud operatoria del grupo control, de los niños y niñas de cuarto primaria de 30 una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, antes y después de aplicar un programa de cálculo mental en el curso de Matemáticas. Hi4 Existe diferencia estadísticamente significativa a nivel de confianza de 0.05 en la exactitud operatoria, del postest entre el grupo experimental y el grupo control, de los niños y niñas de cuarto primaria de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, al aplicar un programa de cálculo mental en el curso de Matemáticas. Hio4 No existe diferencia estadísticamente significativa a nivel de confianza de 0.05 en la exactitud operatoria, del postest entre el grupo experimental y el grupo control, de los niños y niñas de cuarto primaria de una institución educativa privada, ubicada en la ciudad de Guatemala, al aplicar un programa de cálculo mental en el curso de Matemáticas. 2.3. Variables Variable Independiente: Programa de Cálculo Mental Variable Dependiente: Exactitud Operatoria Variables Controladas Edad: 10 años Grado: Cuarto primaria Institución: Todos los sujetos participantes en el estudio, pertenecen a la misma institución privada. Tutor: A los dos grupos le imparte clases de matemáticas la misma maestra. Variables no controladas Estado de ánimo de los sujetos Lugar que ocupa el alumno o alumna en la familia Hogar, integrado o desintegrado. Estado civil de los padres. 31 2.4. Definición de las Variables Programa de Cálculo Mental Definición Conceptual Programa, según el Gobierno de la ciudad de Buenos Aires (2004), se refiere a un instrumento curricular donde se organizan las actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite orientar al docente en su práctica con respecto a los objetivos a lograr las conductas que deben manifestar los alumnos, las actividades y contenidos a desarrollar, así como las estrategias y recursos a emplear El cálculo mental, según el Gobierno de la ciudad de Buenos Aires (2004), se define como al “conjunto de procedimientos que, analizando los datos por tratar, se articulan sin recurrir a un algoritmo preestablecido, para obtener resultados exactos o aproximados”. Es decir, se caracteriza por la presencia de una diversidad de técnicas que se adaptan a los números que están en juego, y a los conocimientos que la persona tenga previamente. Por su parte, Rabino (2004) afirma que consiste en realizar cálculos matemáticos utilizando sólo el cerebro, sin ayudas de otros instrumentos como calculadoras o incluso lápiz y papel. Según el Gobierno de la ciudad de Buenos Aires (2004), un programa de cálculo mental, busca instalar una práctica que requiera diferentes estrategias basadas en propiedades de la numeración decimal y de las operaciones. Al desplegar estas estrategias en una situación específica, se favorece el análisis de las relaciones involucradas en las mismas. Definición Operacional Son todos los pasos y herramientas que se practicarán en el grupo experimental, con niños y niñas de cuarto primaria, de forma sistemática, y según el nivel de desarrollo de un niño y niña de 10 años. En él se les solicitará proporcionar respuestas rápidas a diversos planteamientos problema, en donde únicamente utilizarán el cerebro, sin apoyarse en el uso de los dedos o de una calculadora. Las estrategias del programa se presentarán en forma de juego, de 32 forma diaria y sistemática. El programa de cálculo se llevará a cabo durante 5 períodos semanales durante los primeros 20 minutos de cada período, con la duración de 30 días . Exactitud Operatoria: Definición Conceptual Según Reinhardt (2009), es el manejo de forma consistentemente correcta, por parte de un individuo, en las cuatro operaciones y sus propiedades. Según el Ministerio de Educación y Ciencia de España (2002), la cualidad de la exactitud en matemáticas consiste en dar una respuesta exacta y precisa, a una operación matemática, un problema o un enunciado que requiere de una solución. Definición Operacional Se medirá por medio de una prueba con 10 operaciones con valor de 10 puntos cada una, para sumar un total de 100 puntos Actividades contemplarán ejercicios de: Completar patrones numéricos. Aproximaciones a la unidad, decena y centena Redondeo de números. Multiplicación y división por y entre 10, 100 y 1000. Adivinanzas numéricas. 2.5. Alcances y Límites La presente investigación se realizará con niños y niñas de cuarto primaria que asisten a un programa regular, en una institución privada. En ellos se trabajará un programa de cálculo mental, y está enfocada a determinar si se incrementa o no, el grado de exactitud operatoria. Los resultados de la investigación son de alcance limitado y podrán ser aplicados a los niños y niñas de primero a sexto primaria, de la misma institución, por tener el mismo programa de enseñanza. Una de las limitaciones que se puede encontrar al realizar la investigación, es la escasa bibliografía que existe en estructurar un programa de cálculo mental en el nivel de desarrollo de los 10 años. Otra limitante puede ser la falta de ejercitación que existe, en el 33 área de cálculo mental, y que los y las alumnas no tienen la costumbre de realizar cálculos mentales de forma sistemática. 2.6. Aportes El programa de destrezas de cálculo mental propone valiosa información sobre algunos de los problemas de cálculo en niños y niñas de primaria. Será de mucha utilidad para los docentes que imparten la asignatura de Matemáticas en el nivel primario, así como para los estudiantes de cuarto primaria que recibirán el programa de destrezas de cálculo. De ser positiva y significativa la intervención en el grupo experimental, se implementará el programa de cálculo en niños y niñas de primero a sexto primaria, en los años venideros. Además, se podrá aplicar el programa de destrezas desde los grados inferiores del nivel primario, adaptando el programa al nivel de desarrollo del grado. 34 III. MÉTODO 3.1 Sujetos Se trabajará con niños y niñas que cursan cuarto primaria en una institución privada ubicada en la ciudad de Guatemala. Ellos están inscritos en la jornada matutina durante el ciclo académico 2011. En su mayoría son alumnos y alumnas que han estudiado en la institución desde los grados de la preprimaria. Los sujetos en la actualidad reciben el curso de matemáticas durante 6 períodos semanales, siendo uno de estos periodos doble. Los sujetos están distribuidos en dos secciones (Ceiba y Nogal), de 27 alumnos cada una. Una sección (Ceiba), será el grupo experimental, y la otra (Nogal), será el grupo control. El curso de Matemáticas lo imparte la misma maestra. Al inicio del experimento la edad de los niños y niñas oscilará entre los 10 y 11 años de edad. En la siguiente tabla se presentan las características de los sujetos: Grupo experimental Grupo control Niños 18 Niñas 9 Total 27 sujetos El tipo de muestra que se utilizará según Hernández, Fernández y Baptista (2010), será el no probabilístico por conveniencia, ya que la elección de los sujetos no es producto del azar, sino los grupos se seleccionarán a criterio del investigador. 3.2. Instrumentos Se determinará el grado de exactitud operatoria, de los niños y niñas de cuarto
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