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UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE EDUCACIÓN CIENCIA Y TECNOLOGÍA “UMECIT” Decreto Ejecutivo 575 del 21 de julio de 2004 Acreditada mediante Resolución N° 15 del 31 de octubre de 2012 FACULTAD DE HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN MAESTRÍA EN CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN Realizada en Colombia LA INVESTIGACIÓN EN LOS PROCESOS DE FORMACIÓN DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO ESCOLAR Autora: Eliana Isabel Almentero Guerra Tutor: Oscar José Díaz Panamá, 2021RE DI - U M EC IT UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE EDUCACIÓN CIENCIA Y TECNOLOGÍA “UMECIT” Decreto Ejecutivo 575 del 21 de julio de 2004 Acreditada mediante Resolución N° 15 del 31 de octubre de 2012 FACULTAD DE HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN Realizada en Colombia MAESTRÍA EN CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN LA INVESTIGACIÓN EN LOS PROCESOS DE FORMACIÓN DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO ESCOLAR Trabajo presentado como requisito para optar al grado de Magister en Educación Autora: Eliana Isabel Almentero Guerra Tutor: Oscar José Díaz Panamá, 2021RE DI - U M EC IT i Dedicatoria A Dios, por ser eje de mi vida y darme el entendimiento, sabiduría, paciencia y perseverancia para poder culminar esta etapa en mi vida. A mi esposo Jhefree e hija Samara por ser mis motores, soportes, fortaleza, apoyo y motivación para realizar este sueño. A mis padres María y Alfredo, por hacer de mi lo que soy, por ser mi guía, por su acompañamiento en todos los procesos de mi vida. A mis hermanos, sobrinos y resto de mi familia por su apoyo incondicional y por no permitirme abandonar mis ideales. A mis amigos, aquellos que han estado desde siempre, me han acompañado en mis dificultades y logros. RE DI - U M EC IT ii Agradecimientos A la Universidad Metropolitana de Educación Ciencia y Tecnología – UMECIT, por permitirme estudiar y formarme como Magister en Ciencias de la Educación. A todos los docentes adscritos a la carrera. A mi director Oscar José Díaz por transmitir sus conocimientos, tiempo, paciencia, dedicación en la orientación del trabajo de grado. Además, por el préstamo de libros que permitieron profundizar conocimientos. A la Institución Educativa Liceo Miguel Antonio Caro, por permitir desarrollar el trabajo de grado. A los padres de familia y/o acudientes que acompañaron a los estudiantes en el proceso educativo que nos ha traído la emergencia sanitaria del Covid-19. RE DI - U M EC IT iii ÍNDICE GENERAL DE CONTENIDOS Pag. Resumen xii Abstract xiii Introducción xiv Capítulo I: CONTEXTUALIZACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA 17 1.1. Descripción de la Problemática 18 1.2. Formulación de la pregunta de investigación 21 1.3. Propósitos de la investigación 22 1.3.1. Propósito General 22 1.3.2. Propósitos específicos 22 1.4. Justificación e impacto 23 Capítulo II: FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA DE LA INVESTIGACIÓN 30 2.1. Bases Teóricas, Investigativas, Conceptuales y Legales 2.1.1. Bases Teóricas 31 2.1.1.1. Concepciones epistémicas de los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias experimentales: paradigmas y enfoques que contribuyeron al desarrollo de las ciencias naturales desde un proceso histórico-social 31 2.1.1.2. Perspectivas didácticas en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales: nuevos enfoques didácticos, pedagógicos y metodológicos en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales. 40 2.1.1.3. Los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales desde el desarrollo del pensamiento científico. ¿Cómo se construye el pensamiento científico escolar? 47 2.1.1.4. los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales desde un enfoque epistémico integrado 58 RE DI - U M EC IT iv 2.1.2. Bases Investigativas 62 2.1.2.1. Antecedentes Históricos 62 2.1.2.2. Antecedentes Investigativos 64 2.1.3. Bases Conceptuales 65 2.1.3.1. Ciencias 65 2.1.3.1.1. Ciencias Experimentales 67 2.1.3.1.2. Ciencias Naturales 67 2.1.3.2. Competencias 68 2.1.3.2.1. Competencias científicas 69 2.1.3.3. Investigación 71 2.1.3.4. Pensamiento científico 71 2.1.3.5. Secuencias didácticas 73 2.1.3.6. Lineamientos curriculares 75 2.1.3.7. Estándares Básicos de Competencias en Ciencias Naturales 76 2.1.3.8. Derechos Básicos de Aprendizaje 77 2.1.3.9. Matriz de Referencia 77 2.1.4. Bases Legales 78 2.1.4.1. Constitución política de Colombia de 1991 78 2.1.4.2. Ley General de la Educación 78 2.1.4.3. Decreto 1860 de 1994 80 2.1.4.4. Decreto 1290 de 2009 81 2.1.4.5. Referentes de calidad de educación en Colombia 82 2.2. Definición Conceptual y/o Conceptos Definidores y Sensibilizadores 84 Capítulo III: ASPECTOS METODOLÓGICOS DE LA INVESTIGACIÓN 89 3.1. Paradigma, Método y/o Enfoque de Investigación 90 3.1.1. Paradigma de investigación 90 3.1.2 Método de investigación 90 RE DI - U M EC IT v 3.1.3. Enfoque de investigación 91 3.2. Tipo de Investigación 92 3.3. Diseño de la Investigación 92 3.4. Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos 93 3.4.1. Observación 93 3.4.2. Entrevista 94 3.4.3. Documentos, registros, materiales y artefactos 95 3.5. Población, Sujetos de la Investigación 96 3.5.1. Población y/o Descripción del Escenario de Investigación 96 3.5.2. Muestra y/o Descripción y Criterios de Selección de los Informantes Clave 96 3.6. Procedimiento de la investigación 97 3.6.1. Fase 1 – de Diseño o planeación 97 3.6.2. Fase 2 – de Indagación 97 3.6.3. Fase 3: Intervención 98 3.6.4. Fase 4 – De Análisis y Evaluación 98 3.7. Construcción de la secuencia didáctica 98 3.8. Validez Confiabilidad y Credibilidad de los instrumentos 100 3.9. Consideraciones éticas: 102 3.9.1. Criterios de confidencialidad: credibilidad de los instrumentos 102 3.9.2. Descripción de la obtención del consentimiento informado 102 3.9.3. Riesgos y beneficios conocidos y potenciales 102 Capítulo IV: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS O HALLAZGOS 103 4.1. Técnicas de Análisis de Datos o Hallazgos 104 4.2. Procesamiento de los Datos y/o Proceso de Triangulación de los Hallazgos 113 RE DI - U M EC IT vi 4.2.1. Indagación de competencias científicas en estudiantes, entorno a los conocimientos científicos 105 4.2.2. Competencias científicas en estudiantes, entorno a los conocimientos científicos según Montenegro (2000) 106 4.2.3. Componentes científicos del modelo de Unidad Didáctica según Tamayo et al. (2011) 116 4.2.4. Conocimientos conceptuales en la construcción del conocimiento científico escolar 124 4.2.5. Conocimientos procedimentales en la construcción del conocimiento científico escolar 128 4.2.6. Resultados y/o hallazgos de la entrevista semiestructurada 132 4.3. Discusión de los Resultados y/o Contrastación y Teorización 134 Conclusiones 136 Recomendaciones 138 Capítulo V: PROPUESTA 139 5.1. Denominación de la Propuesta 140 5.2. Descripción de la Propuesta 140 5.3. Fundamentación 141 5.4. Objetivos de la Propuesta 142 5.4.1. Objetivo General 142 5.4.2. Objetivos Específicos 142 5.5. Beneficiarios 143 5.6. Productos 143 5.7. Localización 143 5.8. Método 144 5.9. Cronograma 155 5.10. Recursos 155 5.11. Presupuesto 155 RE DI - U M EC IT vii Bibliografía 156 ANEXOS 168 RE DI - U M EC IT viii Lista de tablas Pág. Tabla 1. Definiciones de competencia por varios autores 68 Tabla 2. Definiciones de pensamiento científico por varios autores 72 Tabla 3: Criterios de excelencia para la investigación cualitativa 100 Tabla 4. Organización de actividades en las secuencias didácticas 104 Tabla 5. Organización de actividades y competencias científicas de Montenegro(2000) 107 Tabla 6. Organización de actividades para determinar la progresividad en las competencias científicas 115 Tabla 7. Organización de actividades y componentes de Tamayo et al. (2011) 117 Tabla 8. Organización de actividades para determinar la progresividad en las componentes 123 Tabla 9. Resultados obtenidos en la entrevista semiestructurada 133 Tabla 10. Cronograma de actividades de la propuesta 155 RE DI - U M EC IT ix Lista de figuras Pág. Figura 1. Modelo para la elaboración de unidades didácticas de Tamayo et al., 2011 99 Figura 2: Triangulación de Instrumentos para analizar los conocimientos conceptuales en el pensamiento científico 101 Figura 3: Triangulación de Instrumentos para analizar los conocimientos procedimentales en el pensamiento científico 101 Figura 4: Técnicas de análisis de datos o hallazgos 104 Figura 5. Indagación de las competencias científicas iniciales 106 Figura 6. Evidencia - observar y analizar el entorno 108 Figura 7. Evidencia - elaborar oralmente, explicaciones sobre fenómenos 108 Figura 8. Evidencia - realizar descripciones usando dibujos diagramas 108 Figura 9. Evidencia - realizar demostraciones o experimentos 109 Figura 10. Evidencia - plantear y resolver problemas relacionados con el entorno 109 Figura 11. Evidencia - imagina y desarrolla proyectos de las Ciencias Naturales 109 Figura 12. Evidencia - acercamiento al método científico 110 Figura 13. Evidencia – trabajo en equipo 110 Figura 14. Competencia Interpretar situaciones 112 Figura 15. Competencia Establecer condiciones 112 Figura 16. Competencia Proponer y argumentar hipótesis 113 Figura 17. Competencia valorar el trabajo científico 114 Figura 18. Progresión en las competencias científicas 116 Figura 19. Evidencia - identificar un concepto basado en la experiencia 118 Figura 20. Evidencia - desarrollar habilidades, partiendo del pasado, interdisciplinaridad y búsqueda del aprendizaje significativo 118 RE DI - U M EC IT x Figura 21. Evidencia - diseñar representaciones y/o utilización de las TIC 118 Figura 22. Evidencia - analizar y explicar, mediante diversas formas de comunicación, fenómenos científicos 119 Figura 23. Evidencia - desarrollo de la creatividad 119 Figura 24. Evidencia - Desarrollo de un pensamiento crítico frente al contenido 119 Figura 25. Evidencia - Transformación del conocimiento cotidiano por un conocimiento científico 120 Figura 26. Evidencia – capacidad de decisión para dar solución a preguntas 120 Figura 27. Componente Ideas previas 120 Figura 28. Componente Historia y epistemología del concepto estudiado 121 Figura 29. Componente Múltiples modos semióticos y TIC 122 Figura 30. Componente Reflexión metacognitiva 122 Figura 31. Progresión en los componentes 124 Figura 32. Apropiación de conceptos en Nutrición y clases de nutrición 125 Figura 33. Apropiación de conceptos en Transporte de nutrientes en plantas y animales 126 Figura 34. Apropiación de conceptos en Nutrición humana 127 Figura 35. Apropiación de conocimientos procedimentales “observar, identificar y formular preguntas” 128 Figura 36. Apropiación de conocimientos procedimentales “Explicar” 129 Figura 37. Apropiación de conocimientos procedimentales “Indagar” 130 Figura 38. Apropiación de conocimientos procedimentales “Disposición para aceptar la naturaleza abierta, parcial y cambiante del cocimiento” 131 Figura 39. Apropiación de conocimientos procedimentales “Comunicar” 132 RE DI - U M EC IT xi Lista de Anexos Pág. Anexo 1. Guía de entrevista 169 Anexo 2. Guía de observación 170 Anexo 3. Consentimiento informado 171 Anexo 4. Formato para la validación de las secuencias didácticas 172 Anexo 5. Carta de aprobación de revisión ortográfica 176 RE DI - U M EC IT xii Resumen La presente investigación tiene como propósito promover cambios progresivos en las competencias científicas, mediante la aplicación de secuencias didácticas fundamentadas desde un enfoque investigativo diseñadas y propuestas para favorecer el aprendizaje biológico y el desarrollo del pensamiento científico escolar en estudiantes del grado séptimo (7°) de Educación Básica Secundaria de la Institución Educativa Liceo Miguel Antonio Caro, del corregimiento Las Palomas, Municipio de Montería-Córdoba. . La investigación está enmarcada dentro de un enfoque cualitativo, el modelo utilizado para la construcción de secuencias didácticas consta de cinco componentes: ideas previas, historia y epistemología de la ciencia, múltiples modos semióticos y TIC, reflexión metacognitiva, y evolución conceptual; asimismo, se tomó como referencia las competencias científicas: interpretar situaciones, establecer condiciones, proponer y argumentar hipótesis y valorar el trabajo científico. Se empleó la observación, entrevista semiestructurada y documentos, registros, materiales y artefactos como técnicas para la obtención la información; para analizar los datos, se relacionaron las actividades propuestas en las secuencias de acuerdo a competencias y componentes, de la misma forma se relacionaron con conocimientos conceptuales y procedimentales; todo esto con el fin de verificar la progresividad o evolución de conocimientos en los estudiantes. Los resultados obtenidos indican, que el diseño e implementación de secuencias didácticas desde un enfoque investigativo permite el desarrollo del pensamiento científico, pues se observó una progresividad en las competencias científicas, componentes y conocimientos (conceptuales y procedimentales) evaluados en la mayoría de lo estudiante de la muestra. Se puede afirmar que, al estimular y desarrollar la investigación en los procesos de aprendizaje a partir de sus propias ideas, los estudiantes, desarrollan habilidades fundamentales en la construcción del conocimiento científico escolar, todo ello contribuye a formar un espíritu científico no solo, desde lo procedimental, sino de los procesos metacognitivos y cognoscitivos que en él se generan. Palabras claves: pensamiento científico, secuencias didácticas, ciencias naturales, competencias científicas. RE DI - U M EC IT xiii Abstract The purpose of this research is to promote progressive changes in scientific skills, through the application of didactic sequences based on a investigative approach designed and proposed to favor biological learning and the development of school scientific thinking in students of the seventh grade (7th) of Secondary Basic Education of the Institución Educativa Liceo Miguel Antonio Caro, in the town of Las Palomas, Municipality of Monteria-Cordoba. The research is framed within a qualitative approach, the model used for the construction of didactic sequences consists of five components: previous ideas, history and epistemology of science, multiple semiotic modes and TIC, metacognitive reflection, and conceptual evolution; also, scientific competences were taken as a reference: interpreting situations, establishing conditions, proposing and arguing hypotheses, and valuing scientific work. Observation, semi- structured interviews and documents, records, materials and artifacts were used as techniques to obtain the information; to analyze the data, the activities proposed in the sequences were related to competencies and components, in the same way they were related to conceptual and procedural knowledge; all this in order to verify the progression or evolution of knowledge in the students. The results obtained indicate that the design and implementation of didactic sequences from an investigative approach allows the development of scientific thinking, since a progressiveness was observed in the scientific competences, components and knowledge (conceptualand procedural) evaluated in most of the students of the sample. It can be affirmed that, by stimulating and developing research in the learning processes from their own ideas, students develop fundamental skills in the construction of scientific knowledge in school, all this contributes to form a scientific spirit not only from the procedural, but also from the metacognitive and cognitive processes that are generated in it. Key Words: scientific thinking, didactic sequences, natural science, scientific competences. RE DI - U M EC IT xiv Introducción La ciencia es entendida como actividad humana que busca comprender el mundo natural, teniendo en cuenta sustentos teóricos que explican fenómenos naturales (Izquierdo, et al., 2011, citado en Ministerio de Educación Nacional, 2016). Las ciencias naturales tienen relación con las ideas, conceptos, teorías, procesos y procedimientos, propios de la ciencia, que hacen posible interpretar, argumentar, contrastar, predecir y valorar el conocimiento. La importancia de la enseñanza de las ciencias naturales en estudiantes desde temprana edad radica en promover el desarrollo del pensamiento crítico y creativo. Además, en ella, se reúnen contenidos vinculados con conceptos y procedimientos de los campos de la biología, la física, y la química, además de la exploración del mundo. Sus modelos y/o teorías permite interpretar y explicar la naturaleza y la comprensión y explicación de la misma, conlleva al individuo progresar al conocimiento científico (Tacca, 2011). Desarrollar un pensamiento científico en la escuela, entre otras cosas, permite la transformación del individuo en un ser social, haciéndolo partícipe de las decisiones con beneficios colectivos, fomentando la preservación de su entorno y la comprensión de las múltiples relaciones existentes en el mismo (Ministerio de Educación Nacional, 2016). Uno de los grandes problemas, en cuanto al currículo, es el modelo de enseñanza empleado, “transmisión-asimilación”, que, aunque hay excepciones, se RE DI - U M EC IT xv refleja en la mayoría de los docentes de ciencias, este modelo es sistemático y memorístico en donde el estudiante repite lo que toma de su medio o lo que el docente le transmite (Díaz, 2014). La presente investigación tiene como propósito analizar cómo el diseño e implementación de secuencias didácticas desde un enfoque investigativo favorecen el desarrollo del pensamiento científico escolar en la enseñanza y aprendizaje de los procesos biológicos de las Ciencias Naturales, en estudiantes del grado séptimo (7°) de educación básica secundaria de la Institución Educativa Liceo Miguel Antonio Caro, del corregimiento Las Palomas, Municipio de Montería-Córdoba. Para cumplir con el objetivo, el documento se organizó en cuatro capítulos, los cuales están descritos así: En el capítulo I o contextualización de la problemática, se describe la problemática de la investigación, de ahí surge el interrogante del estudio, se determinan los objetivos que se abordan para dar respuesta a la problemática planteada y por último se argumenta acerca de las razones que justifican el estudio. En el capítulo II o fundamentación teórica de la investigación se argumentan las teorías que apoyan la investigación, este capítulo se divide en cuatro secciones, las cuales son, bases teóricas, bases investigativas, bases conceptuales y bases legales. Las bases teóricas son aquellas teorías que aplican en la investigación; en las bases investigativas se incluyen los antecedentes históricos e investigativos del estudio; las bases conceptuales es el desarrollo teórico de las variables o categorías por medio de los aspectos conceptuales, situacionales y datos estadísticos de la realidad objeto de estudio; y las bases legales, que son los reglamentos, leyes, decretos y otros que sustentan el estudio. RE DI - U M EC IT xvi En el capítulo III o aspectos metodológicos de la investigación se indica el paradigma, método, enfoque, alcance y diseño de la investigación; además, de la población muestral, técnicas e instrumentos de recolección de datos, procedimiento de la investigación, validez y credibilidad y consideraciones éticas. En el capítulo IV o análisis e interpretación de los resultados o hallazgos se analiza e interpreta los resultados y/o hallazgos obtenidos mediante técnicas de análisis, asimismo, se interpretan los resultados en función de los autores referenciados en el estudio. Y, por último, se encuentra con las conclusiones y recomendaciones que surgen de la investigación, la bibliografía o fuentes utilizadas para llevar a cabo el estudio y los anexos o material relevante usado como referencia. RE DI - U M EC IT 17 Capítulo I CONTEXTUALIZACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA RE DI - U M EC IT 18 1.1. Descripción de la Problemática Según Izquierdo, et al. (2011), “La ciencia se entiende como la actividad humana que busca la comprensión del mundo natural y la asignación de significados, teniendo en cuenta que sus explicaciones teóricas permiten dar cuenta de los fenómenos del mundo empírico” (Citado en Ministerio de Educación Nacional, 2016, p.28). Las ciencias naturales están relacionada al conjunto de ideas, conceptos, principios y teorías propias de la ciencia, con los procesos y procedimientos que hacen posibles interpretar, argumentar, contrastar, predecir y valorar a partir de dichas herramientas teóricas. Formar en ciencias tiene como fundamento una concepción que destaca tanto los conceptos y teorías construidos en los campos de la biología, la física, y la química, como los procesos, los procedimientos y la dinámica de elaboración, el contraste y el ajuste de dichos esquemas de conocimientos. La enseñanza de las ciencias naturales es importante en la formación de los niños ya que promueve el desarrollo del pensamiento crítico y creativo. Además, en ella, se reúnen contenidos vinculados con el conocimiento y exploración del mundo y sus modelos y/o teorías permite interpretar y explicar la naturaleza y el camino de la comprensión y explicación de la misma, conlleva al individuo progresar al conocimiento científico (Tacca, 2011). El aprendizaje de las ciencias le permite al individuo emprender acciones en relación con su propio bienestar y su entorno. Desarrollar un pensamiento científico en la escuela permite la transformación del individuo, ya que se vuelve más consciente y comprometido con su ambiente local y/o mundial, lo que lo lleva a aportar ideas donde prevalezca el beneficio colectivo sobre los intereses individuales, fomentar la protección y conservación de la naturaleza y comprender las múltiples relaciones entre todos los seres vivos y lo inerte (Ministerio de Educación Nacional, 2016). RE DI - U M EC IT 19 La presente investigación tiene como propósito la formación del pensamiento científico en los estudiantes, este término es definido por diversos autores, entre ellos se encuentra Segura (2011), según el autor, el pensamiento científico es la capacidad para elaborar preguntas, encontrar relaciones entre aspectos aparentemente distantes o distintos, confianza en los otros (como colectivos y como individuos) y a la necesidad de compartir la vivencia. Por otro lado, Brown et al., (1989) y Gellon et al. (2006) expresaron que pensar científicamente involucra participar en prácticas culturales particulares de las ciencias, que conllevan a construir conocimiento, comunicarlo, debatir y colaborar (citado en Furman, 2016). Por último, Escobedo (2001) asocia el pensamiento científico con la comprensión de los fenómenos naturales y para ello, los estudiantes desarrollan una serie de habilidades entre ellas, la construcción y solución de problemas (citado en Ibañez,et al., 2005). Una de las dificultades del desarrollo del pensamiento científico en la escuela es la forma en cómo se ha enseñado las ciencias a lo largo del tiempo, pues el docente transmitía conocimiento, usando el modelo tiza-tablero-saliva sin tener aspectos integrales del estudiante. La forma de enseñanza tradicional bajo el modelo transmisión-asimilación ha sido cuestionado por diversos autores. Iafrancesco (2005), plantea: La necesidad de una didáctica centrada en la resolución de problemas, en el planteamiento y evaluación de hipótesis, en la experimentación y en la contratación de los resultados obtenidos en los experimentos frente a las hipótesis planteadas. Se propone sugerir observaciones connotativas y estructurales que permitan la identificación y señalamiento de relaciones y la búsqueda de aprendizajes significativos (p.32). RE DI - U M EC IT 20 El interés por el tema propuesto surge como necesidad, puesto que, se manifiestan, mediante actividades en el aula y resultados de pruebas, deficiencia en diversas habilidades científicas, como: hacer preguntas, planificar una investigación, crear hipótesis, generar y evaluar evidencias y explicaciones científicas, comunicar conclusiones. A esto se le suma el contexto de los estudiantes, pues la institución educativa se encuentra en una zona rural donde la gran mayoría de sus estudiantes no cuentan con recursos ni acompañamiento en casa para el fortalecimiento del proceso de enseñanza-aprendizaje, pues en la mayoría de los casos sus padres o acudientes no terminaron su educación escolar, no llegaron a instituciones de educación superior o trabajan durante el día. Por otro lado, la Institución Educativa no cuenta con infraestructura y materiales necesarios para el desarrollo de prácticas de laboratorio, que si bien son importantes para motivar al estudiante en la construcción del conocimiento en ciencias. Ahora, la emergencia sanitaria por la pandemia Covid-19, declarada en marzo del año anterior en nuestro país hizo que se desarrollaran las actividades escolares desde casa y eso ha perjudicado el proceso de enseñanza-aprendizaje en la mayoría de los estudiantes. Es aquí donde los docentes cumplen una valiosa labor pues, a través de la didáctica, podemos garantizar la comprensión de ideas y procedimiento centrales de los diferentes entornos de las ciencias naturales y a partir de ello, los estudiantes construyan sus propios modelos de la naturaleza, los cuestionen, contrasten, modifiquen y tomen decisiones argumentadas sobre problemas de su entorno. El docente, aborda determinados contenidos curriculares en todos los grados del sistema educativo y mediante la didáctica se puede transformar momentos del proceso educativo en actividades orientadas a planteamientos de situaciones problemáticas de interés para los estudiantes. A ese conjunto de actividades se le denomina proyecto de aula, de innovación o de investigación (Perafán, et al., 2003). RE DI - U M EC IT 21 1.2. Formulación de la pregunta de investigación ¿Cuáles son las competencias científicas que desarrollan los estudiantes grado séptimo (7°) cuando se enfrentan a la Construcción del Conocimiento Científico escolar desde los procesos Biológicos que enmarcan el accionar de las Ciencias Naturales la Institución Educativa Liceo Miguel Antonio Caro, del corregimiento Las Palomas, Municipio de Montería-Córdoba, durante el periodo académico 2021? RE DI - U M EC IT 22 1.3. Propósitos de la investigación 1.3.1. Propósito General Promover cambios progresivos en las competencias científicas, mediante la aplicación de Secuencias Didácticas fundamentadas desde un enfoque investigativo diseñadas y propuestas para favorecer el aprendizaje Biológico y el desarrollo del Pensamiento Científico Escolar en estudiantes del grado séptimo (7°) de Educación Básica Secundaria de la Institución Educativa Liceo Miguel Antonio Caro, del corregimiento Las Palomas, Municipio de Montería-Córdoba 1.3.2. Propósitos específicos Indagar las competencias científicas en estudiantes del grado séptimo (7°) de Educación Básica Secundaria, en torno a procesos Biológicos de las Ciencias Naturales. Explicar cómo la implementación de las Secuencias Didácticas diseñadas desde un enfoque investigativo y propuestas para favorecer el aprendizaje Biológico de la Ciencia, transforman progresivamente las competencias científicas y el Pensamiento Científico escolar, en estudiantes grado Séptimo (7°) de Educación Básica Secundaria en escuela rural. RE DI - U M EC IT 23 1.4. Justificación e impacto En Colombia, como en muchos países, a lo largo del tiempo se ha realizado modificaciones en la educación (en cuanto a normatividades, currículos, entre otros), sobre todo lo concerniente al modelo de enseñanza empleado por los docentes llamado “transmisión-asimilación”, caracterizado por la repetición memorística de los conocimientos. Según Perafan et al. (2003), esta necesidad de cambio se realizó con el fin de “Construir alternativas que respondan a visiones y expectativas que logren incorporar los logros de la investigación didáctica. Es necesario realizar el mejor esfuerzo por hacer de la docencia un espacio de realización humana tanto para nosotros como para nuestros estudiantes” (p.13). La didáctica permite a que el estudiante asimile, forje nociones, organice imágenes mentales, genere ideas, conceptualice, desarrolle el juicio crítico y cree mediante procesos descriptivos, comparativos, clasificativos, definitivos, críticos, justificativos y verificativos nuevos conocimientos (Iafrancesco, 2005). Hoy en día, el constructivismo se considera como recurso de la didáctica y está influyendo en la transformación de los nuevos procesos de enseñanza-aprendizaje, pues, además de facilitar la transformación del quehacer y de la práctica pedagógica, también permite la construcción y génesis de nuevas estrategias didácticas que conllevarían el aprendizaje significativo de las ciencias (Iafrancesco, 2005). Para Ianfrancesco (2005), la aplicación de una estrategia constructivista le permite al estudiante: Desarrollar niveles de descripción, comparación, clasificación, definición, crítica, justificación, experimentación y verificación como momentos para RE DI - U M EC IT 24 facilitar no solo el aprendizaje significativo, sino para favorecer el desarrollo del juicio crítico, la creatividad, las actitudes y aptitudes investigativas y de habilidades cognitivas. Además, el estudiante mismo programa su trabajo; el mismo se propone sus objetivos, diseña, aplica, propone sus propios materiales de trabajo y elige sus procedimientos prácticos; también realiza objetivamente su investigación personal aplicando los conocimientos teóricos y complementándolos con material de apoyo anexo. Así, a partir de sus propias experiencias puede construir los conceptos, contrastarlos con sus ideas previas y preconceptos, así como los emitidos por los científicos y publicados en documentos recientes y evaluar, no sólo sus propios resultados, sino también su proceso y materiales empleados (p.131). Según Perafán et al. (2003), “El aprendizaje significativo implica contribuir a la transformación conceptual, metodológica y actitudinal de nuestros estudiantes” (p.17). La presente investigación tiene como objetivo lograr un aprendizaje significativo en los estudiantes, así como el desarrollo de pensamiento científico mediante la implementación de secuencias didácticas enfocada en la investigación. Con ello, se pretende que los estudiantes desarrollen diversas habilidades científicas que le permitirían en un futuro resolver problemas de su entorno. Hoy en día la educación en ciencia debe ser vistay entenderse como una relación, como un producto intercultural, abierto, dinámico y reflexivo (Mendoza, 2018). La ciencia debe ser vista como actividad humana, cultural en beneficio de la sociedad (Mendoza, 2018). Motivo por el cual, la enseñanza en ciencia que no debe limitarse a un método científico que lo que obliga es el desarrollo de una ciencia rutinaria, fundada exclusivamente en el rigor y en la objetividad reducida de hechos descubiertos y al planteamiento de suposiciones no fundamentadas (Gil, 1997). Enseñar y aprender RE DI - U M EC IT 25 ciencia no es solamente al uso de reglas y procedimientos perfectamente definidas (Gil, 1987). Por lo tanto, la escuela desde su quehacer pedagógico debe requerir docentes capaces, que manejen el contenido científico de su campo disciplinar y tengan el perfil para saber escudriñar conflictos de la sociedad y la ciencia. (Hernández y Luna, 2012). Una universidad que promueva la apertura de espacios académicos, donde la investigación sea la base de la docencia y la razón de ser de la extensión, proceso educativo que ha de procurar la democratización del saber. (Hernández y Luna, 2009). La escuela debe convertirse, entonces en escenarios en donde sus aprendices puedan construir, reconstruir y aceptar las ideas de los demás, sin emplear o utilizar los diferentes medios de opresión en el cual, los colombianos estamos sumergidos. No podemos utilizar la violencia y las agresiones para convencer a mis congéneres, no puedo hacer parte de esa sociedad hostil, agresiva, a pesar que vivamos y hacemos parte de ella, ahí está el valor transformador de las escuelas. Debemos ver el aula escolar no solo como un escenario físico sino como un espacio donde se pueden potencializar el desarrollo de habilidades de pensamiento crítico, los cuales son clave para los procesos de participación ciudadana. (Rodríguez, 2018), y las transformaciones sociales y/o científicas que en ella suscita. El Maestro hoy en día, debe ser un individuo crítico, reflexivo e investigador, pensador de su humanidad, su cultura que puede formular propuestas explícitas para la transformación social (Saavedra y Saavedra, 2016). Un maestro que se preocupe por aportar al desarrollo de la ciencia, la tecnología y la innovación, en busca de lograr el bienvivir de los seres humanos (Hernández y Luna, 2012, p. 16). RE DI - U M EC IT 26 Es por eso, el aprendizaje y la enseñanza de las ciencias debe estar enmarcado en proceso investigativos formativos que contribuyan a desarrollar, desde la enseñanza y el aprendizaje competencias del pensamiento científico. Y es así, que el docente cumple un papel de gran importancia en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las Ciencias Naturales. El docente en Ciencia debe concebir “El conocimiento como motor fundamental del desarrollo humano (…) que favorezcan el acceso a oportunidades y generen el desarrollo humano de la población” (Hernández y Luna, 2012, p. 2). El aprendizaje y la enseñanza de las ciencias debe estar enmarcado en proceso investigativos formativos que contribuyan a desarrollar, desde la enseñanza y el aprendizaje competencias del pensamiento científico. Nuestra obligación como docentes es generar ideas y permitir la elaboración de conceptos y para ello, se debe transformar el currículo, convertir los contenidos temáticos en actividades basadas en escenarios problemáticos, así llegaríamos a lo que llamamos “investigación en el aula de las ciencias naturales”. Para transformar nuestro quehacer es indispensable actualizarnos, capacitarnos y perfeccionarnos bajo las orientaciones constructivistas para fomentar y fortalecer las habilidades y competencias científicas en nuestros estudiantes. El docente, por lo tanto, tiene una responsabilidad en formar y educar jóvenes que puedan entender, comprender y argumentar sus ideas desde los diferentes campos de la enseñanza de las ciencias, debemos dejar a un lado, los procesos de transmisión del conocimiento y velar por una educación en ciencia más competitiva, dejar a un lado una ciencia pragmática por una ciencia más crítica, participativa. Debe entender, aceptar y transformar esas prácticas pedagógicas, y hacer de su quehacer un proceso colectivo, donde todos y todas tienen las mismas oportunidades y capacidades para RE DI - U M EC IT 27 construir y comprender sus realidades. La ciencia es el resultado de la construcción colectiva de todos (Tamayo, 2013), y no considerar la ciencia como un sistema educativo monocultural (Jiménez y Malgesini, 1997). Una ciencia científica no vista solo desde los laboratorios, sino desde un proceso de cientificidad social, una ciencia sociocientifica (Casallas y Pérez, 2018). Por lo tanto, se hace necesario que los docentes de ciencias se aproximen a nuevas interpretaciones epistemológicas para comprender de modo alternativo la manera como se construye el conocimiento científico y el conocimiento científico escolar, en particular explicando cómo surgen, cómo se validan, cómo se transforman, cómo se investiga en cada una de estas tipologías de conocimiento, y principalmente, cómo se relacionan (Mosquera, 2008), pero desafortunadamente a pesar de los esfuerzos hechos en investigación en la didáctica de las ciencias, en general se sigue apreciando una fuerte tendencia por parte de los docentes por orientar sus actividades desde modelos que hacen énfasis en la trasmisión y apropiación de conocimientos conceptuales asimilados por parte de los estudiantes. Un gran reto en la presente investigación es desarrollarla como se ha venido trabajando en los últimos meses, desde casa debido a la emergencia sanitaria por la que estamos pasando. Por ello se pretende desarrollar mediante la utilización de los recursos a que el estudiante tiene acceso (recursos ambientales y tecnológicos). La investigación permitirá transformar las prácticas educativas en Ciencias Naturales desarrolladas en Educación Básica Secundaria de la Institución Educativa Liceo Miguel Antonio Caro, del corregimiento Las Palomas, Municipio de Montería- Córdoba, donde aún desde los procesos de enseñanza se tiene la concepción epistémica que para desarrollar los procesos biológicos se hace necesario la utilización y la implementación de laboratorios sofisticados, así mismo, cambiar la idea de que para RE DI - U M EC IT 28 hacer ciencia se hace necesario la utilización de recursos económicos por parte de los estudiantes, y no vemos, que los escenarios sociales, ambientales, ecológicos, contextuales se convierten en espacios de integración y construcción social Del mismo modo, los directamente involucrados son los estudiantes, que en una primera parte serán los del grado 7° de Educación Básica Secundaria, y se proyectara desde el currículo hasta los otros niveles de educación. El objetivo es poder lograr que los estudiantes en sus diferentes niveles de aprendizaje tengan la oportunidad de desarrollar habilidades científicas escolares que le permitan comprender los procesos fisicoquímicos que envuelven el accionar de las ciencias. Así mismo, se quiere repercutir en los resultados de las pruebas saber1, que afortunadamente en los últimos años, no han sido significativos para esta zona de la del corregimiento. Con esto no se quiere dar a entender que las unidades didácticas entorno a los procesos biológicos de la ciencia van a incidir de manera directa en mejorar significativamente los resultados de saber 11°, pues ese no es el objetivo primordial de ellas, sino, que al contribuir al desarrollo de competencias y habilidades científicas propias del trabajo científicos escolar nos acercamos a los procesos evaluativos emanados por el Ministerio de Educación Nacional de Colombia, ya que las unidades didácticas estarán diseñadas a partir de sus referentesde calidad: Lineamientos Curriculares en Ciencias, Estándares Básicos de Competencias y los Derechos Básicos de Aprendizaje (DBA). La investigación da cumplimiento a los referentes de calidad que establece el Ministerio de Educación Nacional frente al desafío de formar niños y niñas en ciencias, el cual establece que la enseñanza y los procesos científicos escolares deben lograr en 1 Evaluaciones externas aplicadas por el Instituto Colombiano para la Evaluación de la Educación -ICFES, las cuales evalúan el desempeño alcanzado por los estudiantes según las competencias básicas definidas por el Ministerio de Educación Nacional.. RE DI - U M EC IT 29 los estudiantes habilidades y actitudes científicas requeridas para explorar fenómenos y para resolver problemas(Estándares Básicos de Competencias en Ciencias, que se conviertan en seres críticos, éticos, tolerantes con la diversidad y comprometidos con el medio ambiente; “Una educación que se constituya en puente para crear comunidades con lazos de solidaridad, sentido de pertenencia y responsabilidad frente a lo público y lo nacional” (Estándares Básicos de Competencias en Ciencias, 2004, p.6). Otro aporte de gran importancia al conocimiento es la existencia de secuencias didácticas fundamentadas en posturas epistémicas y didácticas contemporáneas que favorecen el devenir de los procesos científicos. Unidades didácticas que podrán ser replicadas en ambientes con características similares o parecidas a las que normalmente se desenvuelven nuestra escuela. Esta investigación se hace relevante, en la medida que permita, en un futuro inmediato, que docentes de ciencias valoren posibilidades reales de cambios didácticos significativos para orientar de manera alternativa sus procesos de enseñanza, contribuyendo a que sus estudiantes no solo manifiesten interés hacia el conocimiento científico y hacia la elaboración de conocimientos científicos escolares, sino que evidencien cambios en sus formas de pensar y de actuar. Del mismo modo, se muestra su pertinencia con la línea de investigación Educación y desarrollo, en el área docencia y currículo, y enmarca dentro del eje temático herramientas didácticas, ambiente y recursos para el aprendizaje y currículo. Así mismo, el estudio se muestra pertinente con el énfasis Investigación, evaluación y formulación de proyectos educativos que favorece La Maestría de la Universidad Metropolitana De Educación, Ciencia y Tecnología, donde éste se ha de inscribir. RE DI - U M EC IT 30 Capítulo II FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA DE LA INVESTIGACIÓN RE DI - U M EC IT 31 2.1. Bases Teóricas, Investigativas, Conceptuales y Legales 2.1.1. Bases Teóricas 2.1.1.1. Concepciones epistémicas de los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias experimentales: paradigmas y enfoques que contribuyeron al desarrollo de las ciencias naturales desde un proceso histórico-social La ciencia en la escuela ha sido siempre una gran preocupación para los docentes, buscar la forma apropiada para generar y desarrollar en los niños un conocimiento científico no ha sido fácil, entender las complejas relaciones entre los procesos de conocimiento científico y los procesos de enseñanza y aprendizaje de los mismos han sido los principales problemas de investigación en didáctica de las ciencias experimentales en los últimos tiempos (Perafán, et al., 2003). El desarrollo del conocimiento científico a lo largo de historia (Gallego, 1997) ha tratado de explicar, en sus diferentes concepciones, las formas de desarrollar conocimiento científico, de ver y de considerar la ciencia experimental. Por ejemplo, analizando los aportes que establece Chalmers (1999) se observa que la ciencia y su construcción en gran medida está determinada por esos enfoques epistemológicos y paradigmáticos que el investigador asume. Dependiendo de la posición que asuma el investigador, así se desarrolla el conocimiento. Cambios paradigmáticos que han tocado el accionar pedagógico de las escuelas, y han hecho de sus procesos un ambiente de competitividad. Hoy en día necesitamos de una cultura científica y tecnológica para aproximarnos a comprender la complejidad y globalidad de la realidad contemporánea. Una tecnología cada más avanzada, diseñada y estructurada. Una tecnología neutral, propositiva que refleja los planes y los valores de nuestra sociedad (Osorio. 2001: 3) "Que busca producir y desarrollar RE DI - U M EC IT 32 conocimientos; y una ciencia que busca entender el mundo natural” (MEN, 2008, p.12). Esto nos obliga, hoy en día potenciar las habilidades de pensamiento, la resolución de problemas, de una manera crítica, consciente y unificada, (MEN, 2008 p.14). Por ejemplo, en una sociedad posmoderna, las implicaciones que podrían tener las concepciones epistemológicas y pedagógicas en los procesos de enseñanza y aprendizaje de la ciencia, siguen siendo tema de discusión, sobre todo, lo relacionado con la construcción del conocimiento científico en la escuela. Es por ello, que el interés por tratar de identificar y comprender dichas implicaciones aumenta entre la comunidad científica, resaltando constantemente la pertinencia de estudiarlas (Aviles y Galembeck, 2019). Sin embargo, a pesar de los esfuerzos por conseguirlo, estas concepciones no constituyen un modelo único ni unitario, ni tampoco, constituyen un cuerpo teórico sólido (Gallegos, 1997). En tal sentido, parece pertinente revisar los fundamentos teóricos en las conclusiones de Piaget (1954, 1970, 1975), quien consideró la adquisición del conocimiento por construcción, siguiendo las pautas de adaptación, asimilación y acomodación (Gallegos, 1997), es decir, el sujeto se acerca al objeto de conocimiento dotado de ciertas estructuras cognitivas previamente construidas, mediante las cuales asimila el objeto de conocimiento. Esta asimilación activa una transformación de su aparato cognitivo, de modo que, en el siguiente acercamiento, su lectura del objeto será otra, pues, como resultado de la primera, las estructuras cognitivas del sujeto se han modificado (Armella y Waldegg, 1998, p.422). O en los planteamientos de Ausubel (1968), el cual, toma la importancia que debe darse a las ideas previas de los que aprenden como punto de partida; y en Kuhn (1971), quien hace una caracterización de los enfoques con los que se ha trabajado los aspectos históricos de la ciencia: El enfoque tradicional o fáctico, que refleja la creencia de que la ciencia es un logro que se atribuye principalmente al genio de los seres humanos que trabajo RE DI - U M EC IT 33 en grupo. Este enfoque, tiene como supuestos básicos que la ciencia conduce al progreso, las causaciones lineales de fenómenos, el conocimiento se obtiene racionalmente, de manera neutral y con apego a un método y finalmente que las teorías científicas son formulaciones autónomas de la influencia humana; El enfoque intelectual, que brinda un componente teórico e imaginativo ausente en el enfoque fáctico. Este enfoque, tiene como supuestos fundamentales que la evolución de la ciencia está regida por la lógica interna y es allí donde deben buscarse los hitos de las transformaciones, además, la fuente del conocimiento es la experiencia y coexisten la idea de progreso y acumulación del conocimiento, del enfoque tradicional con la discontinuidad o rupturas conceptuales y epistemológicas; y por último, tenemos el enfoque externo social, el cual, incorpora los estudios histogeográficos de los aspectos motivadores o que impiden la investigación. Este enfoque, tiene como idea subyacente que el medio social, específicamente en lo político, lo institucional, lo religioso tienen una influencia en la evoluciónde la ciencia (Briceño, 2001, p.60-63). Para el caso del inductivismo, la ciencia se basa en la inducción y la demostración, que no se puede justificar apelando a la lógica o a la experiencia, y mucho menos a una forma racional de ver y aceptar el mundo. La observación y más la colectiva, juega un papel importante y segura para la construcción del conocimiento. Un conocimiento probablemente verdadero, falibles a cambios y transformaciones. Un enfoque que acepta que la ciencia comienza e inicia con la observación (Gallego, 1998). Por lo tanto, la escuela marcada en este modelo de enseñanza y aprendizaje de las Ciencias estaba determinada por un grupo de observaciones periódicas, donde la observación detallada de los fenómenos naturales brindaba la veracidad de cosas (Díaz, 2013). El docente, desde su proceso de enseñanza, limitaba su accionar pedagógico al RE DI - U M EC IT 34 desarrollo de observaciones, se limitaba solamente a corroborar y comprobar hipótesis. (Montenegro, 2003). Es una ciencia estable, que no admite cambios, ni transformaciones (Pozo, 1998). Por el contrario, el Falsacionismo considera que la ciencia comienza con problemas que van asociados con la explicación del comportamiento de algunos aspectos del mundo; donde los científicos proponen hipótesis falibles como soluciones al problema (Chalmers, 1972). Entre más se falsee la hipótesis más se puede llegar a una verdad absoluta u objetiva, a la descripción de las realidades, a comprender la ciencia como una descripción posible de la realidad enmarcada en los laboratorios, en procedimientos o pasos sistemáticos (Popper, 1962, citado por Gallego, 1998). Una postura Popperiana que consideraba que “El desarrollo del conocimiento científico es acumulamiento de hechos permanentes y teorías verdaderas e irrefutables’’ (Gallego, 1998, p.23), y la ciencia solamente se limitaba a la validación y comprobación de teoría, leyes. El objetivo era para salvar unas y deshacer las otras (Chalmers, 1972). Para él, la ciencia y su conocimiento se limitaban solamente y exclusivamente a la comprobación empírica de los hechos, de ese mundo real o mundo de nuestra experiencia (Popper, 1999: 38). Es así, Popper con su lógica de la investigación científica (1967) criticó fuertemente la lógica inductiva, que es aquella que pasa de enunciados singulares a particulares. Popper demostró que no es posible hacer inferencias a partir de una experiencia y considerarla un enunciado universal. Él propone la lógica deductiva, la cual, elabora proposiciones y teorías acerca de alguna porción del mundo las cuales son sometidas a contrastaciones a partir de los procedimientos metodológicos. Además, al considerar la relación entre teoría y experimento reafirma que toda ciencia debe tener en cuenta los problemas teóricos, en el cual, se acepta o rechaza los RE DI - U M EC IT 35 enunciados básicos que estén mediados por la aplicación de la teoría (Gallego-Badillo, 1996). Una ciencia que dependía de un sistema proposiciones para falsarlas, entre más se falseaba una hipótesis, más veraz era su contenido (Díaz, 2013). La ciencia por lo tanto era un progresivo y avances, que dependían de criterios demarcación, que propiciaban la mejora gradual y creciente de la investigación, el falsacionismo: "No exigiré que un sistema científico pueda ser seleccionado, de una vez para siempre, en un sentido positivo; pero sí que sea susceptible de selección en un sentido negativo por medio de contrastes o pruebas empíricas: ha de ser posible refutar por la experiencia un sistema científico empírico" (Popper, 1999, p. 40). En conclusión, para Popper, el científico, independientemente de que sea teórico o experimental, propone enunciados, hipótesis o sistemas de teorías y los contrasta paso a paso por medio de observaciones y experimentos (Popper, 1999: 27). En contraposición Lakatos expresa que los hombres y mujeres de ciencia no construyen proposiciones ni sistemas de proposiciones para falsarlas, sino, defiende hasta el final sus postulados, con el fin de mantenerlas vivas. Lakatos propone la construcción de categorías de programa de investigación científica para la construcción y validación del conocimiento y teorías científicas. Proponía un Programa de Investigación Científica que consistía hacer una unidad descriptiva de los logros científicos, considerada, Unidad de Análisis Epistemológica. Lakatos critica el tipo de falsacionismo que él denomina ingenuo, el objetivo no está atacarlo, sino recoger y profundizar la heurística positiva de aquel, generando una nueva versión del falsacionismo que denomina sofisticado, haciéndose cargo en su reconstrucción de las refutaciones historiográficas que Kuhn opuso al programa de investigación falsacionista (Toledo, 2000). RE DI - U M EC IT 36 Intentó superar las debilidades del cambio de paradigma Kuhniano mediante el programa de investigación científica. La teoría de Lakatos contaba un núcleo teórico– hipotético, protegido por un gran cinturón de hipótesis auxiliares y con una maquinaria elaborada para solucionar problemas, con el gran objetivo, que el núcleo nunca se viera afectado, el cual, era la matriz de cada hipótesis, y el cinturón se convertía en un escudo protector, formado por un conjunto de hipótesis auxiliares que tenían como misión defender las hipótesis generales o duras, lo que el llamo “La heurística positiva”. Para él, la heurística positiva consistía en un conjunto, de estructuras organizadas parcialmente, que le brindaba al investigador sugerencias o pistas sobre cómo cambiar y desarrollar las versiones refutables del programa de investigación, sobre cómo modificar y complicar el cinturón protector refutable, así impedía que el científico se pierda en el océano de anomalías (Lakatos, 1998 p.66 y 69). Así, el programa posee una serie de reglas metodológicas, que marcan qué rutas de investigación deben ser evitadas (heurística negativa) y cuáles seguidas (heurística positiva) (Lakatos, 1998: 66). El núcleo central estaría conformado por un conjunto de hipótesis muy generales a partir de las cuales se desarrolla el programa. Estos fundamentos necesitan ser ampliados con suposiciones complementarias, con el fin de llenarlos de sustento y de proteger al núcleo central de las falsaciones (Chalmers, 2003, p.124). El programa de investigación científica que propone Lakatos (citado por Gallego, 1998) toma de ejemplo el programa de investigación la teoría de Newton, el cual consta de tres postulados: I. El de la inercia, el de la definición de fuerza II. Ley de acción y reacción RE DI - U M EC IT 37 III. Ley gravitacional universal. Solo los hechos nuevos que se predicen y su cumplimiento harán que el mismo programa se fortalezca y sea aceptado, lo que obliga que el programa esté en constante búsqueda de la verdad. “Un programa de investigación en competencia, un programa que debe estar superándose constantemente para superar a su rival, un programa que permite que la ciencia y el conocimiento se re-construyen constantemente” (Gallego, 1997, p.29). Por otra parte, Kuhn (1962) considera que las ciencias experimentales van a depender de enfoques paradigmáticos, regidos y orientados por un solo paradigma. Es el paradigma el que establece las normas necesarias para legitimar el trabajo dentro de la ciencia que rige, coordina y dirige la actividad de resolver problemas que efectúan los científicos normales que trabajan dentro de él. “El paradigma se convierte solamente en una guía para desarrollar las prácticas científicas, los cuales determinarán las reglas y las normas a utilizar” (Gallego, 1998, p.79). Se convierte en un trabajo investigativo es una guía en la interpretación de los fenómenos observados que le permite al científico normal trabajarconfiadamente dentro de un área bien definida, determinar los métodos más adecuados para su solución, guiar el modo y la visión del científico y su cosmovisión de la ciencia. Los paradigmas les proporcionan a los científicos modelos de investigaciones científicas (Gallego, 1997, p. 79), por lo tanto, hombres y mujeres solo aplican esos paradigmas para contribuir, orientar los métodos con los cuales podrán definir los problemas. El científico, por lo tanto, puede emplear métodos universales consensuados o independientes para resolverlos (Díaz, 2014). Según Kuhn (citado por Gallego, 1997) la ciencia normal no está encaminada a provocar nuevos fenómenos, ni muchos menos formular teorías, sino por el contrario RE DI - U M EC IT 38 la investigación científica normal va dirigida a la articulación de aquellos fenómenos y teorías que el paradigma proporciona. Para Flores et al. (2007) las tendencias filosóficas y epistemológicas sobre la ciencia, su enseñanza y el aprendizaje, se dividen en dos grandes grupos: El primero, de tendencia tradicional, dentro del cual se encuentran, la concepción epistemológica sobre la naturaleza de la ciencia desde una visión empirista – inductivista, que asume que el conocimiento comienza con la experiencia y que, al considerar que los conocimientos corresponden totalmente con la realidad pueden ser adquirido y probado a través de las pruebas empíricas, es decir, las leyes teóricas son inducidas de la experiencia. También, se encuentran las concepciones pedagógicas del profesorado sobre la enseñanza de las ciencias, donde la transmisión del conocimiento es unidireccional, es decir, el profesor es un transmisor de conocimientos y los estudiantes receptores pasivos, en esta visión los conocimientos previos de los estudiantes son ignorados y las actividades prácticas consisten básicamente en demostraciones e ilustraciones de la teoría, realizadas por el profesor. Por último, dentro de este primer grupo, encontramos las concepciones pedagógicas del profesorado sobre el aprendizaje de las ciencias, desde una visión conductista, se aprende como consecuencia de la repetición de ciertas conductas que el individuo realiza cuando se le motiva. En el segundo grupo, se encuentran las concepciones de tendencia alternativa, en este, la concepción epistemológica sobre la naturaleza de la ciencia se enfoca en una visión relativista, donde el conocimiento científico es construido por los sujetos y las comunidades, es decir, el conocimiento científico está condicionado por las perspectivas teóricas de los que investigan o de la comunidad de investigadores. Para las concepciones pedagógicas del profesorado sobre la enseñanza y sobre el aprendizaje de las ciencias se enfoca en una visión constructivista. Sobre la enseñanza, RE DI - U M EC IT 39 este consiste en sustentar las prácticas pedagógicas en los contextos reales de los estudiantes, se tienen en cuenta las concepciones previas de los estudiantes en todo momento para facilitar el proceso de sistematización del conocimiento. Con relación al aprendizaje, este implica un proceso de construcción de conocimiento, partiendo de los conocimientos previos de los estudiantes y se promueve el trabajo colaborativo, y evalúa conceptos, destrezas, así como la capacidad de extrapolación al contexto social real de éstas. Por otra parte, Feyerabend (1984, citado por Gallego, 1997) establece que las metodologías de la ciencia no han proporcionado reglas adecuadas para guiar las actividades de los científicos, y sugiere que dado la complejidad de la historia es muy poco razonable esperar que la ciencia sea explicable sobre la base de unas cuantas reglas metodológicas. No acepta que la ciencia sea menos adaptable y más dogmática (Gallego, 1997). En resumen, si alguien quiere hacer algún aporte a la física, no es necesario que conozca o estar familiarizada con las metodologías contemporáneas de la ciencia, lo que necesita es estar familiarizada con una cierta física (Feyerabend, 1984, citado por Gallego, 1997). Establece que la elección entre criterios y por consiguiente la elección entre teoría inconmensurables es en última instancia subjetiva. Teniendo en cuenta lo anterior, se requiere una mejor comprensión de estas concepciones y modelos acerca de la enseñanza de las ciencias naturales y su relación con la labor en el aula, pues “la enseñabilidad de las ciencias experimentales tiene que ver con la formación y las concepciones epistemológicas y paradigmáticas que el docente ha tenido en su proceso de formación” (Gallego, 1997, p. 145). RE DI - U M EC IT 40 2.1.1.2. Perspectivas didácticas en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales: nuevos enfoques didácticos, pedagógicos y metodológicos en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales. En los contextos de innovación y de educación de las ciencias naturales, la aproximación epistemológica sirve para orientar la naturaleza de la “buena explicación”, mientras que, la aproximación didáctica permite hacer consideraciones acerca de la enseñanza del procedimiento cognitivolingüístico de explicar, es decir, se establece una relación entre la explicación como procedimiento cognitivolingüístico y la práctica de enseñar ciencias naturales. En este sentido, la explicación es una de las formas que asume la enseñanza en muchas configuraciones didácticas, donde el docente “explica” para que los estudiantes aprendan, y el análisis de las explicaciones que se construyen y circulan en el aula favorece la comprensión de las acciones comunicativas y de la producción colectiva de conocimiento promovida por ellas (Eder y Adúriz-Bravo, 2008). La escuela, por lo tanto, debe buscar lograr la emancipación de sus procesos, los docentes que contribuyen a generar en un contexto determinado recurren a la dimensión intercultural-afectiva para encontrar sentido a su quehacer y co-construir junto con estudiantes, padres/ madres de familia, y comunidad, aprendizajes relevantes (Pons, Espinosa, Contreras, 2018). Una escuela que desde sus saberes tengan la responsabilidad de ir más de lo laboral, vislumbrada como un compromiso con la sociedad y la comunidad donde se ejerce la educación, siendo conscientes de que hay que trabajar para formar un alumnado y una comunidad educativa que transcienda en el desarrollo de la sociedad y el país (González, Ortiz, Gamarra, 2020). RE DI - U M EC IT 41 Por lo tanto, la escuela, desde su quehacer pedagógico debe requerir docentes capaces, que manejen el contenido científico de su campo disciplinar y tengan el perfil para saber escudriñar conflictos de la sociedad y la ciencia (Hernández y Luna, 2012). Una universidad que promueva la apertura de espacios académicos, donde la investigación sea la base de la docencia y la razón de ser de la extensión, proceso educativo que ha de procurar la democratización del saber (Hernández y Luna, 2009). Una escuela que genere espacios donde los estudiantes se enfrenten a situaciones problemas abiertos que le permitan comprender desde los diferentes campos del conocimiento las realidades mediáticas en el cual se desenvuelve, pues éstas les permiten desarrollar sus actividades científicas sin la utilización repetitiva de procedimientos previamente transmitidos. Motivo por el cual, la enseñanza en ciencia que no debe limitarse a un método científico que lo que obliga es el desarrollo de una ciencia rutinaria, fundada exclusivamente en el rigor y en la objetividad reducida de hechos descubiertos y al planteamiento de suposiciones no fundamentadas (Gil, 1997). Enseñar y aprender ciencia no es solamente al uso de reglas y procedimientos perfectamente definidas (Gil, 1987). Pues, hoy en día, la concepción de ciencia ha cambiado. Antes se creía que la cienciaera un conocimiento erudito creado y diseñado solo por hombres de batas blancas, bajo un paradigma demostrativo, positivista y empírico. Una ciencia que ha marcado el accionar del conocimiento, y ha traído consigo nuevos retos de la información. Con la sociedad postmoderna, hoy en día, podemos hablar de una ciencia más colectiva, donde hombres y mujeres tienen el mismo derecho, las mismas oportunidades. RE DI - U M EC IT 42 Una enseñanza en ciencia que debe promover que los alumnos aprendan los saberes metacognitivos que les permitirán autorregular sus aprendizajes, y al mismo tiempo que aprenden los conceptos científicos (Tamayo, 2006), que los invite a la toma de conciencia como mecanismo de cambio en el desarrollo, y como elemento esencial de muchos aprendizajes; de tomar en cuenta mecanismos autorreguladores para explicar el desarrollo cognitivo y la gestión eficaz de nuevos aprendizajes (Martí, 1995, citado por Tamayo, 2006) donde los alumnos sean consiente de su forma de aprender, planificación de sus acciones, reconozcan y se apropien de las normas y criterios que le permitan decidir si ha entendido un determinado concepto, y específicamente en la enseñanza en ciencias donde la educación debe servir, contribuir a comprender las leyes que rigen la naturaleza, para poder vivir en armonía con ella, comprender el conocimiento científico para desempañarnos mejor en el mundo laboral y profesional, resolver de manera organizada situaciones problema cotidianas. Una ciencia con un enfoque intercultural que direccionan las propuestas curriculares de programas de formación inicial de profesores de ciencias y en los profesores de ciencias en formación inicial (Mosquera, 2019); un cambio, un avance y unas transformaciones con responsabilidad social, con un compromiso hacia el cambio y a los avances generaciones de las poblaciones. Una educación en ciencia que debe ser vista y entenderse como una relación, como un producto intercultural, abierto, dinámico y reflexivo (Mendoza, 2018). La ciencia debe ser vista como actividad humana, cultural en beneficio de la sociedad. (Mendoza, 2018). Una ciencia interdisciplinaria donde el conocimiento es el producto del trabajo de varias áreas del saber, donde todas, contribuyen a resolver situaciones problemas que enmarcan, muchas veces, el accionar de las poblaciones (Dameão, A., Errobidart, 2018). RE DI - U M EC IT 43 Uno de los objetivos primordiales de toda ciencia empírica es explicar los fenómenos del mundo de nuestra experiencia y responder no solo a los “qué”, sino también a los “por qué” (Hempel, 1979, p.247). Las preguntas que las ciencias responden son preguntas relativas a cómo (de qué manera o en cuáles circunstancias) se producen los sucesos y se relacionan las cosas. Por lo tanto, las ciencias pueden llegar, a lo sumo, a sistemas amplios y exactos de descripciones, no de explicaciones. (Nagel, 1968, p.37). La didáctica de las ciencias es una disciplina científica para el diseño de una ciencia que se aprende (Izquierdo-Aymerich, 2007). La relación entre los nuevos conocimientos provenientes de la epistemología de la ciencia, la pedagogía, la ciencia cognitiva, la lingüística y otras disciplinas, y los conocimientos de las disciplinas científicas que diseñan una actividad científica escolar en las aulas (Izquierdo- Aymerich y Adúriz-Bravo, 2003; Adúriz-Bravo y Izquierdo-Aymerich, 2009), es lo que constituye la didáctica de las ciencias naturales como ‘ciencia del profesorado de ciencias’ (Izquierdo-Aymerich, 2005; Adúriz-Bravo y Izquierdo-Aymerich, 2009). De acuerdo con las perspectivas constructivistas actuales y una concepción de la didáctica de las ciencias naturales como disciplina autónoma, cualquier planteamiento didáctico que pretenda responder a la multidimensionalidad del aula, a la naturaleza del conocimiento y a los principios que favorecen un cambio y evolución, deben abordar el análisis desde la construcción del conocimiento escolar y el de la construcción del conocimiento profesional docente. Este planteamiento debe tomar la forma de un modelo didáctico con el propósito de facilitar el análisis de la realidad educativa y orientar la intervención transformadora de la misma (García, 2000; Wamba, 2001; Rocha, 2013). Un modelo didáctico puede definirse como una reflexión anticipadora de la práctica educativa, que los profesores deben realizar para justificar y entender RE DI - U M EC IT 44 la amplitud de su desempeño docente, en una doble vertiente: interpretativa y estimadora de la pertinencia de las acciones, y postactiva a la práctica, lo que permite la adopción de las representaciones mentales más valiosas y apropiadas para mejorar tanto el conocimiento práctico como la teorización en torno a la tarea didáctica (Mayorga y Madrid, 2010, p.93). La modelización constituye una de las actividades científicas centrales, por lo tanto, se podría afirmar que hay modelización en todos los ‘contextos’ de la actividad científica (Echeverría, 1995), desde la innovación, aplicación, evaluación y educación. La ciencia elabora modelos teóricos innovadores para la resolución de problemas científicos. Estos modelos pueden aplicarse a la explicación de hechos problemáticos mediante elaborados razonamientos abductivos y analógicos a aquellos modelos que son candidatos hipotéticos (Adúriz-Bravo, 2005). Igualmente, los modelos aceptados pueden estar sujetos a cambios o modificaciones a partir de los resultados durante la investigación científica (Adúriz-Bravo y Izquierdo-Aymerich, 2009). En este sentido, el modelo didáctico que se desea construir, debe ser un modelo de modelos que enlace de manera inferencial campos de saber y de investigación delimitados por los didactas de las ciencias de la naturaleza como la “formación inicial y continua de profesores de ciencias”, las “concepciones de los profesores de ciencias”, las “estrategias de enseñanza e “ideas alternativas del estudiantado” (Gil et al., 1999). Se comprendió la importancia de los modelos didácticos como ejes anticipadores y postactivos a la práctica educativa, basados en teorías, principios y criterios, en función de los cuales el profesor adopta determinadas representaciones mentales y rechaza otras, durante la ejecución y mejora de sus planes de enseñanza en sus prácticas de aula. Finalmente, se distinguió la existencia de una evolución histórica de los modelos didácticos de enseñanza RE DI - U M EC IT 45 de las ciencias experimentales, y la permanente elaboración de modelos didácticos personales por parte de los profesores en su enfrentamiento cotidiano con las problemáticas del aula. (Rocha, 2013). En este sentido, estructurar la actividad científica basados en modelos teóricos permitiría recrear en el aula de clase un saber disciplinar, que posibilite que los sujetos comprendan el funcionamiento del mundo natural (Izquierdo-Aymerich y Adúriz- Bravo, 2003). Esta recreación, por parte del profesorado y los textos, no se plantea como un ‘redescubrimiento’ de ideas complejas, sino como una apropiación constructiva de herramientas intelectuales que se van representando en el aula con el nivel de formalidad necesario para cada problema y cada momento del aprendizaje (Adúriz-Bravo y Izquierdo-Aymerich, 2009). El aprendizaje y la enseñanza de las ciencias debe estar enmarcado en procesos investigativos formativos que contribuyan a desarrollar competencias del pensamiento científico, y el aula, por lo tanto, no solo debe ser vista como un escenario físico sino como un lugar donde se potencialice el desarrollo de habilidades de pensamiento crítico (Rodríguez, 2018), y las transformaciones sociales y/o científicas que en ella se promueve. Mediante la resolución de situaciones problémicas, los estudiantes se reconocen como un ser históricoy social, capaces de transformar su mundo natural (Perafán et al, 2003), se enfrentan a la toma de decisiones, a precisar los problemas, a definirlos, identificarlos y entenderlos con el fin de buscar soluciones (Perafán et al, 2003). El maestro, hoy, debe estimular, desde su enseñanza, el aprendizaje significativo, para asumir un hacer igualmente significativo, con base en el saber crítico, científico, tecnológico y humano aprendido en las aulas, pero también fuera de ellas (Hernández y Luna, 2009). RE DI - U M EC IT 46 Un maestro innovador que permita mejorar la calidad de la enseñanza en el Siglo XXI (Avsec, Ferk, 2021), que sea capaz de implementar diseños educativos de base tecnológica, y conviertan la pedagogía en sus estructuras cognitivas, afectivas y conativas mientras desarrollan una personalidad proactiva para el comportamiento innovador en el trabajo aprendizaje (Avsec, Ferk, 2021). Un maestro que tenga la responsabilidad en formar y educar jóvenes que puedan entender, comprender y argumentar sus ideas desde los diferentes campos de la enseñanza de las ciencias, debemos dejar a un lado, los procesos de transmisión del conocimiento y velar por una educación en ciencia más competitiva, dejar a un lado una ciencia pragmática por una ciencia más crítica, participativa. Una ciencia científica no vista solo desde los laboratorios, sino desde un proceso de cientificidad social, una ciencia sociocientifica (Casallas y Pérez, 2018). El docente debe entender, aceptar y transformar esas prácticas pedagógicas, y hacer de su quehacer un proceso colectivo, donde todos y todas tienen las mismas oportunidades y capacidades para construir y comprender sus realidades. La ciencia es el resultado de la construcción colectiva de todos (Tamayo, 2013), y no considerar la ciencia como un sistema educativo monocultural (Jiménez y Malgesini, 1997). Un maestro que estimule, desde su enseñanza, el aprendizaje significativo, para asumir un hacer igualmente significativo, con base en el saber crítico, científico, tecnológico y humano aprendido en las aulas, pero también fuera de ellas (Hernández y Luna, 2009), que sea capaz de intercambiar ideas, experiencias y conocimientos de investigación entre universidad, empresa y el mismo estado (Hernández y Luna, 2012). Es así, el profesor en sus procesos de enseñanza debe diseñar y planificar actividades que faciliten el desarrollo de los trabajos de los estudiantes, centrar su atención en aspectos sociales del aprendizaje, promover el trabajo cooperativo, RE DI - U M EC IT 47 promover el intercambio de discusiones sobre procedimientos y soluciones finales (Pozo y Gómez,1998), promover el hábito de preguntarse y cuestionar sus procedimientos, técnicas y estrategias utilizadas, crear escenarios que faciliten el cambio conceptual (Pozo, 1998). 2.1.1.3. Los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales desde el desarrollo del pensamiento científico. ¿Cómo se construye el pensamiento científico escolar? En la actualidad los procesos de aprendizaje desde las perspectivas constructivistas plantean que los métodos de enseñanza de las ciencias deben tener la finalidad de facilitar a los estudiantes la construcción de su propio conocimiento a través de diversas estrategias que propicien la interacción con el entorno, fomenten el desarrollo de las habilidades de pensamiento de orden superior y la resolución de problemas (Toma y Greca, 2015). Estamos en un mundo constantemente cambiante, donde el conocimiento cada día es transformado, donde la ciencia y la tecnología son consideradas, hoy por hoy, como las herramientas más influyentes en el desarrollo de nuestras vidas. Vivimos, como dice Byung (1870) en una sociedad de rendimiento, donde cada día nos exigen aparatarnos de nuestro ejercicio docente para dar paso a los procesos administrativos, y limitados nuestro quehacer pedagógico a los permisos de las grandes esferas de poder creados dentro de la institucionalidad educativa. Un quehacer pedagógico, que desafortunadamente se ha convertido en una sociedad de rendimiento y actividad Byung (1870), desde producir para estar dentro del sistema, y hacer parte del sistema, de lo contrario vivirá arraigados a los interese de algunos. RE DI - U M EC IT 48 Cambios paradigmáticos que han tocado el accionar pedagógico de las escuelas, y han hecho de sus procesos un ambiente de competitividad; de ahí surge la necesidad de una cultura científica y tecnológica para aproximarnos a comprender la complejidad y globalidad de la realidad contemporánea. Una tecnología cada más avanzada, diseñada y estructurada. Una tecnología “neutral, propositiva que refleja los planes y los valores de nuestra sociedad (Osorio. 2001, p.3)" que busca producir y desarrollar conocimientos; y una ciencia que busca entender el mundo natural, (MEN, 2008, p.12). Esto nos obliga, a potenciar las habilidades de pensamiento, la resolución de problemas, de una manera crítica, consciente y unificada, (MEN. 2008, p.14). La escuela entonces, debe pensarse no solo como un espacio receptor de información, sino un espacio donde interactúan diferentes formas de ver, comprender y aceptar el mundo. La escuela no debe limitarse a la transmisión de saberes, sino por el contrario desde su accionar de procurar por transmitir saberes que permitan a la vez, inscribirse en una historia y proyectarse en un futuro (Meirieu, 2013). Una escuela que tenga la oportunidad de manejar el saber y descentralizar su discurso, una educación encaminada a educar para la vida, a educar acorde a los avances científicos y tecnológicos de las sociedades contemporáneas, una educación que le permita al individuo pensar (Duschl, 2003), pues, ella es la responsable de formar y educar al joven actual, acorde a los enfoques, y a las necesidades que la sociedad le exige cada día para sobrevivir (Barbero ,2003). Una escuela que permita a formar al niño; y trabajar sobre esas elecciones (Meirieu, 2013). Es así, se hace necesario que los docentes de ciencias se aproximen a nuevas interpretaciones epistemológicas para comprender de modo alternativo la manera como se construye el conocimiento científico y el conocimiento científico escolar, en particular explicando cómo surgen, cómo se validan, cómo se transforman, cómo se investiga en cada una de estas tipologías de conocimiento, y principalmente, cómo se RE DI - U M EC IT 49 relacionan (Mosquera, 2008), pero desafortunadamente a pesar de los esfuerzos hechos en investigación en la didáctica de las ciencias, en general se sigue apreciando una fuerte tendencia por parte de los docentes por orientar sus actividades desde modelos que hacen énfasis en la trasmisión y apropiación de conocimientos conceptuales asimilados por parte de los estudiantes. Si tenemos en cuenta los proceso y actividades cognoscitivas del sujeto, nos encontramos que el “aprendizaje de las ciencias es un proceso orientado hacia el registro y archivo de información procedente del mundo exterior” (Gallego, 1997, p.106). Un proceso que considera que la mente humana es un reflejo, una copia de la realidad externa del individuo, en una réplica circunstancial donde el estudiante de ciencias está limitado solo a la percepción de los fenómenos naturales, a la mecanización y transmisión de la información (Gallego, 1997). Un proceso orientado más, hacia la apropiación de conceptos científicos que al desarrollo de habilidades y actitudes propias del trabajo. Esta forma de enseñar y aprender ciencia acepta que el conocimiento no es cambiante, es estable y externo, donde el individuo solo por medio de los sentidos, se apropia de él, lo mecaniza y lo repite. Procedimiento sistemático y memorístico que le permite al docente, desde este paradigma, aceptar que el estudiante
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