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Universidad de La Salle Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle Maestría en Docencia Facultad de Ciencias de la Educación 1-1-2006 Factores que dificultan el aprendizaje de la química: la capacidad Factores que dificultan el aprendizaje de la química: la capacidad mental de los estudiantes y su relación con las preguntas de mental de los estudiantes y su relación con las preguntas de diferente demanda diferente demanda Fernando Gonzáles Maníos Universidad de La Salle, Bogotá Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/maest_docencia Citación recomendada Citación recomendada Gonzáles Maníos, F. (2006). Factores que dificultan el aprendizaje de la química: la capacidad mental de los estudiantes y su relación con las preguntas de diferente demanda. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/maest_docencia/135 This Tesis de maestría is brought to you for free and open access by the Facultad de Ciencias de la Educación at Ciencia Unisalle. 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C. 2006 FACTORES QUE DIFICULTAN EL APRENDIZAJE DE LA QUIMICA: LA CAPACIDAD MENTAL DE LOS ESTUDIANTES Y SU RELACIÓN CON LAS PREGUNTAS DE DIFERENTE DEMANDA FERNANDO GONZÁLEZ MANIOS Trabajo de grado presentado para optar por el título de Magíster en Docencia Director Dr. FIDEL ANTONIO CÁRDENAS SALGADO UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE EDUCACIÓN DIVISIÓN DE FORMACIÓN AVANZADA MAESTRÍA EN DOCENCIA BOGOTÁ 2006 Nota de Aceptación: _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ Firma del Presidente del Jurado _____________________________________ Firma del Jurado _____________________________________ Firma del Jurado Bogotá, D. C., Julio de 2006 A los alumnos, tanto a los que enseño personalmente como a quienes me han apoyado a salir adelante. A mi hija Maria Carolina A mis sobrinas Lorena Xiomara y Nicole- Alexandra. A todas las personas que han hecho posible alcanzar esta meta. A la memoria de nuestro compañero y amigo Aquileo Sánchez. AGRADECIMIENTOS Una vez más tuve la fortuna de beneficiarme de las interminables y generosas horas de trabajo de quienes me transmitieron sus conocimientos sobre este tema. Doy las gracias: Al Dr. FIDEL ANTONIO CÁRDENAS SALGADO, director del presente trabajo por sus valiosos aportes a mi formación como docente. A todos mis compañeros de la maestría quienes siempre me brindaron su amistad y colaboración. REGLAMENTO ESTUDIANTIL ARTÍCULO 95 Ni la universidad, ni el asesor, ni el jurado calificador son responsables de las ideas expuestas por el graduando. TABLA DE CONTENIDO RESUMEN INTRODUCCIÓN pág. 2 3 1. 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 2. 2.1 2.2 3. 4. 4.1 4.2 4.2.1 4.2.1.1 4.2.1.2 4.2.1.3 4.2.1.4 4.2.2 4.2.3 5. ANTECEDENTES DIFICULTADES DE APRENDIZAJE TEORÍA NEOPIAGETIANA Noción Piagetiana de esquema Noción de campo de activación “Un modelo predictivo para la educación en ciencias” Demanda Z de la tarea OBJETIVOS GENERAL ESPECÍFICOS HIPÓTESIS MUESTRA Y METODOLOGÍA MUESTRA METODOLOGÍA Instrumentos de recolección de datos Test de Figuras de Intersección (FIT) Test de los Dígitos Espaciados (DBT) Cuestionario del alumno Cuestionario del profesor Establecimiento de la demanda Z de la tarea Validación de las pruebas LOS RESULTADOS LOGRADOS DESDE EL PUNTO DE 7 7 10 11 12 14 15 17 17 17 18 19 19 19 21 21 23 23 26 27 29 30 5.1 6. 6.1 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.4 6.4.1 6.4.1.1 6.4.1.2 6.4.1.3 6.4.2 6.4.2.1 6.4.2.2 6.4.2.3 6.4.3 6.4.3.1 6.4.3.2 6.4.3.3 6.4.4 VISTA TEÓRICO EL CONCEPTO DE VALOR DE FACILIDAD RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD MENTAL M EL DESEMPEÑO DE LOS ESTUDIANTES EN LAS PRUEBAS DE CAPACIDAD MENTAL RENDIMIENTO ACADÉMICO DE LOS ESTUDIANTES EN LAS PRUEBAS DE DIFERENTE DEMANDA SEGÚN GRUPOS DE CAPACIDAD MENTAL Grupo de estudiantes de capacidad mental 8 Grupo de estudiantes de capacidad mental 7 Grupo de estudiantes de capacidad mental 6 Grupo de estudiantes de capacidad mental 5 PRUEBAS DE DIFERENTE DEMANDA Y SUS VALORES DE FACILIDAD Análisis de la primera prueba Grupo de capacidad mental 8 Grupo de capacidad mental 7 Grupo de capacidad mental 6 y 5 Análisis de la segunda prueba Grupo de capacidad mental 8 Grupo de capacidad mental 7 Grupo de capacidad mental 6 y 5 Análisis de la tercera prueba Grupo de capacidad mental 8 Grupo de capacidad mental 7 Grupo de capacidad mental 6 y 5 Análisis del examen final 30 32 32 33 34 34 36 37 38 39 40 42 43 44 45 46 47 48 49 51 52 53 54 6.4.4.1 6.4.4.2 6.4.4.3 6.4.5 6.4.5.1 6.4.5.2 6.4.5.3 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.6 6.6.1 6.6.1.1 6.6.1.2 6.6.1.3 6.6.1.4 6.6.1.5 6.6.1.6 6.6.1.7 6.6.2 6.6.3 Grupo de capacidad mental 8 Grupo de capacidad mental 7 Grupo de capacidad mental 6 y 5 Una visión global del curso Grupo de capacidad mental 8 Grupo de capacidad mental 7 Grupo de capacidad mental 6 y 5 EL RENDIMIENTO ACADÉMICO DE LOS ESTUDIANTES EXPRESADO EN LAS NOTAS SEGÚN LA ESCALA DE LA UNIVERSIDAD Y SU RELACIÓN CON LOS GRUPOS DE DIFERENTE CAPACIDAD MENTAL Grupo de estudiantes de capacidad mental 8 Grupo de estudiantes de capacidad mental 7 Grupo de estudiantes de capacidad mental 6 Grupo de estudiantes de capacidad mental 5 La nota final y los grupos de capacidad mental RESULTADOS CORRESPONDIENTES AL CUESTIONARIO APLICADO A LOS ESTUDIANTES Grado de dificultad de los subtemas Unidad 1 : Gases Unidad 2 : Enlace químico Unidad 3 : Fórmulas y reacciones Unidad 4 : Estequiometría Unidad 5 : Soluciones Unidad 6 : Equilibrio químico Unidad 7 : Equilibrio iónico Una síntesis de los tópicos mas difíciles Visión global del grado de dificultad de los 38 subtemas 55 55 56 58 59 60 60 63 63 65 66 67 68 71 72 72 74 75 78 79 82 84 86 88 6.6.4 6.6.5 6.6.6 6.6.7 6.6.8 6.6.9 6.7 6.8 7. 8. Grado de dificultad de las unidades Los temas más difíciles en el bachillerato Algunas razones porlas cuales los estudiantes consideran difícil el aprendizaje de la química Razones por las cuales los estudiantes seleccionaron esta carrera Expectativas de desarrollo personal Imaginarios de los estudiantes a cerca del aprendizaje de la química PREGUNTAS DE DEMANDA Z Y SUBTEMAS DE LAS UNIDADES DEL CURSO A LAS CUALES PERTENECEN ANALISIS DE ALGUNAS PREGUNTAS UNA ESTRATEGIA ALTERNATIVA PARA EL AULA DE CLASE CONCLUSIONES 90 91 95 97 98 99 101 102 111 114 BIBLIOGRAFÍA ANEXOS 116 119 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Modelo propuesto por Johstone y EI-Banna para explicar Ia capacidad mental M de un sujeto. Figura 2. Resultados teóricos para un estudiante y/o un grupo de estudiantes para una capacidad mental dada. Figura 3. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 8 en preguntas de diferente demanda para la prueba 1. Figura 4. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 7 en preguntas de diferente demanda para la prueba 1. Figura 5. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 6 en preguntas de diferente demanda para la prueba 1. Figura 6. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 5 en preguntas de diferente demanda para la prueba 1. Figura 7. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 8 en preguntas de diferente demanda para la prueba 2. Figura 8. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 7 en preguntas de diferente demanda para la prueba 2. Pág. 14 31 42 44 44 45 47 48 Figura 9. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 6 en preguntas de diferente demanda para la prueba 2. Figura 10. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 5 en preguntas de diferente demanda para la prueba 2. Figura 11. El comportamiento en los valores de facilidad en la pregunta de demanda 6, para las diferentes capacidades mentales en la prueba 3. Figura 12. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 8 en preguntas de diferente demanda para la prueba 3. Figura 13. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 7 en preguntas de diferente demanda para la prueba 3 Figura 14. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 6 en preguntas de diferente demanda para la prueba 3. Figura 15. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 5 en preguntas de diferente demanda para la prueba 3 Figura 16. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 8 en preguntas de diferente demanda en el examen final 49 49 51 52 52 53 54 55 Figura 17. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 7 en preguntas de diferente demanda en el examen final Figura 18. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 6 en preguntas de diferente demanda en el examen final Figura 19. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 5 en preguntas de diferente demanda en el examen final Figura 20. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 8 en preguntas de diferente demanda en la visión global del curso Figura 21. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 7 en preguntas de diferente demanda en la visión global del curso Figura 22. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 6 en preguntas de diferente demanda en la visión global del curso Figura 23. Representación gráfica del desempeño de los estudiantes con capacidad mental 5 en preguntas de diferente demanda en la visión global del curso 56 57 57 60 60 61 61 Figura 24. Variación de las notas a lo largo del semestre en los estudiantes de capacidad mental 8. Figura 25. Variación de las notas a lo largo del semestre en los estudiantes de capacidad mental 7. Figura 26. Variación de las notas a lo largo del semestre en los estudiantes de capacidad mental 6. Figura 27. Variación de las notas a lo largo del semestre en los estudiantes de capacidad mental 5 Figura 28. Representación gráfica de la nota final de los estudiantes en cada uno de los grupos de capacidad mental Figura 29. Representación gráfica de los grupos de capacidad mental y el promedio de las notas finales en cada uno de ellos. Figura 30. Ilustración del porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil cada uno de los subtemas de la unidad 1. Figura 31. Ilustración del porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil cada uno de los subtemas de la unidad 2. Figura 32. Ilustración del porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil cada uno de los subtemas de la unidad 3. 64 66 67 68 69 70 73 75 77 Figura 33. Ilustración del porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil cada uno de los subtemas de la unidad 4. Figura 34. Ilustración del porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil cada uno de los subtemas de la unidad 5. Figura 35. Ilustración del porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil cada uno de los subtemas de la unidad 6. Figura 36. Ilustración del porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil cada uno de los subtemas de la unidad 7. Figura 37. Porcentaje de estudiantes y subtemas calificados por ellos en la escala de difícil en cada una de las unidades Figura 38. Porcentaje de estudiantes y calificación asignada por ellos a todos los subtemas del curso de acuerdo a la escala presentada en el cuestionario Figura 39. Unidades que conforman el programa de química y el porcentaje de estudiantes que las calificaron de difícil Figura 40. Principales temas identificados por el grupo de estudiantes como de mayor dificultad en los cursos de química del bachillerato Figura 41. Razones por las cuales este grupo de estudiantes decidió dedicarse a estudiar Medicina Veterinaria 79 81 83 85 87 89 91 95 97 Figura 42. Presencia de expectativas de desarrollo personal y grado de satisfacción con la carrera Figura 43. Roles que como profesionales los estudiantes del curso ven para su futuro. Figura 44. Frecuencia de respuesta de algunas de las concepciones que el grupo de estudiantes tiene sobre el aprendizaje de la química. 98 99 100 LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Cantidad de figuras por cada clase o número de figuras del FIT Tabla 2. Síntesis de unidades y subtemas que constituyen el programa de química general del curso Tabla 3. Número de pruebas realizadas durante el semestre en el curso con su respectivo número de preguntas y su demanda Z Tabla 4. Distribución de los alumnos según su capacidad mental Tabla 5. Resultados académicos en las tres pruebas de diferente demanda y el examen final para los estudiantes de capacidad mental 8 Tabla 6. Resultados académicos en las tres pruebas de diferente demanda y el examen final para los estudiantes de capacidad mental 7 Tabla 7. Resultados académicos en las tres pruebas de diferente demanda y el examen final para los estudiantes de capacidadmental 6 Tabla 8. Resultados académicos en las tres pruebas de diferente demanda y el examen final para los estudiantes de capacidad mental 5 Tabla 9. Demanda Z establecida para cada una de las tres pruebas y el examen final realizadas en el curso Tabla 10. Valores de facilidad para las preguntas de diferente demanda en la prueba 1, según grupos de capacidad mental Tabla 11. Valores de facilidad para las preguntas de diferente demanda en la prueba 2, según grupos de capacidad mental Tabla 12. Valores de facilidad para las preguntas de diferente demanda en la prueba 3, según grupos de capacidad mental Tabla 13. Valores de facilidad para las preguntas de diferente demanda en 22 24 29 33 35 37 38 39 40 41 46 50 54 el examen final, según grupos de capacidad mental Tabla 14. Demanda establecida para cada una de las tres pruebas y el examen final en la visión global del curso. Tabla 15. Valores de facilidad para las preguntas de diferente demanda, en la visión global del curso, según grupos de capacidad mental. Tabla 16. El grupo de capacidad mental 8 y las notas expresadas en el sistema de calificación de la universidad. Tabla 17. El grupo de capacidad mental 7 y las notas expresadas en el sistema de calificación de la universidad. Tabla 18. El grupo de capacidad mental 6 y las notas expresadas en el sistema de calificación de la universidad. Tabla 19. El grupo de capacidad mental 5 y las notas expresadas en el sistema de calificación de la universidad. Tabla 20. Promedio de la nota final en cada uno de los grupos de capacidad mental. Tabla 21. Promedio de la nota del examen final en cada uno de los grupos de capacidad mental. Tabla 22. Porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil los subtemas correspondientes a la unidad 1. El estado gaseoso. Tabla 23. Porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil los subtemas correspondientes a la unidad 2. Enlace químico. Tabla 24. Porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil los subtemas correspondientes a la unidad 3. Fórmulas y reacciones. Tabla 25. Porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil los subtemas correspondientes a la unidad 4. Estequiometría. Tabla 26. Porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil los subtemas correspondientes a la unidad 5. Soluciones. Tabla 27. Porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil los subte más 58 59 63 65 67 68 70 71 73 75 77 78 81 83 correspondientes a la unidad 6. Equilibrio químico. Tabla 28. Porcentaje de estudiantes que calificaron de difícil los subtemas correspondientes a la unidad 7. Equilibrio iónico. Tabla 29. Subtemas difíciles para los estudiantes de acuerdo al porcentaje obtenido en cada unidad. Tabla 30. Temas de mayor dificultad para los estudiantes durante el curso, el bachillerato y según lo expresado por el profesor. Tabla 31. Porcentaje de estudiantes y calificación asignada para cada uno de los grados de la escalas Tabla 32. Porcentaje de estudiantes que consideraron de difícil las unidades Tabla 33. Subtemas de los que hacen parte las preguntas de diferente demanda en las tres pruebas y el examen final 85 86 87 89 91 101 LISTA DE ANEXOS Pág. Anexo A. Test de Intersección de Figuras (FIT) 120 Anexo B. Test de los Dígitos Invertidos (DBT) 125 Anexo C. Cuestionario del alumno 126 Anexo D. Cuestionario del profesor 127 RESUMEN Con el objetivo general de estudiar la relación entre la capacidad mental de los estudiantes y la demanda de la tarea como forma de explicación para las dificultades de aprendizaje en Química general que presentan los estudiantes de primer semestre de la Universidad de la Salle se llevo acabo el presente proyecto de investigación. En relación con el objetivo general se involucraron 37 estudiantes de Medicina Veterinaria. La metodología incluyó la aplicación del Test de la Figuras de Intersección, FIT, para establecer la capacidad mental de los estudiantes y el test de los Dígitos Invertidos e implico también la construcción de unos cuestionarios para la identificación de los temas de mayor dificultad aplicados a los estudiantes y el docente. También se constituyeron en instrumentos de recolección de datos las evaluaciones realizadas por el docente durante el semestre y la realización de entrevistas con los alumnos y docentes. El análisis de los resultados permite concluir que: estudiantes con alta capacidad mental tienden a ser mas exitosos en la resolución de tareas de aprendizaje de alta demanda en comparación con aquellos de menor capacidad mental; los temas de mayor dificultad identificados son: Enlace químico, estequiometría, soluciones, formulas y reacciones químicas y que la relación con las preguntas de diferente demanda, con los valores de sus demandas eran iguales o superiores a los valores más altos de la capacidad mental establecida y que, los temas a los cuales pertenecían coinciden con aquellos señalados como los de mayor dificultad, lo cual puede explicar por lo menos parcialmente los bajos valores de facilidad obtenidos. . 3 INTRODUCCIÓN Las dificultades de aprendizaje consisten en problemas para adquirir, descifrar o procesar signos e información que afectan el desempeño académico. Como fuente de dificultades en el aprendizaje Kempa (1991), plantea que la tarea o tareas deben ser analizadas con el fin de poder comprender que componentes de la misma generan la dificultad y cuáles son las exigencias, que implica su realización comparada con la capacidad de manejo de información del estudiante en términos del procesamiento de la información. Las dificultades de aprendizaje pueden tener causas diversas, tal puede ser el caso de la naturaleza misma de la materia que se estudia, en este caso la química, disciplina que combina la abstracción con la abundancia de material fáctico, hacen que las dificultades se presenten. Esto no significa que sea la única causa, la mayoría de ellas son el resultado de factores externos al aula, como son los socioeconómicos, los familiares y otros de difícil actuación por parte del profesor. Y factores internos, como falta de interés en las actividades escolares, reducidas a memorización y repetición de libros de texto, los tipos de evaluación, el papel del profesor, la imagen deformada de ciencia, la falta de una adecuada metodología de estudio y otros sobre los cuales puede incidir el profesor. Con base en éstos planteamientos, cuando se considera la relación entre la capacidad de manejo de información y la demanda de la tarea como origen de las dificultades de aprendizaje se hace relación a la teoría Neopiagetiana de Pascual Leone (1970), quien afirma, que la capacidad de memoria de trabajo es diferente para cada persona y el número de unidades de información para trabajar simultáneamente tiende a caer dentro del rango de 7±2 unidades. Sí el número de unidades de información requerida para desarrollar una tarea de aprendizaje 4 excede la capacidad de memoria de trabajo del estudiante, entonces la tarea no puede ser resuelta y el aprendizaje pueda que no se presente o no se dé. En relación con lo anterior se planteó este trabajo el cual está enmarcado dentro del proyecto de investigación denominado DIFICULTADES DE APRENDIZAJE EN QUIMICA: CARACTERIZACIÓN Y BÚSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA SUPERARLAS” y cuyo objetivo general es el establecer posibles relaciones entre la capacidad mental M de los estudiantes y la demanda Z de la tarea como probables factores de dificultad en el aprendizaje de la química en estudiantes de un curso de primersemestre de la Facultad de Medicina veterinaria de la Universidad de La Salle. Kempa (1991) ha insistido en la explicación y necesidad de encontrar las causas de los bajos rendimientos de los estudiantes, puesto que los resultados conducirán hacia acciones e intervenciones pedagógicas con las que se podrá reducir o eliminar dichas dificultades, con esta investigación se trataba de identificar los temas de química general que presentan mayor dificultad de aprendizaje para los estudiantes y explicar estos en términos de la capacidad mental, y su relación con la demanda de la tarea, como factor que pueda generar dificultades de aprendizaje. Los resultados obtenidos en esta investigación puedan ser aprovechados tanto por docentes como por los estudiantes y así contribuir a que el proceso de enseñanza - aprendizaje de la química sea mucho más enriquecedor. Para este estudio, incluyó el diseño y la adecuación de un cuestionario para la caracterización de los estudiantes, la elaboración de un cuestionario para los docentes, así como de la aplicación del test de figuras de intersección (FIT) y el test de los dígitos invertidos (DBT) para la determinación de la capacidad mental M de los estudiantes, como instrumentos de recolección de datos. 5 Cualquiera que sea la causa y el origen de las dificultades de aprendizaje, es un hecho conocido que los estudiantes que dejan la escuela secundaria e ingresan a la Universidad, al enfrentarse en su carrera al estudio de la química, unos más que otros, presentan dificultades para su aprendizaje en general y en particular para ciertos temas. Tales dificultades se manifiestan principalmente en bajo rendimiento académico, poco interés por su estudio, repitencia y una actitud pasiva en el aula. ¿Por qué los estudiante tienen dificultades para aprender algunos temas más que otros?, ¿Qué relación existe entre las dificultades de aprendizaje, la desmotivación y la pasividad de los alumnos en las clases de química?, son algunas de las preguntas que en este contexto ameritan la búsqueda sistemática de respuestas. La investigación en este campo en el mundo, ha logrado caracterizar y establecer una serie de temas de química acerca de los cuales la mayoría de estudiantes que se encuentran por primera vez con ellos, e incluso muchos de los docentes, tienen dificultades para su aprendizaje, es el caso de la estequiometria, la interpretación confusa de la representación simbólica de las reacciones químicas, el equilibrio químico, las reacciones de oxidación reducción y la estequiometria con soluciones entre otros; ¿Tienen los estudiantes de la facultad de Medicina veterinaria de la Universidad de La Salle dificultades externas de aprendizaje con estos mismos temas?, ¿Cuáles son los tópicos más frecuentes que presentan dificultades para la mayoría de los estudiantes?, ¿Qué estrategias han desarrollado los alumnos para enfrentar con éxito estos y otros temas de química?, son otras preguntas que se adicionan a las ya mencionadas. Muchas dificultades de aprendizaje tienen origen tanto interno como externo al estudiante, y muchas de las dificultades están mas allá de una posible acción de los docentes e incluso de la Universidad, como es el caso de las de origen genético y algunas de origen económico y social, por ejemplo, este trabajo se circunscribe a aquellas de origen externo, como es la naturaleza de la química, que son susceptibles de establecer y caracterizar. 6 De aquí que el problema a desarrollar en esta investigación sea el de determinar algunas dificultades de aprendizaje en química, derivadas de la relación entre la capacidad mental del estudiante y la demanda de la tarea en un curso de química general de primer semestre de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de la Salle; y si una excesiva demanda de los ejercicios de química comparada con una determinada capacidad mental de un estudiante, interfiere con un buen aprendizaje de la asignatura por parte de los estudiantes. Investigadores como, Pascual Leone (1967) a través de su teoría Neopiagetiana, explica en términos de pensamiento y retención de información algunas dificultades de aprendizaje que se presentan en estudiantes de ciencias. La teoría Neopiagetiana, se interesa por la capacidad mental del individuo, de su habilidad para resolver problemas y las estrategias que utiliza para entender una tarea cognitiva dada. Postula también que, la capacidad mental está determinada por la edad y los estados de madurez del individuo. Esta investigación busca fundamentalmente resaltar y caracterizar los temas de química general, que presentan una mayor dificultad de aprendizaje para un curso de estudiantes de primer semestre de la facultad de Medicina veterinaria de la Universidad de La Salle y explicar, por lo menos en parte, las causas de tales dificultades en términos de la relación entre capacidad mental de los alumnos y la demanda de la tarea. De esta reflexión surgió la siguiente pregunta de investigación: ¿Los ejercicios de química planteados en la enseñanza de la Química General en primer semestre a nivel superior, están de acuerdo con la capacidad mental del estudiante?. 7 1. ANTECEDENTES 1.1 DIFICULTADES DE APRENDIZAJE El estudio de las dificultades de aprendizaje, estuvo dominado por el modelo medico y fue definido como resultado de una disfunción neurológica orgánica. Esta explicación genero estudios a localizar las causas precisas de los trastornos de aprendizaje, pero fueron muy escasas las aportaciones reales y eficaces. La crisis del modelo Médico para la búsqueda de explicaciones de las dificultades de aprendizaje, dio inicio al predominio de la psicología conductista, como el fundamento teórico dominante en su estudio ( Escoriza 1998). Desde el punto de vista ecológico, el estudio de las dificultades conduce a conceptualizar el ambiente de forma adecuada, reconocer su naturaleza dinámica en integración con el individuo. Las primeras aportaciones se centran en el análisis de sus principales componentes como el medio físico, componentes humanos, programación y estructuración de las actividades y como una segunda línea de profundización, se centra en la necesidad de que el entorno escolar no se estructure a espaldas de los cambios sociales y políticos, sino que como objetivo la educación tenga en cuenta su carácter funcional, adaptativo y dinámico en una sociedad en continúa transformación. La teoría cognitiva, ha sido la más influyente en las dificultades de aprendizaje, al tratar de explicarlos en términos de discapacidades observadas en el funcionamiento de los procesos cognitivos básicos, y se presenta en la persona que poseen un déficit básico identificado en los procesos psicológicos como la memoria, la atención y la percepción ( Escoriza 1998). 8 La memoria es un mecanismo de grabación, archivo y clasificación de la información haciendo posible su recuperación posterior. Estructuralmente la memoria se compone de dos almacenes básicos: uno para el almacenamiento de los conocimientos previamente aprendidos y otro para la información que están en fase de procesamiento. Usualmente se denominan memoria de corto plazo y memoria de largo plazo ( Escoriza 1998). En la Memoria de Corto Plazo (MCP), se almacena cantidades limitada de información por un periodo breve de tiempo, silos itemes almacenados en la MCP no reciben un procesamiento posterior desaparecen en aproximadamente veinte segundos. Sin embargo, otros procesos que tienen lugar en la MCP hacen pensar que esta opera como una memoria de trabajo que cumple funciones de comparación y de combinación de la información que se recibe con la que esta almacenada en la Memoria a Largo Plazo (MLP), la cual es recuperada y llevada a la MCP de manera que la unidadde información se mezclen con otra y pueda ser así reconocida en forma de representaciones mentales estructuradas. En este sentido, la MCP, donde sé sitúa la memoria de trabajo, juega un papel fundamental en el procesamiento de la información procedente tanto de los sentidos como de la memoria a largo plazo ( Escoriza 1998). La Memoria de Largo Plazo (MLP) se considera como el almacén de capacidad ilimitada de la información ya conocida. Conviene señalar que muy poca de la información contenida en esta, es copia exacta de la información percibida, se trata más bien de interpretaciones que el sujeto ha elaborado basándose en sus conocimientos almacenados. La explicación de las dificultades de aprendizaje con base en los procesos de memoria se centra también en la discapacidad de las personas con dificultades de aprendizaje para organizar la información relacionada con la memoria en el empleo de los procesos de control en el procesamiento. Adicionalmente hay 9 alguna evidencia que permite afirmar que los problemas de aprendizaje pueden ser causados por la dificultad en transferir la información desde la memoria de corto plazo a la de largo plazo ( Escoriza 1998). La teoría del procesamiento humano de la información plantea que, las dificultades de aprendizaje son causadas por la discapacidad de la persona para organizar sus habilidades de pensamiento y enfocar de forma sistemática sus tareas de aprendizaje ( Escoriza 1998). El objetivo de esta teoría es el de tratar de explicar cómo la información es procesada y cómo es almacenada, es decir, cómo explica el procesamiento y la representación de la información. El procesamiento de la información, se resume en los siguientes aspectos: • Capacidad limitada de procesamiento al nivel de memoria a corto plazo (cantidad limitada de información durante un tiempo limitado, aproximadamente 30 segundos), o memoria de trabajo (sistema de memoria en el que tiene lugar el procesamiento de la información). En este sistema la información es objeto de un procesamiento voluntario, controlado y consciente: construcción consciente del conocimiento. • Desarrollo de estrategias de procesamiento: estrategias destinadas a organizar, codificar y recuperar la información. • Aplicación de estrategias para el control del procesamiento: la metacognición ha sido definida como el conocimiento y regulación de los procesos cognitivos. El control ejecutivo de la información dirige el flujo de pensamiento, controla los procesos cognitivos durante el aprendizaje y determina que tipo de información está siendo procesada ( Escoriza 1998). 10 Un factor importante aquí es que el espacio de esta memoria es bastante limitado, por lo tanto una sobrecarga de esta no deja espacio para pensar y organizar, y muchas veces el aprendizaje o no se da o tiene poco éxito ( Johnstone 1984). En cuanto al segundo componente, representación del conocimiento, hace referencia a los esquemas de conocimiento como las unidades organizativas más adecuadas. El proceso de construcción del conocimiento es un proceso guiado por los esquemas del conocimiento. Dicha teoría se basa en el principio cognitivo de que el factor personal más importante, que influye en la capacidad de aprendizaje de una persona es lo que ya sabe. Esta teoría es básicamente, una teoría a cerca de cómo el conocimiento está representado en la memoria y a cerca de cómo esta representación facilita su empleo en la construcción de nuevos significados ( Escoriza 1998 ). 1.2 TEORÍA NEOPIAGETIANA Pascual-Leone (1989) considera que las estructuras cognoscitivas de los estadios, como modelo de transición entre estas, son principios aceptables, pero deben ser transformados en constructor cuantitativos, en términos de capacidad de almacenamiento y procesamiento de información. Pascual Leone, citado por Carretero (1984), parte de la noción Piagetiana de esquema y tras un análisis empírico sobre respuestas a tareas Piagetianas, concluye que existe una correlación entre el numero de esquemas que los niños son capaces de coordinar y la edad requerida para resolver la tarea. Partiendo del concepto de esquema, Pascual Leone (1984) propone el constructo espacio M o espacio mental y el constructo operador M, que es la energía mental capaz de activar los esquemas. Como resultado de este análisis de tareas. 11 Pascual Leone llega a proponer, un valor exacto de M para cada estadio o subestadio de desarrollo respecto del rendimiento de los niños. Pascual-Leone además plantea que, el marco estructural en que se coordinan los esquemas es el espacio M. El operador M es una energía mental que puede utilizarse para activar los esquemas, que además se activan con cierta fuerza que depende de factores como: la cantidad de indicios presentes en el campo psicológico del sujeto que funciona como desencadenantes del esquema; cuanto mayor sea la prominencia de un conjunto de indicios, tanto mayor será la fuerza de activación del esquema que desencadenan; de igual manera el grado de atención del sujeto, cuanto mayor sea la atención ante un conjunto de indicios, tanto mayor será el peso del esquema que desencadenan ( Carretero 1984). 1.2.1 Noción Piagetiana de esquema. Los esquemas, son las unidades de información que se utilizan y se almacenan para ampliar el conocimiento y producir una respuesta. Cada sujeto posee un conjunto de esquemas que pueden ser cognitivos, motores y afectivos. Entre los primeros pueden distinguirse los esquemas figurativos, los operativos y los ejecutivos ( Pascual-Leone 1970). Los figurativos se utilizan en situaciones como el reconocimiento de imágenes. Los operativos llevan a cabo la elaboración de las transformaciones, es decir, son representaciones internas que pueden aplicarse a los esquemas figurativos para entender los cambios que se producen en el medio. Los ejecutivos son representaciones internas equivalentes a las estrategias que se utilizan para resolver un problema ( Pascual-Leone 1970). Todos estos esquemas se caracterizan por poseer dos componentes, uno desencadenante y otro efector. El primero consiste en una serie de características 12 que producirán la aplicación del esquema y el segundo se refiere a las consecuencias inmediatas que se producen al haber activado el esquema. 1.2.2 Noción de campo de activación. Consiste en el conjunto de esquemas que posee el sujeto y que son activados por la situación. Es decir, a menudo el medio nos presenta estímulos que activan una serie de esquemas debido a su identidad o similaridad con sus componentes desencadenantes. Sin embargo, no todos los esquemas que son activados llegarán a aplicarse. Sólo lo harán aquellos que posean una mayor fuerza asimiladora o peso de activación. Estos factores reciben también el nombre de operadores constructivos y son los responsables de los procesos internos del sujeto ( Pascual-Leone 1970). Estos operadores pueden ser de varios tipos, entre los que está el operador A, de naturaleza afectiva, operador C de aprendizaje de contenido, operador L de aprendizaje lógico-estructural, operador E relacionado con los fenómenos perceptivos, y operador M el cual puede definirse como una cantidad limitada de energía mental que puede utilizarse para activar los esquemas relevantes o como una especie de memoria en la que pueden colocarse los esquemas relevantes para la tarea ( Pascual-Leone 1970). A partir del conocido artículo de Miller publicado en 1958, el mágico número de 7 ± 2, se piensa que los sujetos humanos no pueden mantener en la memoria de corto plazo mucho más de 7 dígitos, siete palabras o siete signos cualquiera sin que, o bien realicen alguna actividad para recordarlos más eficazmente, como repetirlos o relacionarlos significativamente de alguna manera, o bien perdamosbuena parte de ellos ( Pascual-Leone 1970). La teoría Neopiagetiana de Pascual Leone sostiene que, desde el final del periodo sensoriomotor hasta la adolescencia, el desarrollo cognitivo consiste, entre otras 13 cosas, en un aumento del llamado espacio mental M de forma que cada dos años el sujeto adquiere la capacidad de utilizar un esquema más. De esta manera el espacio mental o las unidades de información que el sujeto puede manejar simultáneamente es 1 a los 3 años, 2 a los 5 años, 3 a los 7 años, 4 a los 9 años, 5 a los 11 años, 6 a los 13 años y 7 a los 15 años de edad ( Pascual-Leone 1970). Los planteamientos de este autor han sido ampliados y modificados por él mismo y sus colaboradores ( Pascual-Leone 1967). particularmente en el sentido de determinar cuantitativamente el parámetro M, para lo cual se emplea del Test de las Figuras de Intersección, FIT, y el Test de los Dígitos Invertidos DBT ( Case 1972, El-Banna 1987, Cassels 1984, Scardamalia 1977). Con los planteamientos de la teoría Neopiagetiana, es posible buscar explicaciones para las dificultades que presentan los estudiantes en la adquisición y dominio de nuevas habilidades, en términos de: • La aplicación de una estrategia razonable pero muy simplificada. • Una sobrecarga de instrucciones en la memoria de trabajo. • Una insuficiente familiarización con las operaciones básicas requeridas para resolver el problema. Los correctivos pedagógicos tendientes a eliminar estas dificultades serían: diagnosticar la estructura incorrecta, mostrar por qué es inadecuada y formular otra mejor; disminuir la carga de la memoria de trabajo minimizando la información y aumentar la práctica de las operaciones básicas. Estas operaciones básicas dependen de cada campo en el cual se encuentra formulada la tarea y por lo tanto varían con el contexto de la química en este caso. Los procedimientos anteriores parecen aplicables a la resolución de cualquier tarea, independientemente de que ésta se refiera a desarrollo cognitivo, literatura o cualquier otro ítem de asignaturas convencionales. 14 1.2.3 “Un modelo predictivo para la educación en ciencias”. Los estudios de Alex H. Johnstone ( Johnstone y El-Banna 1986), lo llevaron a publicar en 1986 un artículo en el cual presentaba un modelo, que tuvo sus orígenes en los trabajos que realizó conjuntamente con Kellet ( 1980) y Wham (1982, 1984, 1997 ) a finales de la década del 70 y comienzos del 80. Con este modelo presentado en la figura 1, Johnstone intenta explicar el éxito y/o el fracaso de los estudiantes en su proceso de aprendizaje, teniendo en cuenta las limitaciones asociadas con la capacidad mental de los alumnos, en aspectos referentes básicamente a la Química. En este modelo, el espacio M aparece compuesto por dos espacios X y Y, donde X es el espacio donde se mantiene y procesa la información, y Y representa el espacio de las estrategias, los trucos y las técnicas que el sujeto emplea para el procesamiento. Figura 1. Modelo propuesto por Johnstone y El-Banna para explicar la capacidad mental M de un sujeto ( 1986 ) Es necesario tener en cuenta que, el espacio M no esta compuesto por dos sistemas diferentes. El modelo significa que para un estudiante, el espacio M, que 15 es constante, es el espacio total de pensamiento, de retención de la información y también donde se procesa. De esta manera el espacio M consta de la suma de dos componentes X y Y. Si un estudiante, por alguna razón, tiene que sostener una gran cantidad de información, es posible que ocupe todo su espacio M y le quede muy poco espacio para procesarla y por tanto, se le dificulta la producción de una respuesta satisfactoria a la situación de aprendizaje. Es necesario además, tener presente que fuera del conocimiento, existen por lo menos otros tres factores que confluyen simultáneamente en una situación interactiva: la demanda de la tarea, el espacio limitado de pensamiento y retención de información del alumno y la estrategia que el alumno pueda usar. El modelo de Johnstone, fundamentado en la teoría del procesamiento de información, ha sido empleado para interpretar el rendimiento académico en un gran número de estudiantes ( Johnstone y El-Banna 1986), reorganizar el trabajo práctico en el laboratorio ( Johnstone y Wham 1982), estudiar algunos factores psicológicos individuales tales como la percepción de campo y su influencia en el aprendizaje de la Química ( Abbas Al-Naeme, 1989), como posibles factores externos del estudiante a partir de los cuales se puede dar cuenta de algunas de sus dificultades de aprendizaje. 1.2.4 Demanda Z de la tarea. Pascual-Leone, además del operador M, ha introducido un análisis dimensional, esto es, la evaluación de la demanda Z de la tarea. La demanda Z puede ser definida como el número máximo de pasos que el sujeto debe movilizar o activar simultáneamente en el curso de la ejecución de una tarea ( Niaz 1988). Para determinar la demanda Z de la tarea en ejercicios de química se deben tener en cuenta, según Case citado por Niaz (1989), los siguientes pasos: 16 1. Identificar el objetivo de la tarea a ser desarrollada. 2. Trazar o planear una serie de pasos por los que un sujeto podría alcanzar este objetivo. Una técnica útil para realizar esto es ejecutar la tarea uno mismo y enlistar la secuencia de operaciones que uno llevó a cabo para alcanzar dicho objetivo. 3. Teniendo organizado la serie de pasos hipotéticos que conducirían a la respuesta correcta, el próximo paso es comparar esta serie de pasos hipotéticos con el desempeño mostrado en realidad por los sujetos. 4. Habiendo verificado la serie de pasos planteados contra el rendimiento real del sujeto, uno puede querer modificar la serie de pasos que uno ha hipotetizado y volver a través de los paso 1 al 3. 17 2. OBJETIVOS 2.1 GENERAL Establecer las posibles relaciones entre la capacidad mental M de los estudiantes y la demanda Z de la tarea como uno de los factores que dificultan el aprendizaje de la química en estudiantes de primer semestre de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de la Salle. 2.2 ESPECÍFICOS • Determinar la demanda Z de las preguntas que forman parte de las diferentes evaluaciones realizadas a través del curso y analizar sus posibles relaciones con los valores de la capacidad mental M de los estudiantes, establecida mediante la aplicación del test de intersección de figuras (FIT) y el test de los dígitos espaciados (DBT). • Caracterizar, los temas que presentan mayor dificultad de aprendizaje para los estudiantes, a través de un cuestionario diseñado, elaborado y aplicado para tal efecto, tanto a estudiantes como a profesores de química. • Proponer a partir de los resultados anteriores alternativas pedagógicas y/o didácticas que desarrolladas en el aula contribuyan a superar las dificultades encontradas. 18 3. HIPÓTESIS Siguiendo los lineamientos trazados por Johnstone y El-Banna (1986) la hipótesis a investigar como base de las dificultades de aprendizaje, se formula en los siguientes términos: Establecido el espacio de pensamiento y retención de información M de un alumno, frente a un interrogante de demanda Z el estudiante tendrá éxito sí Z ≤ X; si Z > X el estudiante no tendrá éxito en la tarea a menos que haya aprendido a operar sobre Z en Y mediante estrategias, conocimiento previo u otros mecanismos para disminuir la demanda. Cabe anotar sin embargo, que cuando se tiene Z ≤ X solo se cumple una condición necesaria para el aprendizaje más no suficiente, pues se acepta que existen otros factores tales como las ideas previas, la actitud, la motivación, las condiciones ambientales y la naturaleza propia de la química entre otros,que también afectan el rendimiento académico. El espacio M o capacidad mental, aparece formado por dos áreas X y Y; X representa el espacio donde se mantiene y procesa información y, Y representa el espacio de las estrategias, trucos y técnicas para el procesamiento de la misma. 19 4. MUESTRA Y METODOLOGÍA 4.1 MUESTRA Para el desarrollo de esta investigación se trabajó con un curso de química general de primer semestre facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad La Salle. El curso estuvo integrado por 43 estudiantes de los cuales 6 se retiraron y 37 llegaron hasta el final del semestre; 16 de estos alumnos eran mujeres y 21 hombres, 35 de ellos tenían una edad entre 16 y 20 años, 1 entre 26 y 30, y otro era mayor de 36 años, el promedio de edad fue de 18 años. De los 43 estudiantes, 7 eran repitentes y los otros 36 nuevos. 4.2 METODOLOGÍA Para el cumplimiento del objetivo propuesto, someter a prueba la hipótesis formulada y lograr la caracterización de los temas que presentan mayor dificultad, se propuso las siguientes etapas: aprestamiento o preparación de la investigación, desarrollo del proyecto propiamente dicho, evaluación y procesamiento de los resultados y la presentación del trabajo final. En relación con el enfoque metodológico, el proyecto se ajusta a los protocolos propios de la investigación en educación en ciencias ( Abbas Al-Naeme 1989, 1987; Johnstone, H. A. y EL-Banna H. 1986) y podría ubicarse como una investigación de tipo descriptivo e interpretativo en la cual se hace uso de instrumentos de recolección de datos cuantitativos y cualitativos ( Creswell 2002). 20 La etapa de aprestamiento implicó: la adaptación y preparación de los instrumentos de recolección de información: el Test de los Dígitos Espaciados, DBT, el Test de las Figuras de Intersección, FIT, la elaboración del cuestionario de caracterización de los estudiantes que tomaron parte en la investigación lo mismo que la elaboración del cuestionario del profesor, así como también la entrevista con el docente de la asignatura para que se comprometiera decididamente a facilitar la aplicación de los instrumentos a los estudiantes, a suministrar los diferentes tipos de pruebas escritas que se realizarían durante el semestre, junto con el programa correspondiente, las notas globales de los estudiantes y el texto del examen final. Los instrumentos utilizados para la recolección de los datos en esta investigación, acerca de la capacidad mental de los estudiantes, son considerados instrumentos ampliamente estandarizados y aplicados en el área de investigación del aprendizaje en Química (Johnstone y El-Banna 1986, Johnstone y Wham 1982, Niaz 1988, Niaz 1989, Niaz 1996, Case y Globerson 1987). El desarrollo del proyecto, implicó establecer el espacio de pensamiento y retención de información M de los participantes, mediante la aplicación de la prueba de los dígitos espaciados y la prueba de las Figuras de Intersección; la aplicación del cuestionario de caracterización de los alumnos, así como del cuestionario del profesor, el acompañamiento en el desarrollo del curso particularmente en lo referente a la evaluación del rendimiento escolar recolectando las evaluaciones a lo largo del semestre junto con el examen final y las notas definitivas. La etapa de evaluación y análisis, consistió en la organización y confrontación, de las diferentes pruebas de evaluación practicadas por el docente para establecer su respectiva demanda y el procesamiento de los datos obtenidos a partir del cuestionario de caracterización de la muestra. 21 4.2.1 Instrumentos de recolección de datos. Desde el punto de vista teórico, los instrumentos empleados para establecer la capacidad mental, M, de un individuo o grupo de individuos, deben tener las siguientes dos características: exigir de parte del sujeto retener o memorizar transitoriamente información y operar mentalmente sobre ella, es decir procesar esa información. El Test de las Figuras de Intersección FIT, y el Test de los Dígitos Invertidos DBT, que se describen a continuación, cumplen estos dos requerimientos y por eso se usan para tal propósito. 4.2.1.1 Test de intersección de figuras (FIT). La versión de este test utilizada en este trabajo consta de 36 ítems y tres ejemplos introductorios. Este test consiste en dos grupos de figuras geométricas simples organizadas uno a la izquierda y otro a la derecha, como puede observarse en el anexo A pagina 120. En el grupo de la derecha las figuras están separadas mientras que en el de la izquierda están superpuestas de tal manera que existe un área común dentro de todas ellas. La idea es buscar el punto de intersección de dichas figuras y sombrearlo o rellenarla. Para desarrollar este test se tienen que tener en cuenta algunas recomendaciones como son: • Las figuras de la izquierda pueden diferir en tamaño o posición comparadas con las de la derecha, pero son semejantes en forma y proporción. • En algunos casos en el grupo de la izquierda aparecen figuras extras que no están en el grupo de la derecha y que no tienen un área común de intersección, estas actúan como distractores que tratan de desorientar. • El área común de intersección debe ser claramente sombreada. En total se encuentran en este test 36 figuras distribuidas de la siguiente manera: 22 Tabla 1. Cantidad de figuras por cada clase o número de figuras del FIT. Clase (N° de figuras) Cantidad 2 5 3 5 4 6 5 5 6 5 7 5 8 5 Total 36 Para el desarrollo del test no se puso tiempo límite para realizarlo, sino que se dejo para que los alumnos lo terminaran en el tiempo que necesitaran, este período osciló finalmente entre los 25 y los 45 minutos. Para establecer el desempeño de un estudiante en el test, se determina el número de grupos de figuras, cuya intersección se haya identificado con éxito en cada clase y luego, se establece la clase para la cual el alumno haya tenido el mayor éxito; de esta manera, el desempeño de un alumno está dado por la clase más alta en la cual haya tenido éxito en la identificación de la intersección de todos menos uno de los grupos de figuras (Pascual-Leone 1967). Por este procedimiento se obtuvieron los valores de la capacidad mental analizados en los resultados de esta investigación. Para calificar este test y obtener el valor de capacidad mental M se procedió de la siguiente manera: la clase (número de figuras) es el que da el valor de M, significa que, si un estudiante realizó correctamente la intersección de las figuras hasta la clase 6 y en la clase 7 no marcó adecuadamente o se salió demasiado del punto de intersección, entonces el valor de capacidad mental M es 6. 23 4.2.1.2 Test de los dígitos espaciados (DBT). Este test consiste en un ejercicio de dos partes, en la primera se trabaja con dígitos hacia delante y en la segunda con dígitos invertidos. En ambos casos el test se administra desde una grabadora para evitar interferencias derivadas de los códigos secundarios de la comunicación propios de quien lo administra entre ellos la entonación. El enunciado de los dígitos debe hacerse con una velocidad de un dígito por segundo, sin agruparlos, dejando caer el tono de la voz al pronunciar el último dígito de cada serie, para que el estudiante sepa que hasta allí llega cada serie. El número de la serie indica el número de dígitos de un ítem. Así por ejemplo la serie 3 tiene 3 dígitos, la serie 5 tiene 5 dígitos, la serie7 tiene 7 dígitos etc. Para cada serie existen dos grupos de dígitos como se observa en el anexo B pagina 125. En el test de los dígitos hacia delante las series van desde 3 hasta 10, y en el de las dígitos invertidos van desde 2 hasta 8. El test de los dígitos hacia delante consiste en que después de escucharel último número de cada serie el estudiante los escribe en el mismo orden en que los escuchó. El test de los dígitos invertidos consiste en que después de escuchar los números hay que invertirlos mentalmente y luego escribirlos de izquierda a derecha, es decir, que si la serie es 719 se debe escribir 917. En el primer caso se obtiene una medida de la memoria de corto plazo, capacidad de una persona para retener una determinada cantidad de información, mientras que en el segundo caso se obtiene además, información sobre la capacidad de procesar esa información para producir una respuesta. 4.2.1.3 Cuestionario del alumno. Se diseñó y elaboró específicamente un cuestionario para recoger información personal de los participantes, su trayectoria académica, temas de mayor dificultad encontrados en el curso y posibles causas a 24 las cuales aducen sus dificultades de aprendizaje. En el anexo C pagina 126 se presenta la copia de este instrumento. El cuestionario está dividido en 5 partes con sus respectivas subdivisiones. En la primera están todas las unidades que constituyen el programa con sus respectivos subtemas que se vieron durante el semestre, de conformidad con el syllabus del curso suministrado por el profesor. En total se encontraron, como se resume en la tabla Nº 2. 7 unidades y 38 subtemas, estos debían ser calificados de acuerdo a la siguiente escala: 5. Muy difícil 4. Difícil 3. Ni difícil ni fácil 2. Fácil 1. Muy fácil Con la misma escala se obtuvo el grado de dificultad tanto para los subtemas como para los temarios de las unidades. Tabla 2. Síntesis de unidades y subtemas que constituyen el programa de química general del curso. Unidades N° de subtemas 1 5 2 7 3 5 4 5 5 7 6 5 7 4 Total 38 25 En la segunda parte del cuestionario se le pregunta al estudiante por los temas que representaron la mayor dificultad en el bachillerato, y se deja un espacio para que él los escriba. En la tercera parte, se presentan 13 afirmaciones que hacen relación a razones por las cuales se les puede atribuir la dificultad del curso de química durante el semestre. Cada ítem debía ser calificado de acuerdo a la siguiente escala: 5. Totalmente de acuerdo. 4. De acuerdo. 3. Ni de acuerdo ni en desacuerdo. 2. En desacuerdo. 1. Totalmente en desacuerdo. Adicionalmente y en forma de pregunta abierta, se les preguntó a los estudiantes por otras razones diferentes a las anteriores, por las cuales el curso de química se les había dificultado. La cuarta parte se subdivide en tres ítems así: uno en el cual se pregunta a los participantes por algunas razones por las cuales seleccionó la carrera, en otro por las expectativas de desarrollo personal y en un último se pide elaborar una pequeña descripción de lo que se imaginaban ellos van a ser sus funciones dentro del campo profesional de su carrera. Se espera relacionar esta información con los desempeños obtenidos por los estudiantes pues es bien conocido y generalmente aceptado que la motivación del ser humano es fundamental para el aprendizaje ya que existe una gran relación entre el interés y la motivación con el desempeño de los estudiantes en una carrera. En la última parte se le presenta al alumno una serie de 6 afirmaciones que hacen relación a formas de pensar a cerca del aprendizaje de la química para que 26 escogiera una de estas. Adicionalmente se daba la opción de escribir otra si de pronto no compartía ninguna de las presentadas. Otros detalles del cuestionario se pueden observar en el anexo C pagina 126. Una vez elaborado el cuestionario se envió a los profesores que hacían parte del proyecto, para que lo revisaran, lo analizaran e hicieran las observaciones que consideraran pertinentes en lo que puede considerarse como un proceso de validación por expertos en química. En la elaboración del cuestionario participaron además del director de tesis, otros estudiantes que trabajan en el campo de las dificultades de aprendizaje dentro del proyecto de investigación marco. 4.2.1.4 Cuestionario del profesor. Como se muestra en el anexo D pagina 127, la primera parte contiene los mismos subtemas y unidades que en el cuestionario del alumno para que el docente los calificara con la misma escala presentada a los estudiantes teniendo en cuenta su experiencia en la docencia de la química a través de los años. El cuestionario también contemplaba la oportunidad de que el profesor indicara si algún tema no se había visto o si no se había alcanzado a desarrollar durante el semestre. Esta información en el análisis de datos permite excluir de dicho análisis aquellos temas marcados como no vistos o no contemplados en el periodo académico. Estas dos opciones son debido a que para la construcción del cuestionario se tomaron en cuenta los tres syllabus de los cursos que hacían parte del proyecto marco. En la segunda parte se pide al profesor escribir en orden de prioridad los temas con los cuales él consideraba que los estudiantes llegaban con deficiencias del bachillerato. En la tercera parte se encuentran 11 afirmaciones que hacen relación a razones por las cuales se dificulta el aprendizaje de la química de los alumnos, para que el docente los calificara de acuerdo a la escala observada en el respectivo anexo. 27 En la cuarta parte se encuentran 6 afirmaciones con relación a algunas formas de pensar a cerca de la enseñanza de la química para que el docente marcara aquella con la cual estuviera mas de acuerdo, además de un espacio para que si tenía otra forma de pensar diferente a las anteriores la pudiera escribir. Se encuentran otros 3 numerales en esta misma sección que indagan sobre los recursos que utiliza el maestro como fuentes de información, las formas de trabajo en el aula y sobre las formas de evaluar en la práctica docente. Otros detalles con respecto al cuestionario pueden observarse en el anexo D pagina 127. Así mismo, se constituyeron en instrumentos de recolección de datos las evaluaciones y el texto del examen final utilizados por el docente en el desarrollo del curso, en cuanto fueron la base para establecer la demanda de la tarea que posteriormente se contrastaron con la capacidad mental de sus autores, los estudiantes integrantes del curso. Finalmente las notas globales de final de curso se consideraron también como un instrumento de recolección de información. A partir de las evaluaciones realizadas, se establecieron tres pruebas, con diferente número de preguntas a las cuales se les estableció su demanda, así mismo, al cuestionario del examen final del curso se le estableció la demanda para cada una de las preguntas. Las pruebas parciales dan información acerca del progreso de los estudiantes durante el desarrollo del curso, mientras que el examen final proporciona información acerca de desempeño global de los estudiantes en el mismo. En la sección correspondiente a la discusión de los resultados del curso se describen otros aspectos particulares cada una de las pruebas. 4.2.2. Establecimiento de la demanda Z de la tarea. Se define desde el punto de vista del sujeto y está relacionado con el problema o tarea a resolver. La demanda, Z, de una tarea, se cuantifica como el número máximo de esquemas 28 que el sujeto tiene que activar simultáneamente a lo largo de un proceso de atención en el curso de ejecución de la misma. Para el establecimiento de la demanda Z de las diferentes preguntas de las pruebas realizadas durante el semestre se siguieron los siguientes pasos: • El autor del proyecto, escogió las preguntas que a su juicio representaran diferentes grados de dificultad en cada una de las pruebas y estableció el número máximo de pasos que él consideraba necesarios para resolver cada uno de estos ejercicios. • De la misma manera,el autor estableció los pasos necesarios para realizar los mismos ejercicios escogidos pero ya orientado por el director del proyecto, los planteamientos teóricos, el concepto de demanda y los procedimientos establecidos para tal efecto. Véase la sección de determinación de la demanda Z según Case citado por Niaz (1989). • El director de la tesis revisó y complementó lo realizado en los dos pasos anteriores. • Realizado lo anterior se escribió un solo texto con la demanda de cada una de las preguntas analizadas y se envió al autor involucrado en la investigación marco para su respectivo análisis, y así determinar finalmente la demanda Z. • De esta manera para establecer la demanda de la tarea se tuvo en cuenta los procedimientos recomendados por la literatura y el trabajo colectivo del investigador principal y el autor de este trabajo. 29 4.2.3 Validación de las pruebas. Una vez definida las preguntas del curso para cada una de las pruebas, el proceso de validación de las mismas se hicieron con relación a su contenido y su demanda. Para tal propósito, se constató que las preguntas correspondieran efectivamente a los temas objeto de trabajo en el aula de conformidad con el respectivo Syllabus presentado para el curso en lo que se considera la validez de contenido. Finalmente, es preciso dejar claro que el término syllabus hace relación a los contenidos globales de un curso de química general estructurado en términos de unidades. Estas unidades a su vez, están integradas por temas. En relación con la validez de la demanda, ésta fue propuesta de conformidad con su concepción teórica y método establecido (Johnstone y El-Banna 1986, Johnstone y Wham 1982,Johnstone 1997). De esta manera las pruebas con sus preguntas y su respectiva demanda Z se sintetizan en el siguiente cuadro. Tabla 3. Número de pruebas realizadas durante el semestre en el curso con su respectivo número de preguntas y su demanda Z En la tabla número 3 se relaciona el número de evaluaciones realizadas en el curso, numero de preguntas para cada una de ellas y sus respectivas demandas. 30 Como se observa en la misma, en el curso se establecieron 3 pruebas parciales y el examen final, así mismo, estas pruebas incluyeron preguntas que van desde demanda 3 hasta demanda 12. 5. LOS RESULTADOS LOGRADOS DESDE EL PUNTO DE VISTA TEÓRICO 5.1 EL CONCEPTO DE VALOR DE FACILIDAD, vf Como punto de referencia para el análisis de los datos correspondientes a esta parte, en la figura 2, se presentan los resultados esperados desde el punto de vista teórico. Como puede observarse en la figura mencionada, en ella se representan las relaciones entre la demanda de la tarea, en los términos definidos en el marco teórico y un valor de facilidad, como se define en seguida, para diferentes valores de la capacidad mental. Se ha definido un valor de facilidad, Vf, igual a: Vf = n /nt. donde n representa el número de estudiantes que respondieron correctamente la pregunta, es decir que tuvieron éxito en la solución de la tarea y nt es el número total de estudiantes que debían responderla, para analizar el desempeño de los grupos en las distintas pruebas, conformadas por preguntas de diferente demanda. Como ilustración de este procedimiento, el valor de facilidad de una pregunta que sea respondida correctamente por 10 de 30 estudiantes, es igual a: Vf = 10 /30 = 0.33. Por un procedimiento semejante al anterior se determinaron los valores de facilidad para las distintas preguntas de las pruebas y el examen final del curso. De conformidad con el modelo de Johnstone 1986, los resultados teóricos esperados para el desempeño de los estudiantes en las pruebas de diferente demanda (Johnstone y EL-Banna 1986), se representan en la figura 2. 31 Figura 2. Resultados teóricos para un estudiante o un grupo de estudiantes para una capacidad mental dada. 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 2 3 4 5 6 7 8 Dem anda Z Va lo re s d e fa ci lid ad , V f M = 5 M = 6 M = 7 Como se aprecia en la figura 2, estudiantes cuya capacidad mental es 5 tienen un desempeño alto en aquellas preguntas de demanda menor o igual a este valor, es decir los valores de facilidad para estas preguntas se acercarían a 1,00, sin embargo, este desempeño disminuiría rápidamente en la medida que la demanda de la pregunta es superior a 5. De la misma manera, estudiantes con capacidades mentales 6 y 7 presentarían resultados semejantes, a menos que tuvieran o hubiesen desarrollado estrategias de procesamiento de información que les permitieran operar sobre la demanda de la pregunta para reducirla, en estos últimos casos, los valores de facilidad de las preguntas tenderían a ser nuevamente altos. Así mismo, el poco éxito, bajos valores de facilidad para una prueba, podrían explicarse a partir de la carencia de estrategias de procesamiento de información, la aplicación de estrategias inadecuadas por parte del sujeto para resolverlas, o una demanda excesiva de la pregunta para una capacidad mental dada. Otros resultados esperados se derivan de la aplicación del análisis de los programas de química general, el cuestionario de caracterización de los alumnos y que han de conducir a una clasificación de temas de mayor dificultad en química general y sus posibles explicaciones. 32 6. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS En concordancia con la metodología propuesta, al grupo objeto de este trabajo se le aplicó el Test de los Dígitos Espaciados (DBT) y el Test de las Figuras de Intersección (FIT) que en su conjunto permitieron establecer una medida de la capacidad mental de los participantes. Para su presentación y análisis, los resultados están ordenados así: en primer lugar se describe lo concerniente al análisis de la capacidad mental y sus relaciones con el rendimiento académico en las pruebas de diferente demanda, para lo cual, se presenta una tabla seguida por figuras con los valores de facilidad correspondientes a las preguntas de cada una de las pruebas según los grupos de capacidad mental. De igual manera, sé grafican y se comentan los resultados provenientes de la aplicación del cuestionario de caracterización de los estudiantes y los tópicos de química de mayor dificultad. Y, se hace un análisis de acuerdo al resultado de las notas finales presentadas por los estudiantes en relación con su capacidad mental M. 6.1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD MENTAL M Para el establecimiento de la capacidad mental M de los estudiantes se tomó el valor más alto obtenido entre el test de los dígitos espaciados (DBT) y el test de las figuras de intersección (FIT). Por ejemplo, si en la FIT obtuvo un puntaje de 7 y en el DBT obtuvo 6, se dejó como valor de la capacidad mental 7 en razón de que el rendimiento de los estudiantes en estas dos pruebas, contrario a lo usual, fueron muy dispersos. 33 6.2 EL DESEMPEÑO DE LOS ESTUDIANTES EN LAS PRUEBAS DE CAPACIDAD MENTAL En la tabla 4, se resumen los resultados correspondientes a la capacidad mental de los estudiantes de acuerdo al criterio anterior. Tabla 4. Distribución de los alumnos según su capacidad mental. CAPACIDAD MENTAL M FRECUENCIA M = 8 10 M = 7 7 M = 6 3 M = 5 1 M = 4 10 M = 3 6 Total de estudiantes 37 De conformidad con los datos de la tabla 4 se observa una tendencia hacia los valores más altos de la capacidad mental, en efecto, el 61 % de los estudiantes se agrupan alrededor de valores de capacidad mental 7 y 8. Para efectos del análisis entre la capacidad mental del estudiante y las preguntas de diferente demanda, solamente se tendrán en cuenta aquellos estudiantes cuya capacidad mental es de cinco o más, por lo tanto, de los 37 estudiantes referenciados en la tabla anterior se excluyen 16, diez estudiantescon M = 4 y seis estudiante con M = 3, debido a que sus capacidades mentales son inferiores a 5. El análisis que se desarrolla a continuación corresponde a 21 estudiantes. Los otros 16, como se mencionó anteriormente, han sido excluidos debido a sus valores bajos obtenidos en la valoración de la capacidad mental. Algunas razones 34 para este bajo desempeño en el test pueden deberse a una carencia de entendimiento de las instrucciones del ejercicio antes que a la posesión de una capacidad mental tan baja. En el caso de los estudiantes con capacidad mental 4, uno perdió la asignatura y los otros la aprobaron con una nota satisfactoria de 3.0. La de capacidad mental 3, corresponden a estudiantes como, una madre de familia, que debido a problemas familiares y económicos perdió al final la materia y los demás estudiantes presentaron un desinterés por la materia y la carrera y al final la perdieron . En estos dos casos, se puede notar que la baja capacidad mental está asociada a un bajo rendimiento académico, sin embargo, no puede afirmarse que sea esta la única causa del desempeño de estos estudiantes. 6.3 RENDIMIENTO ACADÉMICO DE LOS ESTUDIANTES EN LAS PRUEBAS DE DIFERENTE DEMANDA, SEGÚN GRUPOS DE CAPACIDAD MENTAL 6.3.1 Grupo de estudiantes de capacidad mental 8. Como lo muestra la tabla 5, el número de estudiantes con capacidad mental 8 fue en total de 10, de los cuales 9 pertenecían al grupo de estudiantes nuevos y 1 al grupo de repitentes, este último designado con él numero 10 en la tabla 5. Los alumnos identificados con los números 3 y 8 perdieron la materia. Los alumnos 2 y 7 contestaron correctamente 19 preguntas de las 23 analizadas, marcadas con un signo mas (+) en la tabla 5, en los dos casos la pregunta que no fue respondida acertadamente correspondió a una de demanda Z igual a 7 y 8 marcadas con signo menos (-) en la misma tabla. El estudiante 1 contesta a 17 de las 23 preguntas, las cuales correspondieron a valores de diferente demanda. 35 De esta manera, existe una relación entre la capacidad mental M, el desarrollo de las tareas con demandas Z bajas y el rendimiento del grupo de estudiantes. Tabla 5. Resultados académicos en las tres pruebas de diferente demanda y el examen final para los estudiantes de capacidad mental 8. Alumno No. 5 6 7 8 10 12 9 10 10 10 4 5 6 7 8 3 4 6 6 7 7 8 9 1 + + - - + + + + - + + + + - + + + + + - + + - 2 + + - + + + + + + + + + + - + - + + + + + - + 3 + - - + + - - - - + + + + - + - + - + - + - + 4 + + - + + + + - - + - - + + + + - - + + + - + 5 + - + - + + - + - + - - + - + - + - + - + - - 6 + + - - + - - - - + + - + - + - + + - + - - + 7 + + + - + + + + - + + + + - + - + + + + + + + 8 + + - - - - - - - + + - + - + - + - + - + - + 9 - - - - - - + - - + - - + - + - + - - - + - + 10 + + - - - - - - - + - - + - - + + - + - + + - Demanda Z Evaluacion 3 Demanda Z Examen final Demanda Z Evaluacion 1 Demanda Z Evaluacion 2 Continuando con el análisis, los estudiantes 8, 9 y 10 respondieron correctamente las preguntas 7, 9 y 10 las cuales están marcadas con el signo mas (+) en la tabla 5. Así mismo, los alumnos 3, 5 y 6 respondieron respectivamente 11 y 12 preguntas, de las cuales se encuentran valores de diferente demanda, desde la más baja hasta la más alta. En la tabla 5, se observa que el éxito mas alto en las respuestas de estas pruebas se presentó para aquella pregunta de demanda baja, que hacen referencia al subtema de cálculos y medidas; dentro de estas preguntas se solicitaba la conversión de una unidad de temperatura a otra. Así mismo se puede observar, que el bajo éxito corresponde a las preguntas de demanda alta particularmente en las de demanda 8, 10 y 12 que hacen referencia a la unidad de estequiometría, en estas preguntas se solicitaba calcular la fórmula o masa molecular de un compuesto, la composición porcentual, al igual calcular las fórmulas empírica y molecular de un compuesto; las respuestas evidencian las dificultades que esta 36 unidad plantea al alumno, que son las que se acercan al valor de capacidad mental 8 al cual pertenece este grupo de estudiantes. Así mismo, al calcular el porcentaje de preguntas contestadas correctamente, se tiene que este grupo de capacidad mental 8, obtuvo un 56% bien respondida. 6.3.2 Grupo de estudiantes de capacidad mental 7. De acuerdo a la tabla 6, fueron 7 los estudiantes los que corresponden a este grupo de capacidad mental 7, de los cuales los números 3 y 5 eran repitentes. De estos el número 2 al finalizar el curso perdió una vez mas la asignatura, teniendo que repetirla por tercera vez; así mismo fue el que menos preguntas contestó correctamente dentro de este grupo de estudiantes, nueve preguntas en total de las 23 planteadas resaltadas con el signo mas (+) en la tabla. De otro lado, se observa que el mayor éxito obtenido en las respuestas de esta prueba se presento para aquellas preguntas de demanda baja. De la misma manera, se puede observar que el menor éxito corresponde a las preguntas de demanda alta. En total, el porcentaje de preguntas contestadas correctamente por este grupo de capacidad mental 7 fue de 53%, presentándose una disminución con respecto al grupo anterior. 37 Tabla 6 Resultados académicos en las tres pruebas de diferente demanda y el examen final para los estudiantes de capacidad mental 7. Evaluación 1 Evaluación 2 Evaluación 3 Examen final Alumno No. Demanda Z Demanda Z Demanda Z Demanda Z 5 6 7 8 10 12 9 10 10 10 4 5 6 7 8 3 4 6 6 7 7 8 9 1 + + - + + - - - - + + + - - + - + - + - - + + 2 + + - + - - - - - + + - - - + - + - + + - - - 3 + - - + - + + - - + - + - - - + + - + - - + + 4 + + - + - - - - - + + + + - + + + + + + + + + 5 + + - + + + + - - + + - + + + + + - + + + - + 6 - - - + - - - - - + - - + - + - + - + - + - - 7 - - - + - - + - - + + + + + - + + - + + - + + 6.3.3 Grupo de estudiantes de capacidad mental 6. Son 3 estudiantes en total los que corresponden a este grupo de capacidad mental 6, de los cuales los números 1 y 2 al finalizar el curso perdieron la asignatura; así mismo se puede observar, fueron quienes menos preguntas respondieron de las 23 planteadas, representadas con el signo mas (+) en la tabla 7. En la misma tabla, se observa que el menor numero de aciertos en las preguntas de estas pruebas se presento para aquellas de demanda baja, que hacen referencia al subtema de cálculos y medidas; así mismo es necesario recordar que este tema ha sido tratado también en física y por lo tanto, se esperaba obtener mejores resultados. El otro estudiante identificado con el numero 3 pertenecía al grupo de los estudiantes nuevos; fue el estudiante que respondió 17 preguntas de las 23 planteadas las cuales se resaltan con el signo mas en la misma tabla. Así mismo, se observa en la misma tabla que las preguntas mas respondidas correspondieron a las de demanda alta, las demás preguntas fueron contestadas con menor éxito. Para este grupo de estudiantes de capacidad mental 6, el porcentaje de preguntas contestadas correctamente fue de 54%, siendo mayor que el porcentaje del grupo anterior, M=7. 38 Tabla 7. Resultados académicos en las tres pruebas de diferente demanda y el examen final para los estudiantes de capacidad mental 6. Alumno No. 5 6 7 8 10 12 9 10 10 10 4 5 6 7 8 3 4 6 6 7 7 8 9 1 - - - - - - - - - + - + + - + - + - + - - + + 2 + - - + + - + - - + - - + - + - + - + - + + + 3 + - - - + - + + - + + + + + + + + + + - + + + Demanda Z Evaluacion 3 Demanda Z Examen final Demanda Z Evaluacion 1 Demanda Z Evaluacion 2 6.3.4 Grupo de estudiantes de capacidad mental 5. En este grupo formado por un estudiante, el rendimiento en cada una de las preguntas de diferente demanda fue mayor que en el grupo anterior, se observa aquí
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