Edith Herrera  San Martín, 

Universidad Bio-Bio; Octava región Chile,   eherrera@ubiobio.cl

Universidad Bio-Bio; Octava región Chile, isanchez@ubiobio.cl  

RESUMEN

Este articulo tiene como finalidad evaluar la potencialidad e impacto del uso de los diagramas Uve en el proceso de enseñar y aprender a partir de contexto reales, utilizado como instrumentos de mediación meta-cognitiva, que favorece el desarrollo de habilidades de indagación científica y la construcción del conocimiento para un aprendizaje significativo en estudiantes de Escuelas Rurales, de Educación General Básica, de la Provincia de Ñuble, Chile. El diagrama Uve se adaptó para trabajar sistemáticamente los contenidos  de fuerza y movimiento a partir del contexto rural de los  estudiantes, con el fin de favorecer: el desarrollo de habilidades cognitivas, la construcción del conocimiento necesaria para captar aprendizaje significativo y la interacción entre la estructura conceptual y la procedimental. Los resultados obtenidos muestran cambios significativos en las variables en estudio. 

Palabras claves: Diagramas Uve, aprendizaje significativo, habilidades de indagación científica,  fuerza y movimiento

THE GOWIN`S VEE AS A TOOL FOR LEARNING AND SKILLS EVALUATION OF INQUIRY IN THE UNIT OF FORCE AND MOTION

ABSTRACT

This article has purpose to evaluate the impact of the use of the Vee diagram in the process of teaching and learning from context royal, used as instruments of mediation meta/cognitiva, that favors the development of skills of scientific investigation and the construction of the knowledge for a meaningful learning with students of Rural Schools of General Basic Education, from Ñuble's Province, Chile. The Vee diagram adapted to work the contents of force and movement from the rural context of the students, in order it favors: the development of cognitive skills, the necessary construction of the knowledge to catch meaningful learning, the interaction between the conceptual structure and the procedural one. The obtained ones show significant changes in the variables in study.

Key words: V de Gowin Diagram, Meaningful Learning; Strength and Movement, Scientific inquiry abilities.

Introducción

Uno de los componentes fundamentales de la enseñanza de las ciencias lo constituyen los trabajos prácticos del laboratorio mediante los cuales los estudiantes tienen la oportunidad de entrar en contacto con los procesos científicos inherentes a las ciencias. La curiosidad, el interés y la motivación de los alumnos ante las experiencias prácticas representan útiles oportunidad para desarrollar habilidades de indagación científica y permiten realizar ciencia escolar, acercándoselos a la  forma como trabajan los científicos.

Según Ramos (2009) es necesario rescatar las actividades experimentales en la educación científica, debido a que entre sus funciones destacan: (a) concreción y comprensión de conceptos, leyes y teorías de alto grado de abstracción; (b) desarrollo de habilidades y destrezas motoras en el manejo de instrumentos de medición; (c) accionar de procesos cognitivos como: observación, comparación, clasificación, análisis, síntesis, seguir instrucciones, inferencias, razonamiento hipotético-deductivo, toma de decisiones y solución de problemas y; (d) activación de procesos mentales de orden superior.

Desde hace ya un par de décadas algunos docentes se han preguntado si los estudiantes realmente disfrutan con lo que hacen en las clases de ciencia. Desde entonces y hasta ahora las respuestas no han sido satisfactorias y el número de personas que se preocupa acerca de este problema se ha ido haciendo cada vez mayor. En la actualidad, un enfoque que está surgiendo con fuerza, propicia la enseñanza contextualizada. La idea es que si se enseñara en el contexto del mundo real, el aprendizaje sería significativo (Sánchez, Moreira y Caballero, 2011).

La tarea del docente pasa por propiciar aquéllas situaciones que conducen a un aprendizaje eficaz, estas situaciones son los nuevos conocimientos y son ellas las que dan sentido a los conceptos, pero para dominarlas, el sujeto necesita de sus conocimientos previos que quedarán más elaborados en función de esas situaciones en las cuales son usados. Es ésa la interacción que caracteriza el aprendizaje significativo (Ausbel; Novak y Henesian; 1983; Novak y Gowin, 2005), pero en una óptica de progresividad y complejidad (Moreira, 2006; Caballero, 2008).

El rol que asume el  profesor de ciencias como mediador, para ayudar a los alumnos en su aprendizaje es fundamental en la medida que proponga estrategias didácticas innovadoras que le permitan a los estudiantes obtener y construir significados, que  estos a su vez sean coherentes y coincidentes con el cuerpo de conocimiento de las  ciencias  que él posee, por lo que se ha considerado utilizar la Uve de Gowin, “como instrumento de aprendizaje significativo, debido a la potencialidad integradora que presenta como recurso didáctico diseñado para ayudar a los estudiantes y profesores a captar el significado de los materiales que se van a aprender, puesto que permite la interacción entre desarrollo metodológico, conceptual y epistemológico del conocimiento científico”(Novak y Gowin; 1988). Es además un método de aprendizaje que capacita al alumno para las actividades de indagación dentro de la ciencia, siendo una herramienta eficaz de auto-evaluación para el alumno (Moreira, 2010). 

La  propuesta del uso del diagrama V Gowin (escudero y Moreira, 1999), busca innovar el aprendizaje de ciencias naturales en 7º básico y pretende demostrar que, partiendo de preguntas indagatorias en  los conceptos de Fuerza y Movimiento planteados como problemas reales del contexto rural del estudiante, se logra generar aprendizaje y progresar en procedimientos científicos de: plantear hipótesis a un problema, identificación de variables, registro y organización de datos e inferencia a un problema.

Autores como, Campanario (2000, 2001) recomiendan el uso de esquemas como instrumentos metacognitivos en el aprendizaje de la ciencia, ya que el alto nivel de abstracción y reflexión exigido para su elaboración implica la activación de complejos procesos de pensamiento.

Según Barriga y Hernández (1999) los conceptos clave, resúmenes, ilustraciones, Mapas Conceptuales, Redes Semánticas, entre otros, son estrategias que permiten la representación gráfica de los esquemas de conocimiento puesto que integran conceptos, proposiciones y explicaciones. Bajo este criterio, los Mapas Mentales y la V de Gowin pueden ser considerados como estrategias de aprendizaje significativo.

Esta investigación se justifica  puesto que se  enmarca en la dimensión dada por el  Ajuste Curricular de Ciencias Naturales  propuesto por el MINEDUC (2009), que se refiere a desarrollar, en el sector de ciencias naturales las habilidades de razonamiento y saber-hacer involucradas en la búsqueda de respuestas acerca, del mundo natural, basadas en evidencias científicas y  que  estimulen a los estudiantes a razonar y reflexionar sobre lo que observan y conocen.

Referentes teóricos

El modelo indagatorio para enseñar y aprender de las ciencias está orientado a facilitar que los estudiantes adquieran y desarrollen las habilidades y destrezas adecuadas para construir, en forma participativa y activa, los conocimientos planteados en el currículo. Con el modelo indagatorio, los estudiantes aprenderán contenidos y procesos científicos que los acercan a trabajar como los científicos. En ese sentido, una de sus características más notables es su orientación a superar uno de los problemas más frecuentes en la enseñanza tradicional de las ciencias en el aula: la tendencia a ofrecer respuestas a preguntas que los estudiantes nunca se han planteado.

Esta propuesta metodológica no es una “novedad” en la enseñanza de las ciencias: desde hace ya un par de décadas se desarrollan programas en Francia y Estados Unidos, y en otros países del mundo. Así, desde mediados de la década de los 80, tanto la Academia de Ciencias de Francia como el Centro Nacional de Recursos Científicos de Estados Unidos han desarrollado programas para el mejoramiento de la enseñanza de las ciencias a nivel de las escuelas. Las teorías e ideas del constructivismo y aprendizaje significativo, entre otras, han sido la base para implementar, esta metodología, en más de 30 países. En todos los casos, la premisa de trabajo ha sido siempre la misma: “La mejor manera de aprender ciencia es haciendo ciencia”.

La metodología indagatoria para el aprendizaje de las ciencias se basa en que, para lograr aprendizajes realmente significativos y duraderos en los estudiantes, éstos deben, entre otras cosas: a) Interactuar con problemas concretos; b) Los problemas deben ser significativos e interesantes para los estudiantes; c) Ser capaces de hacer sus propios descubrimientos y d) Construir de manera activa su aprendizaje.

En toda actividad indagatoria se parte de una situación-problema, una pregunta respecto de un fenómeno concreto que sea interesante de ser analizado e investigado. Una vez que se formula la pregunta, el estudiante elabora sus propias explicaciones para responderla a fin de dar una primera respuesta (hipótesis) desde sus conocimientos e intuiciones, lo cual para ser verificada, necesita ser puesta a prueba para poder confirmarla o desmentirla; para ello, el estudiante debe realizar una experiencia concreta que le permita saber si su hipótesis es correcta o no. Despues el estudiante analiza la experiencia realizada, compara sus resultados con su respuesta original y, si su respuesta no concuerda con los datos obtenidos, corrige y reelabora su respuesta que, al ser obtenida a partir de  una experiencia concreta, le permite resolver nuevos problemas y plantearse nuevas interrogantes relacionadas con la experiencia realizada.

La propuesta del modelo indagatorio implica que el aula se transforme y en ella se genere un nuevo clima en el que los roles tanto de docentes como de estudiantes estén orientados a favorecer e incentivar la reflexión, la participación, el debate organizado, el respeto a sus pares, y el reconocimiento de los aportes respaldados por evidencias.

Las clases de ciencias con la metodología de indagación están estructuradas con base en el ciclo del aprendizaje, una secuencia de cuatro fases recurrentes: focalización, exploración, reflexión y aplicación. En una clase típica, los estudiantes piensan en un problema, comparten sus ideas, se hacen preguntas y predicen resultados  (focalización); realizan observaciones, experimentan y registran sus resultados (exploración); analizan la relación entre sus predicciones y los resultados observados (reflexión), y utilizan el aprendizaje recientemente adquirido para resolver un problema nuevo (aplicación). En todo momento se les estimula a comunicar sus ideas y experiencias, así como a aprender de otros.

El enfoque de la enseñanza de las Ciencias  denominado “la Ciencia como interrogación” o “el aprender haciendo” plantea dos tipos de actividades que ofrecen ricas oportunidades para desarrollar la iniciativa y la creatividad científica: el trabajo experimental y la resolución de problemas. En esta situación, es necesario que también se produzcan cambios metodológicos. La elaboración de hipótesis, el diseño y ejecución de experimentos y el análisis de los resultados, serían los aspectos más relevantes de este enfoque metodológico. La elaboración de las hipótesis, en particular, juega un papel fundamental en el trabajo del científico y cabe suponer que también en el del estudiante. La confrontación de las ideas previas con los resultados obtenidos al intentar aplicarlos en situaciones dadas, puede producir “conflictos cognitivos” que desencadena una modificación conceptual profunda.

Grandy y Dulch, (2007) esquematizan las acciones que debería realizar un alumno, para que progresivamente pueda desarrollar habilidades en el proceso de indagación científica: se implica (participa, propone) en preguntas con un enfoque científico; responde cuestiones dando prioridad a la evidencia; formula explicaciones a partir de las evidencias; relaciona las explicaciones con el conocimiento científico; comunica y justifica explicaciones; es capaz de elaborar críticas apropiadas de explicaciones; Puede criticar sus propias explicaciones; puede construir cuestionarios para discriminar entre explicaciones; puede reflexionar sobre el hecho de que a veces hay múltiples explicaciones y no una respuesta definitiva.

El programa de Educación en Ciencias Basado en la Indagación (ECBI), considera como fundamental que en toda situación de aprendizaje indagatorio se den los siguientes elementos: i) Que el aprendizaje se refiera a una situación que tenga sentido y sea interesante; ii) Partir de las ideas y conceptos de los propios estudiantes; iii) Generar situaciones de aprendizaje con base en experiencias concretas; iv) Generar hipótesis y predicciones antes de realizar los experimentos; v) Recoger y sistematizar información de las experiencias realizadas; vi) Contrastar las ideas originales y los resultados de las experiencias; vii) Introducir nuevo conocimiento, a través de lecturas guiadas o investigaciones bibliográficas; viii) Sistematizar lo aprendido y ponerlo por escrito; ix) Aplicar el conocimiento adquirido en situaciones nuevas, o en el diseño de nuevos procedimientos o experiencias.

Con la finalidad de integrar la teoría con la práctica en el aprendizaje significativo de ciencias naturales con estudiantes de enseñanza básica es que se propone en esta investigación utilizar el diagrama en Uve, como técnica utilizada para aprender a aprender (a partir del planteamiento de interrogantes sobre el  mundo real).

La metodología de indagación científica afirma que el estudiante construye de forma activa su propio conocimiento, inmerso en el medio social en el que se desenvuelve y a partir de sus conocimientos previos. El diagrama Uve ofrece todos los elementos necesarios para desarrollar las acciones indagatorias señaladas por Grandy y Duschl, (2007) y sigue todas las propuestas entregadas desde la ECBI, de modo  que los alumnos puedan utilizar este diagrama como recurso de aprendizaje  y de investigación de las materias de estudio, que le permita conectar los conocimientos previos, plantear interrogantes, las cuales pueden llegar a conceptualizarse, para de lograr un conocimiento general y abstracto de los mismos, para utilizar el conocimiento y aplicarlo a nuevas situaciones y de este modo lograr un aprendizaje significativo.

Los diagrama en UVE del conocimiento,  aprendizaje significativo y el desarrollo de habilidades de indagación.

La técnica heurística de la Uve fue inventada por Gowin (1981) como una estrategia para resolver un problema o para entender un procedimiento, ha sido aplicada en educación básica, educación media y en la universidad. Gowin propone la Uve como una herramienta para ser empleada al analizar  críticamente un trabajo de investigación, entender un experimento en el laboratorio, en una enseñanza dirigida para promover un aprendizaje significativo, así como “extraer” el conocimiento de tal forma que pueda ser utilizado en la resolución de problemas.

Según Guardián y Ballester, (2011) la  Uve de Gowin es una técnica heurística y metacognitiva que ilustra y facilita el aprendizaje a través de los elementos teóricos y metodológicos que interactúan en el proceso de la construcción del conocimiento, para la solución de un problema.

Por lo anterior, la Uve de Gowin es considerada como una técnica utilizada para aprender a aprender (y a pensar). Se trata de un diagrama en forma de V, en el que se representa de manera visual la estructura del conocimiento. El conocimiento se refiere a objetos y acontecimientos del mundo. Aprendemos algo sobre ello formulándonos preguntas en el marco de conjuntos de conceptos organizados en principios (que nos explican cómo se comportan los objetos y fenómenos) y teorías. A partir de los cuales podemos planificar acciones (experimentos) que nos conducirán a responder la pregunta inicial.

Novak, (1982) demuestra que los mapas conceptuales y los diagramas Uve influyen positivamente en la enseñanza, el aprendizaje, el currículo y el medio, y estos cuatro elementos, junto con los sentimientos y la actuación, forman parte de cualquier experiencia educativa significativa.

Los diagrama Uve están ideados como una herramienta heurística que interrelaciona el saber, el saber hacer y el saber ser; es decir, los contenidos relacionado con los conceptos, procedimientos y actitudes (competencias científicas), y además permite integrar el conocimiento cotidiano con el científico, logrando ser considerada altamente significativa. (Ausubel, Novakl y Hanesián, 1983; Novak y Gowin, 1988; Barriga y Hernández, 1999; Sánchez, 1999; Ontoria, 2001).

Autores como Anta (2001), han desarrollado investigaciones relacionadas con la utilidad de los esquemas y específicamente con los diagramas Uve en diferentes disciplinas, niveles educativos y espacios académicos nacionales e internacionales. Todos coinciden en destacar la utilidad de esta herramienta en el desarrollo cognitivo y meta/cognitivo de los estudiantes.

Belmonte (2004), en España lo ha aplicado, modificando la Uve de Gowin a sus necesidades, para la enseñanza de alumnos de secundaria en asignaturas como literatura, para él, la Uve de Gowin en su versión original es una técnica demasiado compleja para alumnos de secundaria por lo cual la modificó, y González (2008) en el nivel de educación superior, en la educación ambiental. Al igual que en el modelo de Gowin, la numeración que se ha asignado en la Uve de Gowin sugiere el orden a seguir por los alumnos en el proceso de construcción de las nuevas ideas o conocimientos.

Para Moreira (2006), el aprendizaje significativo es un proceso a través del cual una misma información se relaciona, de manera no arbitraria y sustantiva (no literal), con un aspecto relevante de la estructura cognitiva del individuo. Así, el aprendizaje significativo se caracterizaría por la interacción, no una simple asociación, entre aspectos específicos y relevantes de la estructura cognitiva y las nuevas informaciones.

Novak (1982), por su parte explica que si los contenidos no son relevantes en la estructura cognitiva del individuo, la información nueva debe adquirirse de memoria. Esto es, cada fragmento o unidad de conocimiento se almacena arbitrariamente en la estructura cognitiva y se produce sólo aprendizaje memorístico: la información nueva no se asocia con los conceptos existentes y por ello se olvida con mayor facilidad. Sin embargo, cuando  esta  nueva información se relaciona con algún aspecto ya existente en la estructura cognitiva del individuo, de forma arbitraria, la nueva información aprendida va dando lugar a cambios modifican las estructuras cognitivas y se produce un proceso que conduce al aprendizaje significativo.

Una de las condiciones para que ocurra el aprendizaje significativo, afirma Moreira (2006), es que el material a ser aprendido sea relacionable (o incorporable) a la estructura cognitiva del aprendiz, de manera no arbitraria y no literal. Un material con esa característica sería un material potencialmente significativo. En este material se debería considerar, además, dos factores muy importantes: su propia naturaleza, y su naturaleza en relación con la estructura cognitiva del aprendiz.

El aprendizaje significativo supone cuestionamiento y requiere la implicación personal de quien aprende, es decir, una actitud reflexiva hacia el propio proceso y el contenido objeto de aprendizaje tendiente a que nos preguntemos qué queremos aprender, por qué y para qué aprenderlo significativamente (Moreira, 2010). Surge así una nueva aportación, que es su carácter crítico “A través del aprendizaje significativo crítico es como el alumno podrá formar parte de su cultura y, al mismo tiempo, no ser subyugado por ella, por sus ritos, sus mitos y sus ideologías” (Moreira, 2005: 88).

Para Gowin (1981), el aprendizaje significativo tiene en cuenta la importante influencia de la experiencia emocional en el proceso que conduce a su  desarrollo. Pero no sólo es un resultado, sino un proceso en el que se comparten significados; esta idea se desarrolla ampliamente en la teoría de educación postulada. Para él, "la enseñanza se consuma cuando el significado del material que el alumno capta es el significado que el profesor pretende que ese material tenga para el alumno."(Gowin, 1981: 81). La aportación esencial de Gowin es el establecimiento de una interacción triádica profesor/alumno/materiales educativos del currículum tendiente a compartir significados, sin la que de ningún modo se obtendría un aprendizaje significativo (Rodríguez, Cabello y Moreira, 2010). Además, y en el logro del mismo, Gowin delimita las responsabilidades de los distintos actores en el proceso de aprender.

Este autor incorpora la necesidad de fomentar la relación activa que los estudiantes deben hacer entre lo que se observa, lo que se hace y los conceptos, principios y teoría que guían la investigación científica. Gowin (1988), establece que son los conceptos los que guían nuestras observaciones, la selección de eventos, objetos, el tipo de datos, el manejo de ellos y las interpretaciones de los resultados en una experimentación.  En sus observaciones  encontró que los estudiantes no tenían suficiente claridad conceptual cuando abordaban un problema de investigación en el campo de las ciencias naturales. También se observa dificultad en registrar lo que observaban, y terminaban  haciendo afirmaciones de conocimientos sin saber el por qué. Como consecuencia de lo anterior los informes de laboratorio tenían carencias de significado, de aquí se plantea utilizar la estructura del diagrama  en V para comunicar información (Ver figura Nº 1)

Finalmente, se invita a los investigadores a tomar conciencia  de que su visión del mundo motiva y orienta sus acciones como tal, es decir, determina la selección de recursos (teóricos y metodológicos) para comprender los acontecimientos estudiados ya que la racionalidad que motiva sus actos se encuentra inmersa en una filosofía.

De ello dicen

A pesar de que la elaboración de diagramas Uve es una tarea relativamente compleja, nuestra experiencia indica que los estudiantes responden positivamente a ella. Especialmente cuando se compara con los trabajos por escrito, el diagrama Uve resulta ser una manera esquemática para poner de manifiesto lo que comprenden los estudiantes acerca de un tema o un área de estudio, y también le ayuda a organizar las ideas y la información (Novak y Gowin, (1988: 140).

Un profesor, ante el Diagrama en Uve confeccionado por un alumno, comprueba rápidamente si ha habido coordinación entre lo que este sabía y pensaba y lo que decidía y hacía, de esta manera se podrá ver si el alumno es capaz de identificar conceptos claves, si puede desarrollar cada paso de la actividad, cómo es el registro de datos y la elaboración de inferencias para llegar a conclusiones. De ahí que se convierta en una herramienta útil y ágil de evaluación  un aspecto tradicionalmente ignorado en anteriores modelos (Moreira, 2006).

Sumado a lo anterior, es útil para realizar un análisis de  las actividades experimentales y relacionar lo que se observa; con los conocimientos teóricos pudiendo así, tratar de explicar el fenómeno o acontecimiento que se está investigando. La idea es que  el alumno pueda  elaborar y estructurar un informe de laboratorio que además de describir, dé paso a la argumentación y a la relación teoría–práctica.

La tarea de completar y desarrollar el diagrama en Uve para un alumno, es un proceso que requiere adiestramiento por parte del profesor, en especial cuando los estudiantes son de enseñanza básica, donde se hace necesario adaptarlo a un formato más sencillo. Es así como la investigación realizada por Palomino (2003), plantea la adaptación de este recurso heurístico al nivel primario y para los dos primeros grados de educación secundaria, tratando de mantener la esencia de la propuesta, pero de modo dosificado. La propuesta busca incentivar a los niños el interés por explorar y descubrir el entorno inmediato a partir de experiencias que les resulten significativas (ver figura Nº 2).

Para la unidad didáctica, que aborda los contenidos de fuerza y movimiento se realizó una  nueva adaptación  al diagrama de  Uve, considerando en primer lugar la Uve original de Gowin (1981) así como también la adaptación realizada por Palomino (2003). Por tratarse del  diagrama Uve de Gowin, de un recurso heurístico,  que “puede tomar la configuración que resulte más útil o más fecunda” (Novak y Gowin, 1988: 81) es que queda abierta la posibilidad de plantear algunos ajustes que se consideren necesarios al esquema propuesto por sus autores. Por lo tanto su valor como instrumento de aprendizaje, radica en la utilidad que demuestra al momento de ser empleada, sin que pierda la esencia de las interrogantes que dieron origen a este recurso.

Se presenta a continuación la nueva  propuesta del Diagrama en Uve adaptada en esta investigación, para estudiantes en la  clase de ciencias naturales de 7º año básico  tanto en  sus actividades de aprendizaje como de evaluación. La figura 3, muestra el diagrama Uve con sus componentes a completar por los estudiantes de 7º año básico que cursan la asignatura de ciencias naturales, y que son sometidos a la investigación (diseñada y elaborada para esta investigación Herrera y Sánchez 2010).

Antes de iniciar  el desarrollo de la unidad de fuerza y movimiento se realizó un proceso de instrucción y de modelización con los estudiantes en el uso de Uve, utilizando ejemplos de fenómenos naturales sencillos, para motivar y apoyar a los alumnos  en su llenado, como muestra la Figura 4, el diagrama Uve con la secuencia numérica de cada componentes a completar por los estudiantes (diseñada para esta investigación por Herrera y Sánchez,  2009). Siguiendo la secuencia numérica que se presentó en las clases.

Al seguir esta secuencia jerárquica, se favorece el llenado de la Uve, a partir de datos concretos obtenidos a través de comprobación de hipótesis, aquí los alumnos desarrollan habilidades como: identificación de variables, búsqueda de información, Observación, interpretación de datos, análisis de información, aplicación y transferencia a situaciones nuevas.

Diseño  de investigación

El estudio se enmarca  en el diseño de investigación, en la que se comparan dos grupos, uno de control (GC) con clases tradicionales, conformado por 34 alumnos del 7º año A, todos alumnos antiguos en el colegio, y un grupo experimental (GE) conformado por 30 alumnos del 7º año C, curso que se ha formado sólo este año y cuyos alumnos provienen de diferentes escuelas rurales multigrado, que utiliza la Uve de Gowin en el proceso de enseñar y aprender en la unidad de fuerza y movimiento.

El tipo de estudio realizado es correlacional, ya que intenta determinar si los estudiantes con una puntuación alta en una de estas variables (Formulación de hipótesis, identificación de variables, registro y organización de datos e  inferencia) en una primera evaluación, también tienen puntuación alta en una segunda evaluación y si los estudiantes con una baja puntuación en una variable, también tienen baja puntuación en la segunda evaluación, para establecer si existe correlación entre las variables en estudio, después de la intervención con el diagrama en Uve y una mejora significativa en las habilidades de indagación científica.

Muestra.

La selección de la muestra del estudio no fue aleatoria, sino realizada en función de la  disponibilidad de los estudiantes de séptimo año de la escuela Sergio Martín Álamo; siendo  este estudio a su vez  descriptivo y comparativo. La investigación fue llevada a cabo en contexto de campo, pues se aplicó en el ambiente natural de los estudiantes, tanto en el aula como en las salidas a terreno desarrolladas en sectores propios de su comunidad.

La muestra quedó conformada por 64 estudiantes que se distribuyen en dos grupos: 34 alumnos de del Grupo Control (GC) y 30 alumnos del grupo experimental (GE), del 7º año de educación Básica de  la Escuela Sergio Martín Álamos en la comuna de San Nicolás provincia de Ñuble.

La obtención de datos se realizó en tres fases:

En la Fase I de la investigación se aplicó un pre test sin una previa intervención de la metodología de innovación en los 7º años; la cual midió con sus preguntas, el dominio alcanzado por los estudiantes en las variables numéricas de: formulación de hipótesis a un problema, identificación de variables, registro y organización de datos e  inferencia a un problema.

En la Fase II se implementó la “unidad didáctica de fuerza y movimiento” en los cursos, pero sólo en el 7º año C se desarrolló una unidad teórico- práctica, utilizando la Uve de Gowin como herramienta de indagación para la resolución de problemas del medio rural. Los estudiantes del 7º A recibieron los mismos contenidos de la unidad, utilizando la metodología tradicional de transmisión acabada de conocimiento por medio de exposiciones del profesor.

En la fase III se aplicó un post test en ambos cursos mencionados anteriormente, para verificar si existió un mejoramiento en las habilidades de indagación científica (variables numéricas mencionadas) de los estudiantes de cada curso con respecto al pre test aplicado antes de comenzar la unidad.

La programación didáctica de los contenidos de Fuerza y Movimiento implica y exige realizar una innovación metodológica del diagrama Uve de Gowin para ser utilizado como actividad de aprendizaje y de evaluación, lo cual lleva a incorporar en cada clase actividades de inicio, desarrollo  y cierre:

b) Actividad de desarrollo (estructuración). En este momento de la clase se realizó la enseñanza de los conceptos presentes en la unidad de Fuerza y Movimiento, proponiendo para ello, la resolución de problemas tomados desde su contexto rural. Aquí, se priorizó la realización de actividades experimentales dentro del aula y salidas a terreno , para  luego completar el diagrama en Uve en la estructuración de los conceptos de fuerza de forma individual, y finalmente realizar una puesta en común, para contrastación y discusión  de sus resultados en la resolución del problema.

c) Actividad de cierre (explicitación e integración). Se realizaron para la evaluación de cada  sesión teórico-práctica, con la revisión del diagrama en Uve completada, con lectura en voz alta, tanto individual o por un representante de grupo, la Uve utilizada ahora como instrumento evaluativo, para analizar cada una de los elementos, de manera de comprobar los errores o aciertos de los estudiantes, y promover  así la adquisición de aprendizajes significativos, además del progreso en las habilidades de indagación científica.

Procesamiento de datos

Debido a que las variables son de niveles nominales y ordinales, se utiliza la estadística descriptiva no paramétrica. Esta no requiere de características especiales en la naturaleza de la población y es muy utilizada en investigaciones llevadas a cabo en el aula, específicamente con la U de Mann Whitney; útil para contrastar si existen diferencias entre grupos, y la prueba de McNemar para establecer si existen cambios significativos en un mismo grupo, para estudiar la relación entre la variables en estudio se utiliza la prueba de Spearman Rank R o la Prueba Kendal (Sierra, 2002). Para el análisis descriptivo de las variables se emplea el método univariado.

Resultados

El resultado obtenido por los alumnos en las pruebas de pre y post test, se obtuvo de la suma del puntaje de cada pregunta correctamente contestada (5 puntos) en cada curso, agrupadas según la variable de indagación científica estudiada: planteamiento de hipótesis a un problema ( 9 preguntas), identificación de variables, (6) registro y organización de datos (10) e inferencia del problema (5) en ambas pruebas aplicadas, las cuales consideraron igual número de preguntas (30 preguntas en total), midiendo en el pre test, las habilidades en contenidos generales de ciencias y el post test referido específicamente a los contenidos tratados en la unidad de fuerza y movimiento.

Resultados obtenidos en la primera medición por los GE y GC.

El gráfico Nº1, representa los resultados obtenidos en el pre-test en los diferentes procedimientos científicos a desarrollar en el currículo de ciencias, en el Grupo Experimental  y el Grupo Control  antes de intervenir con la Uve de Gowin para abordar los contenidos de la unidad en GE y GC.

En el gráfico1 se observan diferencias más marcadas a favor de GC en los procedimientos interpretación de datos e identificación de problemas, en las otras categorías las diferencias son mínimas a favor del GE. Al estudiar los resultados generales del test aplicado en los grupos GE y GC, se observa que las diferencias entre los resultados  no son significativas, lo que se corrobora con el análisis estadístico de los datos por medio de la prueba estadística U de Mann Whitney, que arroja un estadístico z=1,18 correspondiente a un nivel de significado p=0,3 (70%),  lo que muestra que no hay diferencias estadísticamente significativas entre los grupos antes de la intervención, de aquí se puede afirmar que el GC y GE son relativamente homogéneos respecto al dominio de los contenidos y procedimientos científicos en la unidad programática de fuerza y movimiento, dando inicio así a la experimentación con capacidades de aprendizaje similares en ambos grupos.

Resultados Impacto de la Uve en el aprendizaje de procedimiento científico en dos mediciones.

El GráficoNº2 representa el puntaje alcanzado en el pre y post test según el tipo de procedimiento utilizado ordenado en categoría, que fue aplicado al Grupo Control y Grupo Experimental.

En el Gráfico 2 se observa que el GE y GC muestran cambios en general en todas las categorías o procedimientos estudiados. Al analizar los resultados del GC se observan cambios significativo en la categorías identificar problemas (positivo) y en la categoría interpretación de datos (Negativo), al comparar las categorías correspondientes al planteamiento de hipótesis del problema e identificación de variables antes y después de la intervención con metodología tradicional no se observan cambios significativos. Al analizar al GE el que se interviene usando la Uve de Gowin como metodología de aprendizaje y evaluación, se observan cambios que son estadísticamente significativos lo que se corrobora con la prueba Mc-Nemar que arroja un estadístico 4,36 y un nivel de significado p=0,0346(96,54%) atribuible al uso de la Uve de Gowin, de aquí se puede afirmar que: “El uso de la innovación con la Uve de Gowin, mejora el aprendizaje de los conceptos de fuerza y movimiento y desarrolla las habilidades de indagación científica en los estudiantes del GE”.

Resultados Obtenidos en la segunda medición por los GE y GC.

El Gráfico Nº3, representa los resultados obtenidos en el post-test en los diferentes procedimientos o categorías  de trabajo científico después de la intervención en el GE con la Uve de Gowin y el GC que abordó los contenidos de manera tradicional.

En el gráfico N.º 3, se observan diferencias significativas a favor del GE en los resultados obtenidos en todos los procedimientos científicos con respecto al grupo C, lo que se corrobora con el análisis estadístico de los resultados por medio de la prueba estadística U de Mann Whitney, que arroja un estadístico z = 2,49 correspondiente a un nivel de significado p = 0,012 (98,8%), que permite afirmar que existen diferencias estadísticamente significativas a favor del GE, que se puede atribuir intervención metodológica de innovación en aula Uve de Gowin.  Por lo tanto, se puede afirmar que los estudiantes del GE, ha alcanzado un aprendizaje más significativo de los contenidos y procedimientos científicos en la unidad programática de fuerza y movimiento, así como un mayor desarrollo de habilidades de indagación científica que los estudiantes del GC.

Finalmente, se puede aseverar que la adaptación realizada a la Uve de Gowin para abordar los contenidos de la unidad programática de fuerza y movimiento en el GE,  incluyendo preguntas de componente conceptual y metodológica, ha permitido que los estudiantes completen la Uve de Gowin sin problemas, ha orientado su llenado, haciéndola mas amigable para el estudiante , puesto que se inicia con una pregunta de indagación concreta focalizada hacia la resolución de un problema real y contextualizado a su comunidad (rural), con la finalidad de generar aprendizajes de procedimientos científicos como: planteamiento de hipótesis a un problema, identificación de variables, registro y organización de datos e inferencia del problema. Este progreso se observa en los gráficos 1,2 y 3, presentados y los cuales se comprobaron estadísticamente.

Conclusiones

De los resultados obtenidos en nuestra investigación, después de   abordar los contenidos de la unidad programática de fuerza y movimiento en el GC de forma tradicional (exposición de conocimientos acabados) y en GE con la adaptación de la de Uve Gowin (usada como instrumento de aprendizaje teórico-práctico y de evaluación), permiten plantear las siguientes aseveraciones de conocimiento:

Con respecto al aprendizaje de conceptos y procedimientos en el GE y GC, se puede afirmar que antes de intervenir los grupos las muestras eran homogéneas en su conocimiento según la prueba U de Mann Whitney con un nivel de significación p = 0,3 (70%), lo  que permite aseverar que las diferencias entre ambos grupos no son significativas y las diferencias son a favor del grupo control,  sin embargo después de la intervención con la Uve de Gowin adaptada en el GE; las diferencias son estadísticamente significativas según U de Mann Whitney con un nivel de significado p=0,012 (98,8%) a favor del grupo experimental.  Por lo cual, se establece que el Uso de la Uve Gowin, para abordar los contenidos y procedimientos científicos para responder a la preguntas de indagación en contextos reales (rural) de la unidad programática “fuerza y movimiento” promueve el desarrollo de los procedimientos de indagación  científica: formulación de hipótesis, identificación de variables, registro y organización de datos e inferencia a un problema.

Al comparar los resultados del  GE en dos mediciones antes y después de la intervención se registran cambios estadísticamente significativos en el dominio de los procedimientos científicos y contenidos asociados en la unidad de fuerza y movimiento lo que se corrobora con la prueba estadística de Mc-Nemar que registra un nivel de significado p=0,00346(96,54%)  atribuible a la intervención, es decir, “El uso de la Uve de Gowin, mejora  el aprendizaje de procedimientos y conceptos de la unidad programática de fuerza y movimiento, desarrollando las habilidades de indagación  científica en los estudiantes”.  Al comparar el GC en dos mediciones antes y después de la intervención se lograron cambios estadístico significativo pero en menor grado que en el GE.

En este contexto se plantea la siguiente aseveración de valor, el uso del  diagrama Uve como procedimiento de aprendizaje y evaluación teórico - práctico, significó tanto para el docente como para los alumnos una forma de recopilar información, organización de sus ideas y negociación de significados entre los alumnos y también con su profesor ,de un modo eficaz y productivo, puesto que  los estudiantes  expresaron que, comprendían  lo que estaban haciendo, y por tanto otorgaron un significado a lo aprendido.

Esta adaptación a la Uve Gowin, significó necesariamente lograr en los estudiantes el dominio de la técnica de elaboración del diagrama, que considera el planteamiento de interrogantes a partir del contexto  real del alumno (medio rural), en una secuencia ordenada de acontecimientos,(dados en progresión numérica en el diagrama) conduciéndolo paulatinamente en su llenado al aprendizaje significativo de los hechos, conceptos, principios y leyes asociadas a los contenidos de fuerza y movimiento, que muestra un progreso positivo en las habilidades de pensamiento científico de los estudiantes.

De los resultados de la observación en clases y de los trabajos realizados por los alumnos del GE se tiene evidencia de que es posible enseñar, aprender y evaluar en clases los hechos, conceptos, principios, leyes y habilidades de indagación científicas por medio de la adaptación de la Uve de Gowin,  de aquí se infiere que es vital enseñar teniendo en cuenta el conocimiento previo de los alumnos, puesto que  son las situaciones conocidas y vividas, las que dan sentido a los nuevos conocimientos. También hay que destacar que el trabajo con la Uve, favorecen la interacción, la negociación de significados entre alumnos y profesor o entre ellos mismos, es fundamental para promover en los estudiantes la indagación en contextos reales, lo que permite crear más espacios para que los alumnos expliciten los significados aprendidos, y evidencien su aprendizaje a través de la transferencia de contenidos a situaciones nuevas. A partir de esto se puede inferir que el aprendizaje adquirido por los estudiante es significativo, al abordar los contenidos en el aula y laboratorio (problemas o situaciones de su contexto) con la Uve, se alcanzan las condiciones y principios facilitadores del aprendizaje significativo, esto es, el nuevo conocimiento para ser aprendido debe interactuar con lo conocimientos previos, debe apuntar a mejorar la disposición por aprender, considerar no solo el significado lógico y psicológico; sino que también la motivación del estudiante para aprender.

De acuerdo con los resultados del uso de UVE de Gowin, se puede afirmar que es posible adquirir aprendizaje significativo en la clase de ciencias naturales, que favorezca el construir conocimiento científico, la adquisición de las habilidades científicas teniendo presente que:

a) El punto de partida del proceso enseñanza - aprendizaje debe ser el pensamiento de los niños y los jóvenes, no sólo su curiosidad y su deseo de aprender y conocer, sino lo que ellos creen de las cosas y los fenómenos, sus experiencias.

b) El aprendizaje de la ciencia debe concebirse como un proceso activo en el cual la exploración, la reflexión y la resolución de problemas ocupen lugares centrales.

c) El conocimiento profundo de las materias es imprescindible para transformar la información en conocimiento utilizable y en consecuencia se deberá focalizar el trabajo en el mínimo número de tópicos con el mayor valor formativo.

d)        Las nuevas formas de enseñanza deben estar orientadas en último término a entregar a los alumnos la capacidad de tomar control sobre su propio aprendizaje.

e) La evaluación debe concebirse como parte del proceso de aprendizaje utilizando la mayor variedad de fuentes e instrumentos.

Cada una de estas recomendaciones de la Uve de Gowin ha logrado resultados de aprendizaje muy positivos con alumnos de Educación básica en la Unidad de fuerza y movimiento y desde nuestra experiencia es susceptible de ser aplicada a otras asignaturas del Curriculum. 

AGRADECIMIENTO:

Este trabajo ha sido realizado en el marco del proyecto Fondecyt  Nº 1090618. Por otra parte se agradece la participación de los estudiantes de pedagogía en Ciencias: Macarena Ayarza, Constanza Figueroa y Diego Parra

Mgs. Edith Herrera San Martín

Profesora de Didáctica de las ciencias y Evaluación de la Especialidad de la carrera  de Pedagogía en Ciencias Naturales Mención Biología

o Física o Química de la Facultad de Ciencias de la Educación, en la Universidad del Bio Bio, Campus Chillan, Chile. Sus principales líneas investigación se encuentran en la enseñanza de la Biología, formación de profesores, aprendizaje basado en problemas.  E-mail: eherrera@ubiobio.cl

Dr. Iván Sánchez Soto

es profesor titular del departamento de Física,  Facultad de Ciencias  en la Universidad del Bio Bio, Concepción, Chile. Sus principales trabajos de investigación se encuentran en la enseñanza de la física, la resolución de problemas, aprendizaje basado en problemas, aprendizaje significativo, estrategias de aprendizaje y la creatividad. Es miembro de la Sociedad Chilena de Ciencias de Maestros. E-mail: isanchez@ubiobio.cl

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