Centro de Estudios Matemáticos y Físicos, Facultad de Humanidades y Educación, Universidad del Zulia. Zulia, Venezuela. rmeleanr@hotmail.com

Centro de Estudios Matemáticos y Físicos, Facultad de Humanidades y Educación, Universidad del Zulia. Zulia, Venezuela.  xarrieta2410@yahoo.com

Uno de los principales problemas que afecta a la comunidad internacional en el ámbito educativo es la baja calidad y poca pertinencia de la formación brindada al estudiante. En la presente investigación se propone, aplica y evalúa una estrategia didáctica fundamentada principalmente en la Teoría de los Campos Conceptuales de Vergnaud, además de la Vygotsky y Ausubel, para la resolución de problemas de física. El estudio es de tipo explicativo, con diseño cuasiexperimental de dos grupos, basado en el uso de cuestionarios, complementado con filmaciones y un instructivo para baremo. La data fue analizada con técnicas de estadística inferencial, a través de pruebas t para muestras independientes. Dentro de los resultados se destaca un mayor desarrollo de los esquemas de asimilación para la resolución de problemas en los estudiantes del grupo experimental, así como un incremento en la motivación, cooperación, compromiso y evaluación de procesos.

Palabras clave: Estrategia didáctica, esquemas de asimilación, aprendizaje significativo, resolución de problemas de física, campos conceptuales.

One of the main problems that affects the international community in the educational field is the low quality and little relevance ofthe formation offered to the student. The present investigation proposes, applies and evaluates a didactic strategy based on the Vergnaud’s Conceptual Fields Theory, in addition to Vygotsky’s and Ausubel’s, for the resolution ofphysics problems. The study is ofexplanatory type, with a quasi-experimental design of two groups, based on the use of questionnaires, complemented with the use offilms and a guide for scale. The data was analyzed with inferential statistics techniques, through t tests for independent samples. Within the results stands out a grater development of the assimilation schemes for the resolution of problems in the students of the experimental group, also an increase in the motivation, cooperation, commitment and evaluation of processes.

Key words: didactic strategy, assimilation schemes, significant learning, resolution ofphysics problems, conceptual fields.

Le but de cette étude est celui d’analyser l’exercice du professeur universitaire en tenant compte du triangle: enseignement, recherche et propagation des savoirs (Extensión) dans le contexte de la société de la connaissance. C’est un travail de type qualitatif où l’on a utilisé la méthode herméneutique, grâce aux sources documentaires et sur les lieux. Les techniques pour obtenir l’information ont été : l’interview, l’observation et l’analyse de documents. Cinq professeurs, choisis de manière intentionnelle, ont été les informateurs clés ; ils appartenaient à une institution universitaire du secteur militaire. Pour analyser l’information l’on a utilisé la catégorisation et la triangulation. On a pu mettre en évidence qu’il n’existe pas un traitement équitable des trois fonctions universitaires (enseignement, recherche et propagation des savoirs) ni dans la réglementation, ni dans l’exercice du professeur. On privilégie l’enseignement, on accomplit moyennement la recherche et la propagation des savoirs (Extensión) est presque nulle. On recommande l’intégration dynamique du triangle qui constitue la mission universitaire : enseignement, recherche et propagation des savoirs (Extensión).

Mots-clés: enseignement, recherche, propagation des savoirs (Extensión), Professeur universitaire, société de la connaissance.

O estudo teve como objetivo analisar o desempenho dos professores, considerando a tríade ensino, pesquisa e extensão, no contexto da sociedade do conhecimento. Deste ponto de vista do estudo reside no paradigma qualitativo, o método hermenêutico, com base em fontes documentais e de campo, utilizando técnicas de coleta de dados: entrevistas, observação e análise documental. Os informantes-chave foram cinco professores de uma instituição de ensino superior no sector militar, selecionados intencionalmente. Para a análise da informação obtida foi utilizada classificação e triangulação. Concluiu-se que não existe um tratamento equitativo das três funções universitárias no regulamento, no desempenho de os professores. O foco está no ensino, pesquisa atende razoavelmente e extensão é pouco feito. Recomenda-se a integração de fundo de este trio na missão da universidade dinâmica.

Palavras-chave: Ensino, Pesquisa, Extensão Sociedade do Conhecimento, Ensino Universitário.

Recibido: abril 2009 Aceptado: julio 2009

La educación se concibe como un proceso dinámico e integral que exige nuevos enfoques y estrategias que permitan y propicien el desarrollo de los seres humanos mediante el despliegue de sus habilidades y destrezas, proporcionándoles de esta forma su integración a la sociedad y la oportunidad de adoptar una posición frente a ésta, acorde con el crecimiento social, político, económico y cultural del país.

El sistema educativo no escapa de las influencias del proceso de globalización y por lo tanto, la sociedad tendrá altas exigencias con respecto al dominio, manejo y producción de conocimiento, considerado un factor de crecimiento y desarrollo, donde el futuro impondrá nuevos y grandes retos a las políticas de los diferentes países referentes a la educación. En este sentido, muchas son las investigaciones que se han realizado en el campo de la enseñanza de las ciencias, y específicamente en el área de la física, área de estudio en la presente investigación (Poggioli, 2005; Arrieta y Marín, 2006; Nava, Arrieta y Flores, 2008; Meleán y Arrieta, 2008).

Vergnaud propone la Teoría de los Campos Conceptuales (TCC), creada a partir de los legados de Piaget y Vygotsky, ofrece un referencial para el estudio del desarrollo cognitivo y del aprendizaje de competencias complejas, particularmente aquellas implicadas en las ciencias y en las técnicas (Moreira, 2002). Un campo conceptual es definido como un conjunto de problemas y situaciones cuyo tratamiento requiere conceptos, procedimientos y representaciones de tipos diferentes pero íntimamente relacionados (Vergnaud, 1990).

La TCC supone que el propósito del desarrollo cognitivo es la conceptualización. Luego, se debe prestar toda la atención a los aspectos conceptuales de los esquemas y al análisis conceptual de las situaciones para las cuales los estudiantes desarrollan sus esquemas de asimilación, en la escuela o fuera de ella. Los aspectos clave de la TCC son, además del propio concepto de campo conceptual, los de esquema, situación, invariante operatorio (teorema–en–acción o concepto–en–acción), y su propia noción de concepto.

Se define concepto como un triplete de conjuntos, C = (S, I, R) donde:

S: es un conjunto de situaciones que dan sentido al concepto (referente del concepto).

I: es un conjunto de invariantes (objetos, propiedades y relaciones) sobre las cuales reposa la operacionalidad del concepto, que pueden ser reconocidos y usados por los sujetos para analizar y dominar las situaciones (significado del concepto).

Por otra parte, esquema de asimilación o simplemente esquema, es la organización invariante del comportamiento para una determinada clase de situaciones. Es en los esquemas donde se debe investigar los conocimientos en acción del sujeto, es decir, los elementos cognitivos que hacen que la acción del sujeto sea operatoria. Vergnaud considera que los esquemas necesariamente se refieren a situaciones, a tal punto que debería hablarse de interacción esquema–situación en vez de interacción sujeto–objeto como planteaba Piaget. De esto se deriva que el desarrollo cognitivo consiste sobre todo y principalmente, en el desarrollo de un vasto repertorio de esquemas.

La equivalencia entre los grupos experimental y control antes de la aplicación de la estrategia se muestra en el cuadro 1 para cada uno de los subindicadores. Como la variabilidad entre estos es muy semejante, se usa la prueba de igualdad de varianzas entre los grupos. Los valores de la significancia por cada uno de ellos que aparece en la tabla son superiores al 53,9%. Debido a que los valores de significación son mayores que el 5%, se infiere que estos grupos son muy semejantes. Para los tres últimos subindicadores, el paquete estadístico SPSS no arrojó ningún resultado debido a que la varianza fue cero.

Los resultados obtenidos después de aplicar la estrategia didáctica para el desarrollo de esquemas, se determinaron a través de la prueba igualdad de medias, dando error menor al 5%. Se tiene que los dos grupos son significativamente diferentes para casi todos los subindicadores de los cuatro ingredientes o indicadores del esquema y para la pregunta ¿cuántos problemas resolvió correctamente? Esto se aprecia en el cuadro 2.

Se observa un mayor desarrollo de los esquemas de resolución de problemas en los estudiantes del grupo experimental comparados con los del grupo control, lo cual evidencia el efecto de la estrategia didáctica aplicada.

Además, señala que la conceptualización es la esencia del desarrollo cognitivo y por ende, del desarrollo de un amplio y diversificado repertorio de esquemas, evitando transformar esos esquemas en estereotipos obsoletos. Los esquemas son fundamentales porque generan acciones, incluyendo operaciones intelectuales. Cuando los alumnos desarrollan nuevos esquemas, se tornan capaces de enfrentar situaciones cada vez más complejas y es precisamente allí donde se refleja la importancia de este logro.

Además, se observó que cuando los alumnos van resolviendo paulatinamente los problemas, éstos quedan en capacidad de resolver casi todas las situaciones similares que se le presenten, mostrando mayor dominio de los conceptos involucrados y quedando habilitados para considerar nuevos problemas de mayor complejidad, además de mayor autoevaluación de los resultados obtenidos. De aquí, se comprueba una ampliación de sus zonas de desarrollo próximo, en términos vygostkyanos. Por otra parte, cuando se realiza un análisis similar a los mostrados en los cuadros 1 y 2, pero utilizando los indicadores, esto es, promediando en cada uno de ellos los subindicadores respectivos, se obtienen los resultados que se muestran en el cuadro 3.

La estrategia didáctica aplicada en la presente investigación, se centra en la resolución de problemas para el aprendizaje significativo de uno de los temas más importantes de la física, la dinámica, específicamente las leyes de Newton y los conceptos involucrados, en la cual se plantean situaciones problemáticas, ya sean cualitativas o cuantitativas, que estén dentro de la zona de desarrollo próximo del estudiante (ZDP), con la finalidad de planificar y ejecutar la solución, a través de la mediación del profesor, el uso de diagramas V y la discusión grupal, dentro de un clima caracterizado por la libertad de expresión, respeto, confianza, motivación y afecto, para analizar los resultados a la luz de la teoría de los campos conceptuales de Vergnaud, tal como se ilustra en el gráfico 2.

Los diagramas V, son herramientas didácticas de enseñanza, aprendizaje y evaluación que permiten reconocer la relación entre lo que ya se sabe y los nuevos conocimientos que se están produciendo y deben ser comprendidos antes de integrarlos a la estructura cognitiva de manera significativa. Su elaboración permite a través de discusiones en clase, generar la construcción del conocimiento científico, en un ambiente de participación. Los elementos epistémicos de la V de Gowin posibilitan la interacción entre el dominio conceptual (conceptos, principios, teorías) y el dominio metodológico (registros, transformaciones, afirmaciones) implícito en un modelo de resolución de problemas (Moreira, 2002).

Este elemento queda justificado porque un concepto no puede ser reducido a su definición, al menos si se estáinteresado en su aprendizaje y enseñanza. Según Vergnaud (1990), es a través de las situaciones y de los problemas que se pretenden resolver es como un concepto adquiere sentido para el estudiante. La principal tarea del docente es la de ayudar a los alumnos a desarrollar su repertorio de esquemas y representaciones, capacitándolos para enfrentar situaciones cada vez más complejas, permitiendo desarrollar nuevos invariantes operacionales.

Para Moreira (2002), el desarrollo cognitivo depende de situaciones y conceptualizaciones específicas porque son las que dan sentido a los conceptos; un concepto se torna significativo a través de una variedad de ellas. La provisión de situaciones problemáticas es una oportunidad de desestabilizar cognitivamente al alumno (pero no demasiado), para identificar sobre cuáles conocimientos previos el aprendiz se puede apoyar para aprender, para localizar y estudiar continuidades, rupturas y obstáculos entre conocimientos. El proponer situaciones problema de manera que la información sea novedosa, sorprendente o incongruente con los conocimientos previos de los alumnos, activan la curiosidad y el interés en el contenido del tema tratado, fomentando así el atractivo intrínseco de las tareas a realizar y lograr aprendizajes más significativos.

En general, los alumnos no son capaces de explicar ni tampoco de expresar en lenguaje natural sus teoremas y conceptos-en-acción. En el abordaje de una situación, los datos a ser trabajados y la secuencia de cálculos a ser realizados dependen de teoremas-en-acción y de la identificación de diferentes tipos de elementos pertinentes. La mayoría de esos conceptos y teoremas-en-acción permanecen totalmente implícitos, pero ellos pueden, también ser explícitos o tornarse explícitos y ahí encaja la enseñanza (Moreira, 2002).

En este sentido, el proceso de explicitación del conocimiento implícito posibilita que los conceptos y teoremas-en-acción puedan tornarse en verdaderos conceptos y teoremas científicos. El carácter del conocimiento cambia si es comunicable, debatido y compartido y es precisamente esto lo que se persigue al proponer el empleo de discusiones grupales (conjuntamente con el papel mediador fundamental del profesor). Con el empleo de discusiones grupales se busca: amplitud de conocimientos, diversidad de opiniones, mayor eficacia, sentido de pertenencia y destrezas de comunicación.

La metodología aplicada en el aula se llevó a cabo a través de las siguientes fases:

Fase 1: Aplicación del cuestionario EPRE a los grupos experimental y control, para determinar las condiciones iniciales de los estudiantes.

Fase 2: Conformación de los grupos de trabajo atendiendo a las recomendaciones de Priestley (2004), en cuanto a heterogeneidad de sexo, rango de habilidades variado y número impar de miembros del equipo. Cada uno de sus integrantes tuvo responsabilidades y tareas específicas, las cuales fueron rotadas.

Fase 3: Explicación, por parte del docente, de la herramienta didáctica V de Gowin, a través de las preguntas, ¿qué es?, ¿cuáles son los términos vinculados a ella?, ¿cómo se construye? y ¿cuáles son sus bondades? Se dieron algunos ejemplos y se propuso un ejercicio sobre cinemática en una dimensión, para introducirlos en el uso de esta técnica de aprendizaje. Se hizo una discusión general sobre las V de Gowin realizadas por los estudiantes y se construyó una en consenso, considerando los lineamientos establecidos.

Fase 4: Exposición del proceso de resolución de problemas, explicando lo que es un problema y su diferencia del ejercicio, las fases propuestas por Lejter de Bascones (2002) para el área de la física, tales como: focalización del problema, representación, planificación de la solución, ejecución del plan y evaluación

de la solución, y las heurísticas utilizadas en ese proceso planteadas por Cruz (2000), a saber: búsqueda de submetas, analogías y semejanzas, ensayo y error, trabajo hacia atrás, reducción del espacio del problema, entre otras. Se mostraron ejemplos, errores y omisiones frecuentes por parte de los resolutores novatos y muchos beneficios que obtienen las personas que resuelven problemas.

Fase 5: Introducción al contenido programático, elaborando individualmente un diagrama V sobre el tema indicado por el profesor, el cual sería abordado en la siguiente sesión de clase, para construir uno en consenso por cada grupo. Para el cumplimiento de esa actividad se le suministró una lectura sobre el tema a tratar. Luego de la construcción de las V, se procedió a la exposición por parte de un miembro de cada equipo, en un lapso de diez minutos, para su posterior discusión. Al finalizar las exposiciones, el docente hizo una síntesis de las ideas científicas abordadas.

Fase 6: Presentación de diversas situaciones problemáticas abiertas (predominantemente cualitativos) a cada grupo con la intención de interactuar con sus esquemas previos de resolución de problemas, y que estén dentro la zona de desarrollo próximo (ZDP) de los estudiantes, de tal manera que no abandonen la actividad por ser muy fáciles y los aburra o muy difíciles y los desanime.

Fase 7: Indagación de las concepciones previas de los estudiantes para identificar la pertinencia o veracidad de sus invariantes operatorios, frente a la situación problemática planteada, determinando los posibles subsumidores y obstáculos.

Fase 8: Explicación y corrección de los conocimientos contenidos en sus esquemas, a través de la mediación, la provisión de situaciones problemáticas alternativas para inducir conflicto cognitivo, el uso de palabras y símbolos, la construcción del conocimiento y la formalización. Mejora de los otros componentes de los esquemas (metas y anticipaciones, reglas de acción y posibilidades de inferencia) a través de las fases del proceso de resolución de problemas. Localización y estudio de rupturas y discontinuidades en los conceptos, según terminología de Vergnaud (1990). Asignación de construcción de materiales y equipos (de manera grupal) donde se apliquen los principios físicos estudiados.

Fase 9: Provisión de nuevas situaciones problemáticas hasta lograr la construcción de conceptos por parte de los estudiantes y sus invariantes operatorios estén en acuerdo con el conocimiento científico, pudiendo hacer transferencia y transformación en otros contextos, respetando el tiempo de aprendizaje individual.

Fase 10: Presentación con ayuda del computador, de experiencias alusivas a los conceptos bajo estudio, a través de simulaciones, videos, páginas web, software educativo, entre otros, permitiendo la optimización del tiempo invertido en la clase para la resolución de problemas, aumentando la capacidad crítica y evaluadora de los estudiantes.

Fase 12: Aplicación de cuestionario EPOS a los grupos experimental y control para comparar las diferencias en cuanto al desarrollo de sus esquemas.

Considerando los resultados obtenidos y en consonancia con los objetivos de la presente investigación, se afirma que hubo un desarrollo notable en los esquemas de asimilación para la resolución de problemas y en los logros cognitivos de los estudiantes del grupo experimental. Esta afirmación estásustentada en las diferencias significativas encontradas en las pruebas de hipótesis realizadas, a favor del grupo experimental, en cada uno de los subindicadores de los componentes de los esquemas, a saber: metas y anticipaciones, reglas de acción, invariantes operatorios y posibilidades de inferencia, según la terminología de Vergnaud, observadas en todas las situaciones problemáticas del postest. Asimismo, los estudiantes de este grupo resolvieron más problemas que los del grupo control, lo cual es una evidencia de aprendizaje significativo, consistente con el conocimiento científico, tal como lo plantea Ausubel (1976).