Instituto Pedagógico de Miranda José Manuel Siso Martínez Caracas, Venezuela. carmirandafisica@gmail.com

Instituto Pedagógico de Caracas. Caracas, Venezuela. maitea@cantv.net

Mejorar la actividad experimental para la enseñanza de la física en la formación del profesorado es un reto. Del análisis de las diferentes maneras de abordar el trabajo experimental, y la caracterización de los tipos de trabajo de laboratorio con fines educativos concluimos que las actividades experimentales son importantes en la enseñanza de la física, y que conviene proponer distintos tipos de laboratorio. Además, promover el aprendizaje integrando lo teórico y lo metodológico, cosa que no se logra en el laboratorio tradicional. Proponemos una estrategia didáctica para el aprendizaje de la física en el laboratorio basado en la resolución de problemas contextualizados en situaciones reales, dada su potencialidad para el desarrollo conceptual, metodológico y epistemológico.

Palabras Claves: Enseñanza de la Física, trabajo de laboratorio, tipos de experimento, resolución de problemas reales, estrategia didáctica.

To improve the experimental physics teaching in teacher training is a challenge. An analysis of the different ways to approach the experimental work, and the characterization of the types of lab work for educational purposes we conclude that the experimental activities are important in physics education, and appropriate to propose various types of laboratory. Also promote learning by integrating theoretical and methodological, which is not achieved in the traditional laboratory. We propose a teaching strategy for teaching physics in the laboratory based on the contextualized problem solving in real situations, given their potential for developing conceptual, methodological and epistemological.

Key words: Physics Education, lab work, types of experiment, solving real problems, teaching strategy.

Améliorer l’activité expérimentale pour l’enseignement de la physique dans la formation du professorat c’est un défi. Grâce à l’analyse de différentes manières d’aborder le travail expérimentale et à la caractérisation des types de travaux de laboratoire avec un but éducatif, on peut dire que les activités expérimentales sont importantes pour l’enseignement de la physique et qu’il faudrait créer de différents types de laboratoire. En plus, on devrait promouvoir l’apprentissage théorique-méthodologique vu qu’il n’existe pas dans un laboratoire traditionnel. On propose une stratégie didactique pour l’apprentissage de la physique dans le laboratoire basé sur la résolution de problèmes réels vu sa potentialité pour le développement conceptuel, méthodologique et épistémologique.

Mots-clés: enseignement de la physique, travail de laboratoire, types d’expérimentation, résolution de problèmes réels, stratégie didactique.

Atividade-piloto para melhorar o ensino de formação de professores de física é um desafio. Análise das diferentes maneiras de abordar o trabalho experimental, e a caracterização dos tipos de trabalhos de laboratório para fins educacionais se pode concluir que as atividades experimentais são importantes na educação da física e é necessário propor diferentes tipos de laboratório. Além disso, promover a aprendizagem, integrando os conhecimentos teóricos e metodológicos, que não é obtida em laboratório tradicional. Propomos uma estratégia de ensino para a aprendizagem de Física no laboratório a partir da resolução de problemas de aplicação em situações reais, dado o seu potencial para o desenvolvimento conceitual, metodológica e epistemológica.

Palavras-chave: Ensino de Física, trabalho de laboratório, os tipos de experiência, resolução de problemas reais, estratégia de ensino.

La enseñanza de las ciencias naturales, entre ellas la física, tiene entre sus objetivos, lograr que el estudiante desarrolle sus capacidades, habilidades y destrezas, pero sobre todo despertar en él, una actitud de indagación, es decir, que no sólo vea la física como una colección de conceptos, datos, principios, sino que sea capaz de relacionar los fenómenos y las situaciones de la vida diaria con esas teorías aprendidas y más que eso, lograr que se pregunte el por qué de las cosas. Una de las formas de conseguir esto es con el trabajo de laboratorio (TL).

En este mismo orden de ideas, Reigosa y Jiménez (2000) plantean la siguiente hipótesis:

Caamaño (2005) es más preciso en cuanto a los objetivos del TE:

Los trabajos prácticos constituyen una de las actividades más importantes en la enseñanza de las ciencias porque promueven la adquisición de una serie de procedimientos y habilidades científicas, desde las más básicas (utilización de aparatos, medición, tratamiento de datos, etc.) hasta las más complejas (investigar y resolver problemas haciendo uso de la experimentación), de ahí la importancia que los trabajos prácticos deben tener como actividad de aprendizaje (p. 56).

Por lo anterior el TE debe ser enfocado de manera tal que los estudiantes adquieran tanto las destrezas en el manejo de la parte instrumental, como las habilidades propias del quehacer ciencia con una indisoluble relación teoría-experimento.

Esta nueva forma de orientar el TE en el ámbito de la enseñanza, también logra incidir en el desarrollo conceptual, sin embargo, el fin principal del TE no es que aprendan conceptos teóricos. Así como hay quienes consideran que con el TE se puede continuar el desarrollo conceptual, pero sin ser ese su fin principal (Andrés, 2005, Seré, 2002, otros), están los que defienden el TE como estrategia para el aprendizaje de conceptos. Entre ellos Lopes (2002) escribe:

…el TE es una ocasión privilegiada para construir y desarrollar conceptos, pues al mismo tiempo que moviliza conceptos será necesario reformular algunos, enriquecer y eventualmente aprender otros. Para situaciones más complejas más allá de los conceptos es necesario construir o utilizar un modelo físico que recurra a una conceptualización de la situación física (p. 116).

El nuevo enfoque del método científico plantea que las ciencias según Crowell, (2006) deberían cumplir con los siguientes principios básicos:

(1) La ciencia es un ciclo entre la teoría y el experimento. Las teorías científicas se crean para explicar los resultados de los experimentos que fueron realizados bajo ciertas condiciones. Una teoría también hará nuevas predicciones sobre nuevos experimentos bajo nuevas condiciones. (2) Las teorías deben predecir y explicar, significa que una teoría es solamente significativa si predice algo que se puede comprobar con medidas experimentales. Es decir, una teoría debe ser comprobable. (3) Los experimentos deben ser reproducibles. Cualquier persona con las habilidades y el equipo necesario debe poder conseguir los mismos resultados del experimento. Un experimento no puede ser reproducido si es secreto, así que la ciencia es necesariamente de dominio público (p. 20).

Entonces en la enseñanza de la física se debe tomar en cuenta que no sólo se debe trabajar la teoría, como no sólo se deben hacer trabajos de laboratorio (TL) y menos aún de tipo instrumental, ambas cosas deben estar íntimamente ligadas, las estrategias tienen que ser un ir y venir entre la teoría y la experimentación. Es indudable entonces que en los procesos de enseñanza y aprendizaje de la ciencia, en particular de la física, se le dé importancia al trabajo experimental pero con un nuevo rol y una manera diferente de ser desarrollado.

En consecuencia, parece necesario reorientar las actividades experimentales que habitualmente se realizan en la enseñanza, para intentar darles una visión más próxima al quehacer científico. Una de las formas de lograr ese cambio, es basar el trabajo de laboratorio en la resolución de problemas reales, entendiéndose por estos, problemas que se puedan evidenciar en un contexto real; cambiando por supuesto la forma de organizar el ambiente de aprendizaje tipo receta, donde los estudiantes lo que hacen es seguir unas instrucciones, sino más bien dejar que ellos puedan o bien observar el fenómeno en video o ejecutar la experiencia y en interrelación con modelos teóricos poder arrojar conclusiones sobre lo evidenciado, siempre por supuesto con la orientación de los docentes.

Por otra parte, en algunos textos de física tanto del nivel secundario como universitario (Camero y Crespo, 1994; Brett y Suarez, 2003; Serway, 2005; Resnick, 1998; Tipler, 1999; otros), encontramos al final de cada capítulo problemas reales para ser resueltos con los modelos teóricos expuestos en el mismo, asumiendo una correspondencia exacta entre fenómeno y modelo, sin ningún condicionamiento explícito, simplificando las situaciones reales al punto que los modelos dejan de ser válidos sin que los estudiantes tengan conciencia de esta situación. Una vía para lograr dar cuenta de ello, es contrastar los resultados teóricos con los experimentales, con el consiguiente análisis crítico, ajuste y evaluación empírica de los modelos empleados en la solución teórica o de los diseños para aproximarse a las condiciones del modelo.

En tal sentido, cabe preguntarse entonces:

¿Los resultados derivados de las soluciones teóricas a problemas contextualizados en situaciones reales presentados en los libros de texto, se corresponden con los resultados del estudio experimental de tales situaciones?

¿El estudio experimental de los problemas contextualizados en situaciones reales, permitirá desarrollar actitudes críticas frente a las soluciones dadas en los libros de texto?

El análisis de las diferentes maneras en que se aborda el trabajo experimental en la enseñanza y su efectividad en el aprendizaje, lleva a plantear formas alternativas que combinan lo cognitivo y lo epistemológico. La aplicación del modelo de Andrés (2005) en el abordaje de un problema de mecánica que combina tres tipos de trabajo de laboratorio, nos lleva a proponer una estrategia didáctica para la enseñanza de la física en el laboratorio basada en la resolución de problemas contextualizados en situaciones reales.

Al trabajo de laboratorio, TL, en el ámbito educativo, se le asignan tres funciones: conceptual, epistemológica y procedimental, pero aisladas (Seré, 2002). En lo conceptual se reportan dos tendencias, i) Aprender teorías científicas desde el mundo de los fenómenos, como las prácticas para verificar o construir modelos teóricos y leyes físicas, donde parece que la construcción de la teoría es un proceso empírico. ii) Aplicar los conocimientos teóricos en la práctica, considerando que el proceso del trabajo experimental no es posible abordarlo sin conocimientos conceptuales.

En el TL lo que los estudiantes hacen es influenciado por su visión acerca de la práctica de la ciencia y de la actividad de los científicos. Si para el TL se le proporcionan los materiales y las instrucciones (receta), muy común en los liceos y universidades (Andrés, 2003), el aprendizaje tiene poco sentido científico y promueve una visión distorsionada de esta.

En el objetivo procedimental, Seré (2002) señala que el conocimiento de los procedimientos, la experiencia, y los enfoques son la llave para la

autonomía de los estudiantes en el laboratorio. Si no somos conscientes de la importancia de los procedimientos en un experimento, el aprendizaje puede resultar memorístico, o si se hace sin relación con las funciones anteriores lo que se aprende es aislado, como ocurre en las prácticas de manejo instrumental.

Se diseñó y desarrolló un TL con el enfoque de Andrés (2005), referido un problema contextualizado en situación real (dos pelotas que caen al piso justo una arriba de la otra) ya que contribuye con la comprensión de los modelos teóricos como explicaciones aproximadas de la realidad, y en la medida en que estos permitan predecir valores con un error aceptable se consideran válidos. Se combinaron los tipos de TE descritos.

La reflexión realizada una vez culminado el TL, permitió hacer explícitos los aprendizajes que se logran y organizar una estrategia didáctica para ser implementada en la enseñanza de la física en el laboratorio introductorio de la universidad.

En todo momento el TE debe estar centrado en el estudiante, en su formación; el docente serviráde mediador para el logro de los objetivos que se propongan (docentes y estudiantes), en relación con el TE. Por su puesto que el estudiante debe tener disposición para aprender y debe estar consciente de los procesos científicos a los cuales se enfrenta.

En el laboratorio tradicional el estudiante es pasivo, en el sentido que espera que el docente le indique los pasos a seguir: cómo hacer el montaje, le entregue los materiales, y le señale cómo obtener los datos, para luego entregar un informe en el próximo encuentro.

La organización del ambiente de aprendizaje para la propuesta didáctica que presentamos para un nivel universitario, la dividimos en 5 momentos:

Momento 1, exploratoria: Se plantea el problema a abordar, se hacen preguntas para activar las ideas y debatir, y además despertar el interés de los estudiantes. Después se puede observar el video del fenómeno o invitar a los estudiantes a realizar la experiencia. Contrastar las respuestas dadas por los estudiantes con lo observado, y analizar los modelos considerados en sus respuestas iníciales. Derivar la necesidad de revisar el cuerpo teórico de la disciplina para encontrar explicaciones.

Momento 2, de contraste: Se orienta a los estudiantes para que investiguen los modelos teóricos que permiten explicar el problema, para discutirlo en plenaria. En esta actividad se identifican los conceptos claves, las relaciones (modelos) y las hipótesis derivadas de ellas, con sus condiciones teóricas. Se formulan nuevas preguntas de tipo experimental que conllevan al diseño y ejecución de experimentos.

Momento 3: Derivar de la discusión de resultados, la evaluación de posibles factores que permitan explicar la discrepancia modelo-resultados, proponiendo ajustes en ellos.

Momento 4: Retomar el modelo explicativo del problema incorporando los ajustes y diseñar experiencias de aplicación.

Momento 5: Los estudiantes presentan el reporte de la actividad realizada, haciendo una reflexión de todo el proceso del TL a la luz de la V del laboratorio, que se empleó para guiarlo (Andres, Pesa y Meneses, 2006).

No cabe duda que hay que darle un giro al proceso de enseñanza en el laboratorio que se lleva a cabo en nuestras instituciones de secundaria y

Con la estrategia didáctica propuesta, se pueden alcanzar múltiples objetivos, y los estudiantes pueden adquirir conocimientos y destrezas, que no conseguirían con ninguna otra actividad de enseñanza. El laboratorio de física se puede convertir en un escenario para que los estudiantes se

Al aplicar la propuesta se debe tener en cuenta:

Debería prepararse material escrito que sirva de guía a los docentes para llevar a cabo estrategias didácticas como la que se propone y ofrecer talleres a los docentes en servicio, donde se le presenten este tipo de estrategias y así puedan aplicarlas en sus aulas de clase. Así mismo, preparar videos de situaciones problemas como el de este trabajo para organizar un banco de películas a ser usadas en los cursos tanto de teoría como de laboratorio, con los datos ya previamente obtenidos según diferentes preguntas experimentales, para ser usados en contextos educativos donde no se tiene acceso a computadoras para todos los estudiantes.

1. Andrés, M. M. (2005). «Diseño del trabajo de laboratorio con bases epistemológicas y didácticas: caso carrera de docentes de Física» Tesis Doctoral. Universidad de Burgos, España. ISBN 978-84-96394-59-9.        [ Links ]

2. Andrés, M. M., Pesa, M. y Meneses, J. (2006). Efectividad metacognitiva de la heurística Ve de Gowin en trabajos de laboratorio centrados en la resolución de situaciones problemáticas. Trabajo presentado y aceptado para publicación en memorias del V Encuentro sobre aprendizaje Significativo, Madrid, Sep. 2006.        [ Links ]

3. Andrés, M. M., Pesa, M. y Meneses, J. (2008). Efectividad de un laboratorio guiado por el modelo de aprendizaje matlaf para el desarrollo conceptual asociado a tareas experimentales. Enseñanza de las Ciencias, 26(3); 343-358.        [ Links ]

4. Caamaño, A. (2005). Trabajos prácticos investigativos en química en relación con el modelo atómico-molecular de la materia, planificados mediante un diálogo estructurado entre profesor y estudiantes. Educación Química, 16(1); 50-62.        [ Links ]

5. Crowell, B. (2006). Newtonian Physics. (Documento en línea) disponible: www.lightandmatter.com (Consulta: 2008, octubre 10)        [ Links ]

6. Etkina, E. (s.f.) Investigative Science Learning Environment: Using the processes of science and cognitive strategies to learn physics. (Documento en línea) http://www.rci.rutgers.edu/~etkina/ISLEPERC.pdf (Consulta: 2008, octubre 10)        [ Links ]

7. Lopes, B. (2002). Desarrollar conceptos de física a través del trabajo experimental: evaluación de auxiliares didácticos. Enseñanza de las Ciencias, 20(1); 115-132.        [ Links ]

8. Regiosa, C. y Jiménez, M. (2000). La cultura científica en la resolución de problemas en el laboratorio. Enseñanza de las ciencias, 18(2); 275-284.        [ Links ]

9. Seré, M. G. (2002). Towards Renewed Research Questions from the Outcomes ofthe European Project Labwork in Science Education. Science Education, 86(1); 624-644.        [ Links ]