Diagnóstico y aprendizaje de habilidades propias del quehacer

científico utilizando tic

Maturano, Carla Inés y Núñez, Graciela Inés

Instituto de Investigaciones en Educación en las Ciencias Experimentales. Facultad de Filosofía,

Humanidades y Artes. Universidad Nacional de San Juan. Av. I. de la Roza 230 (oeste). San Juan.

Argentina.

cmatur@ffha.unsj.edu.ar; gnunez@ffha.unsj.edu.ar

RESUMEN

Presentamos una propuesta sobre contenidos referidos a las leyes de los gases ideales que permitiría diagnosticar algunas competencias necesarias en Ciencias Naturales y aprender utilizando TIC. Diseñamos una guía de actividades para cursos universitarios. Con su aplicación pretendemos identificar dificultades relacionadas con habilidades propias del quehacer científico y favorecer su aprendizaje mediante la utilización del software Phet. El mismo emplea simulaciones que representan procesos para un sistema gaseoso en los que pueden controlarse variables, observar sus efectos y medir.

La propuesta consta de una instancia individual donde los alumnos deben: identificar las magnitudes físicas involucradas en los procesos, conocer las posibilidades y limitaciones del software, analizar gráficas cartesianas y su vinculación con las leyes de los gases y diseñar experimentos que puedan realizarse con la simulación. Posteriormente se llevan a plenario las propuestas individuales para su revisión. Como culminación se realizan los experimentos usando el software, con la participación activa de los alumnos y la guía del docente.

El análisis de los resultados muestra dificultades relacionadas con: la interpretación de la consigna de trabajo, la influencia de los conocimientos previos, la interpretación matemática de las gráficas cartesianas y su vinculación con la realidad física, el control de las variables intervinientes y la propuesta de experimentos. Algunas ventajas de este recurso se relacionan con la solución de la falta de

material de laboratorio para experimentar en estos temas y el desarrollo de competencias necesarias en el aprendizaje de las Ciencias Naturales.

Palabras clave: aprendizaje; ciencias naturales; tic

Diagnostics and learning of scientific abilities using tic

ABSTRACT

We present a proposal on contents related to the law of the ideal gasses, which would allow to diagnose some skills needed for the Natural Sciences and to learn by using ICT. We designed a guide of activities for university courses, which was applied with the aim of identifying difficulties related to the skills of scientific tasks and favouring learning through the use of the Phet software. This programme employs simulations which represent processes for a gaseous system in which variables can be controlled and its effects can be observed and measured. The proposal consists of an individual instance in which students should: identify the physical magnitudes involved in the processes, know the possibilities and limitations of the software, analyze cartesian graphs and their connection with the gasses laws and design experiments that can be simulated. After this task, the individual proposals are revised and, finally, the experiments are performed using the software, with an active participation of students and the teacher's guide. The analysis of the results shows difficulties related to: the interpretation of the task requirement, the influence of previous knowledge, the mathematical interpretation of the cartesian graphs and their connection with physical reality, the control of the variables involved and the experiments proposed. Some advantages of this resource are that it solves the lack of laboratory equipment to experiment on these issues and it contributes to the development of the skills needed for the learning of the Natural Sciences.

Keywords: learning; natural sciences; ict

INTRODUCCIÓN

La evolución de las nuevas tecnologías incide en los procesos

educativos y transforma la educación. Consideramos que la potencialidad de las

tecnologías de la información y la comunicación (TIC) es enorme, pero necesita

ser bien planteada en el ámbito educativo para favorecer el logro de las metas de

aprendizaje. La presencia de nuevas posibilidades y recursos tecnológicos en el

aula universitaria constituyen un puntapié inicial para la transformación y mejora

de las prácticas áulicas. En el intento de favorecer el aprendizaje de

competencias científicas en entornos virtuales, hemos diseñado y aplicado una

propuesta concreta de utilización de simulaciones físicas disponibles en forma

gratuita en la web, tratando de potenciar su utilidad educativa. En este trabajo

mostramos los resultados obtenidos.

REFERENTE TEÓRICO

El interés que despierta en los jóvenes el uso de tecnologías en

su cotidianeidad constituye una ventaja del material educativo computarizado

frente a materiales tradicionales (Palomares y Villareal, 2009). Sin embargo, el

sólo uso de las tecnologías no genera cambios significativos en las estructuras

conceptuales y metodológicas de quien aprende. Aunque nadie cuestiona

actualmente si deben o no usarse las TIC, nos preguntamos acerca del modo más

adecuado de introducir las nuevas tecnologías en el aula. Así, la tecnología puede

ser una valiosa herramienta y un vehículo para el alcance de los objetivos

propuestos y, simultáneamente, un instrumento que, bien utilizado, puede

convertir al proceso de aprendizaje, en atractivo y motivante (Morales López y

Poveda Vásquez, 2009).

Las simulaciones de experimentos en las clases de Ciencias

Muchos temas de Física son difíciles de ser comprendidos por los

estudiantes y las simulaciones computacionales pueden permitir al alumno una

mayor aproximación al fenómeno. En la actualidad, existe gran cantidad de

software disponible con animaciones y/o simulaciones que favorecen el

aprendizaje de las Ciencias. En esta investigación hemos utilizado las

simulaciones computacionales de la Universidad de Colorado (PhET, 2007)

basadas en Java, con el apoyo de Flash, para su diseño. Las mismas son de acceso

libre y gratuito. Las simulaciones PhET constituyen un conjunto de herramientas

interactivas, ampliamente probadas y evaluadas para su validación, que permiten

a los usuarios establecer conexiones entre los fenómenos reales y la ciencia

subyacente que los explica (Cabrero Fraile et al., 2010).

Cuando los conceptos son difíciles de comprender o no pueden

ser “visualizados” en el aula o en el laboratorio, las simulaciones

computacionales ayudan a los alumnos y favorecen su motivación como ocurre,

en general, con el uso de sistemas alternativos de enseñanza basados en las

nuevas tecnologías (Cabrero Fraile et al., 2010). Un laboratorio virtual consiste en

aplicaciones de software que simulan procesos, instrumentos y/o elementos de medida.

Comparados con los laboratorios tradicionales, tienen una mayor flexibilidad y

solucionan problemas de distancias, tiempo y recursos. Permiten tanto la integración de

saberes como el desarrollo de competencias y habilidades en determinados temas , sin

limitaciones de espacio (Pérez, Amaya y Ramos, 2006). En el tratamiento de algunos

contenidos, como el seleccionado para esta investigación referido a las leyes de

los gases ideales, otra de las ventajas se asocia a la posibilidad de la manipulación

de variables que podrían ser inobservables o difíciles de medir con el

instrumental existente en los laboratorios. La necesidad de acudir a estos

recursos se fortifica especialmente en estos temas añadiéndose a las virtudes ya

descriptas anteriormente para estos materiales, la necesidad de solucionar la

inexistencia de material en los laboratorios para experimentar con gases. Esto se

agravaría por la sofisticación de los instrumentos que deberían trabajar a

presiones extremadamente bajas para lograr resultados que se acerquen al

comportamiento del gas ideal. La realización de experimentos mediante

simulaciones en una computadora, sin la necesidad de comprar un equipo y

materiales costosos o peligrosos, constituye una ventaja que impacta en el

proceso de aprendizaje (Cataldi, Donnamaría y Lage, 2009). Según estos autores

los estudiantes expuestos a experiencias de simulaciones interactivas de

laboratorios, a través de multimedia, mejoran el dominio del material y de los

procedimientos que deberán aplicar en las prácticas reales. Las ventajas se

relacionan con diversos factores como la realización de los mismos de manera

individual o con la posibilidad de repetir las experiencias en forma ilimitada hasta

la adquisición de las competencias para efectuarlas en forma exitosa en el

laboratorio real en que los productos y los docentes auxiliares son escasos.

Las TIC, entre las que se incluye el software utilizado en esta

investigación, permiten aprender de forma diferente a las que habitualmente

utilizamos en el aula y constituyen una alternativa de medio auxiliar más cercano

a los intereses de los alumnos, lo que hace que sea un elemento motivador para

la enseñanza. En estas circunstancias el docente actúa no como la fuente del

conocimiento sino como un guía que proporciona herramientas y recursos para la

construcción del conocimiento y, en sus intervenciones, es orientador y mediador

del aprendizaje de los estudiantes (Salinas, 2004).

Las habilidades del quehacer científico y las competencias

Coll, Mauri y Onrubia (2008) afirman que las nuevas tecnologías

generan nuevos escenarios y nuevas posibilidades educativas promoviendo una

nueva mirada sobre los procesos de enseñanza y de aprendizaje dado que

requieren de la participación activa del estudiante. Además favorecen el

desarrollo de habilidades y destrezas intelectuales, procedimentales y

emocionales, al mismo tiempo que la formación de competencias fundamentales

para su desarrollo profesional continuo (Salinas, 2004).

Nuestra investigación se ha desarrollado en un contexto

educativo universitario en el que los estudiantes de carreras de Ciencias se

desenvuelven cómodamente en prácticas cotidianas con las TIC y tenemos

indicios suficientes para suponer que dominan el uso de las herramientas y

procedimientos básicos que éstas incorporan. Esto les permite posicionarse de

una determinada forma en situaciones de aprendizaje interactivas (Monereo y

Pozo, 2008). Sin embargo, son escasas (o nulas) las oportunidades en que estos

estudiantes han accedido a prácticas de laboratorio reales en el ámbito

universitario en la carrera, aunque la destreza personal es diferente según las

experiencias escolares individuales anteriores.

Teniendo en cuenta que los alumnos poseen ciertas

competencias previas en el manejo básico de TIC, en esta nos proponemos el

aprendizaje de las siguientes competencias científicas básicas relacionadas

especialmente con el trabajo experimental propio del quehacer científico:

Competencias básicas para el aprendizaje. Abarca variedad de

competencias tales como la lectura e interpretación de textos y la

realización de operaciones matemáticas sencillas, entre otras.

Competencia para establecer condiciones tanto cualitativas como

cuantitativas de las variables pertinentes para el análisis de una situación

física. Esta competencia incluye acciones como identificar lo observable y

controlar las variables adecuadamente.

Competencia para proponer experimentos que muestren relaciones entre

dos variables argumentando su selección. Para esto el alumno debe

plantear relaciones entre magnitudes o predecir lo que probablemente

suceda dadas ciertas condiciones para las variables y proponer diseños

experimentales adecuados para comprobar las relaciones.

Competencia para comprender gráficas cartesianas. Se demanda en este

caso una interpretación gráfica que involucra deducir e inducir

condiciones sobre las variables a partir de cada gráfica y vincularla con el

fenómeno físico analizado.

Competencia para realizar experimentos utilizando simulaciones. Se

requiere al estudiante que realice cambios y mediciones utilizando el

software a fin de comprobar las relaciones supuestas entre las variables

para al menos dos valores distintos de la variable independiente,

evaluando en cada caso su efecto sobre la variable dependiente.

Competencia para autoevaluar su propio conocimiento y desempeño en la

realización de actividades experimentales. Incluye la toma de conciencia

de la propia experiencia y habilidad para diseñar y llevar a cabo

experimentos tanto reales como virtuales.

METODOLOGÍA

Nuestra propuesta se refiere a contenidos relacionados con las

leyes de los gases ideales y pretende diagnosticar algunas competencias

necesarias en Ciencias Naturales y favorecer el aprendizaje utilizando TIC. Para

esto diseñamos una guía de actividades para cursos universitarios. Con su

aplicación buscamos identificar dificultades relacionadas con habilidades propias

del quehacer científico y favorecer el aprendizaje mediante la utilización de un

software que emplea simulaciones donde se representan procesos para un

sistema gaseoso en los que pueden controlarse variables, observar sus efectos y

medir.

La herramienta seleccionada para llevar a cabo esta experiencia

es el software educativo referido a las propiedades de los gases desarrollado por

la Universidad de Colorado. El mismo está disponible en forma gratuita en

Internet (http://phet.colorado.edu/) y consiste en una pequeña simulación

denominada applet que simula un fenómeno de manera interactiva. Un applet es

un programa en lenguaje Java que permite ejecutar experimentos. La simulación

ofrece instrumentos de medición, incluyendo reglas, cronómetros y termómetros

que el estudiante puede manipular para obtener variaciones inmediatas al

realizar cambios en el sistema.

El software seleccionado permite analizar el comportamiento de

las moléculas en una caja cuando se varía el volumen, se añade o quita calor,

cambia la gravedad, entre otras modificaciones posibles. Se pueden medir la

temperatura y la presión, es posible calcular el volumen a partir de la medición de

la longitud de la caja y contar el número de partículas de gas que forman el

sistema, entre otras operaciones, para luego relacionar las magnitudes físicas

intervinientes entre sí.

Las magnitudes físicas que se necesitan variar y controlar en los

experimentos para analizar las leyes de los gases son:

• Cantidad de gas: puede aumentarse al hacer que ingrese gas al recipiente

accionando el émbolo ubicado en el sector derecho, las veces que sea

necesario, aumentando la cantidad de moléculas cada vez que se acciona y

puede disminuirse al desplazar la tapa superior lateralmente dejando que las

partículas escapen del recipiente.

• Tipo de gas: puede variarse entre dos tipos: gas ligero (liviano) y gas pesado.

• Volumen: puede variarse moviendo la pared lateral móvil a la izquierda y a la

derecha. Puede medirse la longitud de la caja con una regla provista entre las

herramientas de medición.

• Temperatura: puede medirse con el termómetro colocado en el recipiente.

• Presión: puede medirse con el manómetro colocado en el recipiente.

• Fuente de calor en contacto térmico con el recipiente: es posible añadir o

quitar energía en forma de calor utilizando el depósito térmico inferior. Para

esto puede seleccionarse: la opción 0 (equivale a una pared adiabática

inferior), añadir o quitar calor (con cuatro niveles posibles cada uno de ellos).

Dadas las características y posibilidades de este applet,

diseñamos un instrumento para su utilización en cursos universitarios o de

secundaria con orientación en Ciencias Naturales, a fin de sugerir actividades

individuales y grupales que permitan un mejor aprovechamiento del recurso para

aumentar la significatividad del aprendizaje. El instrumento diseñado está ideado

para su aplicación antes del tratamiento de la ecuación de estado del gas ideal y

de las leyes de los gases (ver en Anexo). Se espera que los estudiantes tengan

nociones básicas de las magnitudes físicas que son indispensables para la

comprensión de los temas abordados.

La propuesta consta de una instancia individual donde los

alumnos deben: identificar las magnitudes físicas involucradas en los procesos,

conocer las posibilidades y limitaciones del software, analizar gráficas cartesianas

y su vinculación con las leyes de los gases y diseñar experimentos que puedan

realizarse con la simulación. Posteriormente el docente analiza las propuestas

individuales y como culminación se realizan los experimentos usando el software,

con la participación activa de los alumnos y la guía del docente.

La aplicación de la propuesta se realizó en un curso universitario,

asignatura Física (N=23), desarrollándose en cuatro instancias:

Primera instancia: se procedió a leer en plenario la introducción

del texto donde se presenta el dispositivo experimental con el que podrían

realizarse los experimentos que dan origen a las gráficas cartesianas incluidas en

el instrumento diseñado. Esto se realizó con el objetivo de que los estudiantes

identificaran las variables macroscópicas del gas allí descriptas, para favorecer el

diseño posterior de experimentos. Luego, el docente mostró el software

seleccionado realizando cambios en las diferentes magnitudes para que los

estudiantes conozcan las posibilidades y limitaciones del applet.

Segunda instancia: Los alumnos, en forma escrita e individual,

propusieron experimentos para obtener resultados similares a los mostrados en

las gráficas cartesianas incluidas en la prueba. En esta actividad fue necesario que

los alumnos pusieran en práctica algunas habilidades procedimentales

relacionadas con el manejo de variables y la identificación de las variables

independiente y dependiente en un experimento, entre otras. También se solicitó

que cada uno puntuara su experiencia en la realización de experimentos de

laboratorio en una escala del 0 al 10. Esta actividad se propuso a fin de relacionar

posteriormente la propia percepción del conocimiento de las habilidades del

quehacer científico con la adecuación de los experimentos.

Tercera instancia: El docente analizó las respuestas de los

estudiantes y se trabajó en plenario a fin de realizar con el software los

experimentos propuestos. Por turnos, los estudiantes fueron realizando los

mismos, con proyección en pantalla, a fin de que el resto pudiera visualizar

claramente e intervenir en la dinámica áulica. La realización de las experiencias

estuvo guiada por el docente, quien mediante su intervención buscó favorecer el

aprendizaje de habilidades experimentales mediante la utilización del sistema de

adquisición de datos provisto por el software utilizado. El desarrollo de la

experimentación tuvo una secuencia similar a la que se lleva a cabo en un

laboratorio real, en el cuidado al realizar las mediciones, en la espera de los

tiempos adecuados hasta la estabilización del sistema en estudio y en la

realización de varias mediciones para obtener el comportamiento promedio del

sistema en las condiciones dadas. Posteriormente los estudiantes representaron

gráficamente las mediciones obtenidas y relacionaron el modelo matemático que

se ajusta a dichos datos con las gráficas cartesianas proporcionadas.

Cuarta instancia: se discutieron las conclusiones del trabajo

resumiendo las relaciones matemáticas que vinculan las variables en estudio y se

comentaron las dificultades salvadas durante el trabajo con la simulación y las

potencialidades que han quedado inexploradas en el abordaje seleccionado.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos nos permiten diagnosticar algunas

dificultades de los estudiantes referidas a competencias necesarias para el

aprendizaje y otras características del quehacer científico. Estas dificultades

pueden agruparse en seis categorías, comprendiendo cada una de ellas de

diferentes competencias analizadas en esta investigación, a saber:

Competencias básicas para el aprendizaje.

o El alumno confunde la tarea de proponer un experimento con la

redacción de conclusiones que pueden obtenerse a partir de la

gráfica. Esto ocurre en muchos casos aunque citamos sólo algún

ejemplo: “En la figura 3a es posible analizar que conforme disminuye

el volumen del émbolo aumenta la presión (siempre y cuando se trate

del mismo gas y no exista mezcla) si la temperatura es constante”

(A1-Fig. 3a).

Competencia para establecer condiciones tanto cualitativas como cuantitativas

de las variables pertinentes para el análisis de una situación física.

o A veces el alumno varía en forma indiscriminada las magnitudes

intervinientes. Por ejemplo, para hallar la relación entre V y p, realiza

variaciones en T, N o V en forma indiscriminada indicando “Añadimos

N partículas de gas. Para que la presión aumente a medida que el

volumen disminuya podemos: aumentar la temperatura y el número

de moléculas del gas o disminuir el volumen del recipiente” (A8-Fig.

3). En otro caso realiza variaciones de N que asocia a variaciones de p,

para estudiar la relación entre V y T: “Para que el volumen aumente

constantemente con el aumento de la temperatura, debemos

disminuir proporcionalmente el número de moléculas de gas de

manera que disminuya la presión” (A18-Fig. 4).

o Algunas veces el alumno varía en forma independiente las dos

magnitudes cuya dependencia se pretende analizar. Por ejemplo,

para estudiar la relación entre V y T varía tanto el volumen como la

temperatura: “En este caso para que V y T aumentaran linealmente

aumento el volumen y con dispositivo térmico aumento la

temperatura manteniendo fijo el número de partículas” (A10-Fig.4).

o En ocasiones el estudiante varía dos magnitudes a la vez para medir

una tercera como ocurre en: “Para que el número de partículas

aumente lo que haría es a través de un dispositivo adecuado inyectar

más gas en el contenedor (aumento de partículas en el mismo) de los

tres tipos, lo que generaría un aumento del volumen…” (A2- Fig.2).

En este caso cambia cantidad y tipo de gas realizando una mezcla

para medir el volumen ocupado por el sistema. Esto podría asociarse

a fallas en la interpretación de la gráfica donde aparecen datos

relativos a gases diferentes utilizados por separado. En otros casos se

introducen variaciones no sugeridas en las gráficas cartesianas como

ocurre con: “Se debe mantener p constante. Se agregan más

partículas del mismo gas, pero a mayor temperatura dos veces. … la

temperatura aumenta. A mayor cantidad de gas, N aumenta. Medir N.

Al aumentar T y N, V aumenta. Medir V.” (A14-Fig.2).

o En algunos casos el estudiante utiliza variables “microscópicas” en su

interpretación de la situación en vez de proponer un experimento en

el que se midan las variables “macroscópicas” intervinientes, tal

como es posible hacer con el software. Por ejemplo: “Al aumentar la

temperatura en forma constante las colisiones entre las moléculas

aumentan y éstas tienden a separarse entre sí aumentando el

volumen por lo que el aumento de temperatura trae aparejado un

aumento directamente proporcional del volumen (si se trata del

mismo gas y no hay mezcla), manteniendo la presión constante” (A21-

Fig. 4). En este caso, no es posible medir con un experimento en las

condiciones dadas la separación promedio entre las moléculas. Otro

estudiante propone la relación con la frecuencia de las colisiones y la

velocidad de las moléculas (A2-Fig. 4).

Competencia para proponer experimentos que muestren relaciones entre dos

variables argumentando su selección.

o En muchos casos influyen en las relaciones entre variables propuestas

los conocimientos previos adquiridos no tanto a partir de la

experiencia cotidiana sino en experiencias escolares anteriores. Un

alumno considera que la cantidad de colisiones por segundo se

vincula directamente con la temperatura del sistema y no con la

presión e interpreta la Figura 3 en función de estas ideas que lo llevan

a proponer los siguientes pasos experimentales: “Disminuir V. Medir

p. Al disminuir el volumen, la presión aumenta; hay más colisiones por

segundo y la temperatura aumenta, por lo que eventualmente la

gráfica se acerca al eje x. p no es directamente proporcional a V

debido al aumento de temperatura” (A4-Fig. 3). En este caso la

realización de la experiencia, ya sea en forma real o virtual, podría

ayudarlo a reformular sus concepciones.

o Con frecuencia los conocimientos previos les ayudan a fundamentar

sus razonamientos para explicar las relaciones entre variables,

aunque lo hagan en términos cotidianos. Por ejemplo: “El aumento

de temperatura agita a las moléculas del gas y produce una expansión

de volumen” (A14- Fig 4).

Competencia para comprender gráficas cartesianas.

o En muchos casos el estudiante comprende la gráfica cartesiana desde

su interpretación matemática pero no es capaz de vincularla con la

realidad física que representa. Por ejemplo: “En la figura 3b se ve que

el aumento de la presión es inversamente proporcional al volumen,

pero no sé qué parámetros debería considerar para reproducir dicha

gráfica” (A15-Fig. 3b).

o A veces al analizar la figura 3 el alumno no relaciona las dos gráficas

proporcionadas para inferir la dependencia entre la presión y el

volumen. De un análisis superficial sólo de la primera gráfica

(hipérbola equilátera) pueden surgir interpretaciones equivocadas

como la siguiente: “… a medida que la presión es mayor el volumen

disminuye hasta cierto punto y luego permanece constante alrededor

de los mismos valores para valores muy altos de presión“ (A2-Fig. 3).

o Otro estudiante intenta reproducir experimentalmente puntos de la

gráfica cartesiana que no tienen significado físico real, a los que se

llega por extrapolación de los datos y propone medir el volumen al

vacío: “Medimos el volumen del cuerpo sin gas. Marcamos este punto

en la gráfica como el punto 0. Metemos 25 partículas de gas A y

medimos el volumen, le restamos el volumen inicial (o sin partículas),

marcamos este punto 1…” (A5-Fig. 2). En este caso, aunque el

volumen del recipiente puede ser cualquiera, el volumen ocupado por

el gas es nulo ya que se ha extraído todo el gas del recipiente.

Competencia para realizar experimentos utilizando simulaciones.

o Algunos confunden las variables independiente y dependiente

posibles de trabajar con el software propuesto como ocurre con: “Si

consideramos solamente un cambio de presión, es decir manteniendo

constante la temperatura, a medida que la presión es mayor el

volumen disminuye…” (A22- Fig.3). Si bien en el dispositivo

propuesto en el texto leído es posible manejar en forma

independiente la presión, no es posible realizarlo con el software.

o En ocasiones el estudiante confunde medidas y cálculos: “…Medimos

el cambio de volumen con la regla” (A13-Fig.2). Con la regla se mide la

longitud del recipiente que luego permitiría calcular el volumen

conociendo el área de la sección transversal del mismo.

Competencia para autoevaluar su propio conocimiento y desempeño en la

realización de actividades experimentales.

Respecto a los puntajes asignados por cada uno a su experiencia personal en

la realización de experimentos de laboratorio, obtuvimos un puntaje medio

de 5,2. Si relacionamos el puntaje con el desempeño de cada estudiante

notamos que los que se asignaron puntajes bajos o medios (0-6):

o se limitaron en muchos casos a analizar las gráficas cartesianas

proporcionadas y no a proponer experimentos para reproducir sus

resultados. Ante el desconocimiento acerca de los procedimientos

podrían haber tratado de subsanar desde lo conocido que en este

caso se asocia a conocimientos de Matemática.

o no respondieron en algunos casos manifestando en forma oral su

desconocimiento acerca de cómo proponer un experimento

adecuado.

o mostraron graves dificultades en el manejo de las variables.

Por otra parte, los alumnos que se asignaron a sí mismos puntajes altos (7-10)

generalmente:

o fueron capaces de esbozar o en algunos casos de detallar diseños

para realizar los experimentos.

o presentaron diferencias en cuanto al logro del manejo de variables

(control y discriminación de variables independiente y dependiente)

tanto de un alumno a otro como para un mismo alumno. Surgen

discrepancias en este aspecto incluso para una misma prueba de una

figura a otra, siendo capaces de realizar un buen manejo en algunos

casos y no en otros. Esto podría estar indicando que el manejo de las

variables en un experimento científico es una competencia no

totalmente lograda, aún para aquellos estudiantes con mayor

experiencia en el trabajo de laboratorio.

En lo que se refiere a la realización posterior de los experimentos

en la clase utilizando el software, del registro de las actuaciones pudimos

apreciar algunas ventajas de la propuesta tales como:

• la importancia de la realización de la actividad experimental simulada en

forma cooperativa ya que las falencias detectadas en los experimentos

propuestos pudieron discutirse y subsanarse con la participación de los

estudiantes con mayor experiencia y la guía del docente;

• la adecuación del software para el aprendizaje de las habilidades del

quehacer científico permitiendo la repetición de experimentos y

mediciones en tiempos acordes a la disponibilidad horaria de los cursos y

• el aprendizaje de los contenidos conceptuales, en forma conjunta con los

procedimientos de adquisición e interpretación de los datos, fomenta

una concepción de la ciencia muy diferente a la que se promueve desde

otros enfoques de la práctica áulica, más alejados del quehacer científico

para el que formamos a los estudiantes de este nivel educativo.

CONCLUSIONES

Algunas de las dificultades encontradas podrían explicarse a

partir de las siguientes consideraciones. En primer lugar, confundir la propuesta

experimental solicitada con otras tareas puede obedecer más que a una

dificultad de comprensión lectora, a un desconocimiento de los procedimientos

que se puede asociar a la escasa actividad experimental anterior. En muchos

casos esto fue salvado por los estudiantes intentando respuestas “de

compromiso” a partir de lo más conocido, ya sea la interpretación matemática de

la gráfica o la interpretación microscópica del fenómeno.

Por otra parte, los resultados muestran que muchos de los

problemas detectados evidencian competencias no logradas relacionadas tanto

con aspectos cognitivos (la influencia de conocimientos previos en la adecuación

de las respuestas, la vinculación de la información proporcionada por las gráficas,

la relación interdisciplinar de los contenidos aprendidos en Matemática y Física o

Química) como con aspectos procedimentales (control de variables).

En cuanto al diagnóstico y aprendizaje de competencias,

podemos decir que las mayores dificultades se relacionan con establecer

condiciones de las variables pertinentes para el análisis de una situación física y

con la propuesta de experimentos que muestren relaciones entre dos variables

argumentando su selección.

Sin embargo, son destacables la baja frecuencia de dificultades

relacionadas con la competencia para comprender gráficas cartesianas y los

aprendizajes logrados en la competencia para realizar experimentos utilizando

simulaciones, a partir del trabajo colaborativo en el aula con la guía del docente.

Como consecuencia de este estudio, podemos afirmar que

muchos de los inconvenientes detectados podrían solucionarse a partir de la

práctica experimental frecuente, ya sea que se realice en un laboratorio real o de

forma virtual. Los resultados obtenidos muestran que la escasa realización de

experimentos en las distintas etapas de formación de los estudiantes impactaría

en el desarrollo de ciertas competencias indispensables para el aprendizaje de

contenidos científicos. Así, la escasez de material para la realización de prácticas

de laboratorio que permitan realizar mediciones o reproducir (con diferentes

grados de error experimental) algunas leyes de la Física o de la Química, podría

estar influyendo no sólo en el aprendizaje de contenidos conceptuales sino

también de ciertos procedimientos que son básicos en otras áreas y forman parte

de la actuación profesional futura de muchos alumnos universitarios. Por lo

tanto, algunas ventajas del recurso presentado en este artículo se relacionan con

la solución de la falta de material de laboratorio para experimentar en ciertos

temas y el desarrollo de competencias necesarias en el aprendizaje e

investigación en Ciencias Naturales.

Las propuestas de utilización de software para simular los

experimentos como la que se presenta en este trabajo requieren repensar la

función del docente. La utilización de TIC en la enseñanza de competencias hace

que el papel del profesor no pueda ser el mismo. La metodología debe cambiar y

esto requiere de la utilización de recursos diferentes en la enseñanza para lo que

los docentes debemos estar preparados (Mayo, 2003). Al trabajar en el aula con

propuestas que utilicen TIC, el docente debe cumplir funciones de tutor,

orientador, motivador y experto tecnológico para lo que necesita nuevas

competencias (tecnológicas, sociales y de comunicación, teóricas y

psicopedagógicas) a fin de desenvolverse adecuadamente ante los cambios en la

forma de enseñar (Morales López y Poveda Vásquez, 2009). Necesitamos

educadores que conozcan y utilicen de forma competente los recursos que

ofrecen las TIC y puedan coordinar adecuadamente las nuevas experiencias

educativas (Monereo y Pozo, 2008).

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ANEXOS Y APÉNDICES

Instrumento utilizado en la instancia individual