Los principales problemas en la enseñanza de las Ciencias y Ciencias Naturales son:
a) La dificultad que tienen los docentes para diseñar estrate gias de enseñanza adecuadas para que sus estudiantes se apropien del conocimiento científico y la escasa utilización de actividades experimentales en sus clases. Esta situación plantea a los docentes el reto de transformar sus estrategias de enseñanza, tarea difícil debida entre otros factores, a la falta de formación académica adecuada en este ámbito. b) Frecuentemente los conocimientos previos que tienen los estudiantes sobre los fenómenos naturales difieren del que construyen en la escuela, ya que elaboran significados acordes a su experiencia personal. Se produce entonces, que los estudiantes construyen significados diferentes a los que el docente pretende enseñar. c) Falta de motivación e interés de los estudiantes por el aprendizaje científico, vienen a clases desmotivados y no presten atención a las explicaciones y no aprenden. Como no aprenden, se aburren y con e llo aumenta su desinterés por aprender. Por estas razones, hoy más que nunca se hace indispensable un proceso de enseñanza – enseñanza – aprendizaje aprendizaje de las ciencias más vivencial para que los estudiantes se sientan más motivados con su aprendizaje, ya que son estas disciplinas las que, en mayor medida, les ayudarán a comprender mej or el mundo que los rodea. Esto no se puede lograr a través de un proceso de enseñanza- aprendizaje pasivo, por el contrario, existen más posibilidades de alcanzarlo exponiendo a los estudiantes a situaciones experimentales. Dos ejemplos sencillos: ¿por qué no realizar una clase de Ciencias Naturales a campo abierto, en contacto con la naturaleza?; o ¿por qué enseñar un concepto o ley de la Química en la pizarra cuando se podría realizar un pequeño experimento en la sala de clases, si es que no se dispone de un laboratorio escolar?
La experimentación un punto de partida para aprender ciencias Si la finalidad del aprendizaje científico es que el estudiante llegue a ser capaz de explicar los fenómenos del mundo que le rodea utilizando leyes y teorías propias de la ciencia actual, entonces la experimentación ha de ser el punto de partida para aprender ciencias. La experimentación escolar tiene como primera finalidad el compartir objetivos, ponerse de acuerdo entre e l estudiante y el docente sobre qué se quiere explicar y aprender. Por ejemplo, el objetivo de aprendizaje no es “saber que es un gas “o “saber la teoría cinéticocinético-molecular de la materia”, sino saber explicar fenómenos fenóm enos del entorno con dichos modelos. La enseñanza de las ciencias mediante la experimentación, aunque requiere de mayor esfuerzo del docente en su preparación y desarrollo, representa para el e studiante una forma de aprendizaje más dinámica y efectiva, adem ás despierta el gusto por la asignatura y hace que las ciencias estén más relacionadas con su vida cotidiana. El estudiante para estar motivado, debe encontrarle sentido a lo que va aprender. En la enseñanza de las Ciencias Naturales se debe establecer siempre una r elación entre los contenidos y el medio que nos rodea , puesto que la verdadera motivación por la ciencia es descubrir el interés por acercarse al mundo indagando sobre su estructura y naturaleza, descubrir el interés de hacer se preguntas y buscar las propias respuestas. Experimentar lo que el estudiante está aprendiendo facilita su comprensión. Con el estudio teórico toda la tare a recae sobre la memoria, la inteligencia y la imaginación, y supone un esfuerzo más arduo y de smotivado; mientras que si el aprendizaje se realiza de forma activa u operativa, en e l esfuerzo están presentes todas las facultades y sentidos, por lo que resulta al estudiante mucho atractivo y significativo. La enseñanza de las ciencias desde e sta perspectiva debe llevar a transformar las salas de clases en talleres o laboratorios de trabajo intelectual donde, desde el e jemplo concreto, la manipulación y la experimentación, se llegue al apre ndizaje teórico - práctico de los contenidos de una materia. La experimentación como estrategia didáctica en la enseñanza de las ciencias cumple con los siguientes propósitos, en estudiantes y docentes: Estudiantes 1. Motiva hacia el estudio de las ciencias y facilita la comprensión y el aprendizaje de los conceptos científicos.
2. Proporciona a los estudiantes la oportunidad de contrastar sus ideas sobre los fenómenos con los enfoques científicos. 3. Promueve el cambio conceptual sobre las explicaciones de los fenómenos de la naturaleza. 4. Despierta la curiosidad y proporciona mayor capacidad de observación e investigación. 5. Posibilita la realización de experiencias que le permitan desarrollar e l pensamiento científico. 6. Favorece el desarrollo de actitudes científicas y crea el hábito de tratar de dar explicaciones a los hechos. 7. Permite que verifiquen sus explicaciones y extraigan conclusiones de sus investigaciones, de tal manera que vayan construyendo su propio aprendizaje. 8. Promueve la capacidad de fundamentación de sus explicaciones a los fenómenos. 9. Favorece el pensamiento crítico. 10. Permite el aprendizaje de técnicas y habilidades propias del trabajo experimental. Docentes 1. Facilita que el docente pase de ser un transmisor de conocimientos a un guía y un apoyo durante el desarrollo de la clase. 2. Permite al docente reflexionar sobre la forma en que el estudiante investiga y adquiere conocimientos. 3. Propicia la adquisición de conocimientos teórico - prácticos que ayudan al mejoramiento de la enseñanza de las ciencias. 4. Proporciona experiencias concretas y oportunidades para abordar los errores conce ptuales de los estudiantes. Hoy, más que antes, se hace indispensable una revisión de los métodos que se están utilizando en la enseñanza de las ciencias en nuestras escuelas. Es necesario un cambio de actitud del docente en cuanto a la manera de enfrentarse con el conocimiento científico y su utilidad para comprender e l mundo en que vivimos. Ya no se puede concebir la enseñanza de las ciencias de una forma memorística y sin razonamiento
Requisitos básicos de la experimentación escolar El reto actual de las Ciencias no es transmitir información, sino más bien enseñar a utilizarla, a e stablecer relaciones entre elementos aparentemente dispares y, muy e specialmente, comunicar nuestras ideas y ser capaces de expresar las de los demás. Es decir, el enfoque comunicativo de la asignatura es cada vez más relevante, no sólo en la asignatura de Lenguaje y Comunicación, sino también en la Ciencia. Para ampliar el horizonte respecto a la importancia de hablar y escribir en Ciencias, lea el texto “Hablar y Escribir, Una Condición Necesaria para Aprender Ciencias”. La experimentación escolar o método experimental se refiere a la provocación de fenómenos imitando las condiciones naturales y controlando, en alguna medida, las variables que intervienen en los fenómenos. Llevado a la sala de clases y en el contexto de las clases de ciencias, el experimento es un método que consiste en enfrentar a los estudiantes al fenómeno natural que se provoca, lo c ual permite que se observe en su desarrollo, para llegar a conclusiones analizando los cambios que se producen y sus causas. En el contexto de la experimentación, el comunicar lo observado y expresar las conclusiones propias y grupales adquiere especial importancia. La experimentación permite desarrollar el lenguaje, la independencia cognitiva en los estudiantes y trabajar ofreciendo un enfoque de problema a los contenidos que se van a estudiar, pues queda abierta una interrogante al inicio del experimento, manteniendo sus sentidos alerta, en espera de lo que va a ocurrir. Desde el punto de vista psicológico, su importancia está dada en que el estudiante per cibe directamente las propiedades del objeto o fenómeno determinado, y pone en funcionamiento varias vías perceptivas por lo que la representación del fenómeno será más próxima a la realidad, y estimulará los procesos de memoria, atención que favorece en gran medida el aprendizaje. Un estudiante que realiza un experimento, siente que descubre aspectos de las ciencias que para él eran desconocidos o que había observado con anterioridad pero que no había podido explicárselos.
La experimentación escolar debe ser distinta a la que se realiza en la investigación científica, ya que no es posible pretender que se realice en cada caso el extenso proceso que conduce al científico a un descubrimiento o la formulación de una ley, y que muchas veces le o cupa la mayor parte de su vida. Por ésto, la experimentación efectuada con fines didácticos tiene siempre el c arácter de una verificación mediante el r edescubrimiento o la comprobación. Es importante destacar que no cualquier experiencia es buena para aprender, ni que lo sean las m ás espectaculares o las más complejas. De la m isma forma que la ciencia ha avanzado a través de experiencias paradigmáticas, también en la escuela son necesarias experiencias e scolares que se caractericen por su poder para favorecer en los estudiantes el proceso de construcción de modelos significativos de la ciencia. Por ejemplo, la simple disolución de una pequeña cantidad de sal en un vaso con agua puede ser una experiencia paradigmática por su potencia para hacer imaginar explicaciones a los e studiantes. Un aspecto a considerar es que los experimentos deben tener sentido para los estudiantes y no ser solamente una serie de pasos a seguir, en los cuales ellos no tienen idea de lo que está pasando o de lo que podría resultar . Algunos aspectos básicos a introducir en la experimentación son: -
onvertir las observaciones en evidencias.
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nes atendiendo a la teoría.
Es importante señalar que para llamar la atención de los estudiantes hay que tener en cuenta su edad. La madurez cerebral es fundamental para entender y mantener su atención frente a un experimento. Hay ejemplos de experiencias que resultan efectivas solo para estudiantes de una dete rminada edad en adelante. Algunas características esenciales que deben presentar los ex perimentos utilizados para la enseñanza de las ciencias son las siguientes: a) Tener riesgo físico nulo. b) Ser simples. c) Rápidos. d) Atrayentes e interesantes. e) Adecuados a la edad de los estudiantes. f) De bajo costo (utilizar materiales de uso común). g) Permitir trabajar en escala reducida (para abaratar los costos y disminuir los riesgos). A veces es difícil observar la re alidad directamente, pero se pueden utilizar maquetas o programas computacionales que posibiliten realizar simulaciones. En ambos casos, no se trata de pensar que estos recursos muestran la realidad y solo hay que percibirla, sino que son medios para reco nstruirla. Por ejemplo, una maqueta del sistema solar es sólo un referente para empezar a hablar de fenómenos conocidos como son el día y la noche, estaciones, eclipse, etc. y para empezar a generar explicaciones. Se puede manipular, introducir cambios, probar, etc. La maqueta, al igual que la experiencia, “responde” a los cambios y provoca la necesidad de ajustar observaciones y explicaciones.
Los tipos de experimentación escolar En la enseñanza de las ciencias, se utilizan dos modalidades básicas de experimentación escolar: 1. La Demostración experimental : Es aquella actividad en la cual el docente realiza la exper imentación delante de los estudiantes quienes observan y escuchan atentamente su descripción y explicaciones. Aquí el procedimiento metodológico de demostración debe ser distintivo del docente. Pero, ¿qué es demostrar? Demostrar es la manipulación por parte del docente de objetos de experimentación, mientras son observados atentamente por los estudiantes. ¿Cuándo se debe utilizar la demostración experimental? El docente debe utilizar la demostración experimental cuando se pre senten algunas de las siguientes situaciones: a) Cuando en la experimentación se utilicen sustancias químicas de alta peligrosidad o electricidad. b) Cuando la realización del experimento es de alta c omplejidad como para ser realizado por los estudiantes. c) Cuando no exista la cantidad de materiales s uficientes para formar equipos de trabajo. Durante la demostración experimental, el docente debe formular preguntas a los estudiantes para estimular su participación y para determinar si comprenden la actividad que se le s presenta. Una ventaja de la demostración experimental es que permite que el mensaje sea mejor comprendido por los estudiantes ya que no solo escuchan al docente, sino que ve n la demostración. Una desventaja de esta estrateg ia, es que es difícil adecuar el ritmo de la demostración a las caracter ísticas de aprendizaje de cada uno de los estudiantes. 2. Experimentación de los estudiantes: En esta modalidad la experimentación es realizada por los propios estudiantes en forma individual o grupal con las indicaciones y orientaciones del docente. La aplicación de esta estrategia permite que ellos realicen operaciones y no simplemente observen, que participen en lugar de ser simplemente observadores. Al re alizar la experimentación, los estudiantes además de observar aprenden los procesos de la ciencia, formulan problemas, sugieren y verifican hipótesis, reúnen y analizan datos y extraen conclusiones. Para que la experimentación por parte de los estudiantes permita obtener los resultados esperados, el profesor debe considerar las siguientes sugerencias metodológicas al momento de planificarla: a) La experimentación debe prepararse con anticipación, para ev itar improvisaciones. b) Los experimentos deben ser realizados previamente por e l docente para determinar posibles fallas en su ejecución y ajustar los tiempos de e xperimentación. c) El docente debe supervisar en todo momento e l trabajo de los estudiantes para detectar anomalías en la ejecución del procedimiento experimental y efectuar las co rrecciones correspondientes en el momento oportuno, para así optimizar el tiempo y los recursos utilizados. d) En ningún momento el docente debe decir e l resultado final del experimento, para que sean sus alumnos y alumnas quienes lo descubran. e) El docente solo debe dirigir la e xperimentación para que sus estudiantes lleguen por si solos a las conclusiones.
¿Qué factores facilitan y/o dificultan la incorporación de la experimentación en la preparación y el desarrollo de una unidad didáctica? Bueno, como señala la teoría estudiada en el desarrollo de la unidad 2 (Los principales problemas en la enseñanza de las Ciencias y Ciencias Naturales) y además las variadas opiniones de mis compañeros como: Adriana Gálvez y Marcia Quintana, el factor tiempo se puede considerar una variable determinante a la hora de incorporar la experimentación en el desarrollo de una unidad didáctica, pero en mi opinión debería suceder siempre y cuando exista la presión por parte del establecimiento por pasar todas las unidades del currículum. Digo esto ya que en mi caso UTP y la directora pedagógica del establecimiento en el que hoy desempeño mis labores dictando las clases de física a 3 primeros medios y de física y química a 4 segundos medios, me han señalado que lo importante más que pasar todas las unidades “como pincelazos” es que los aprendizajes sean realmente
significativos para las estudiantes, ya que su único acercamiento a las ciencias en enseñanza media es ahora (ya que es un establecimiento técnico profesional) y que por lo mismo la meta personal es que considere, por lo menos, llevar al año unas dos o tres veces (y si son más, aún mejor) a cada curso a experimentar al espacio físico de laboratorio. Esto se solicita de forma muy especial, ya que los docentes anteriores tenían prácticamente abandonado el laboratorio de ciencias. Este es mi segundo año en el establecimiento y he realizado hasta la fecha 5 intervenciones con cada curso en el laboratorio de ciencias, y en cada intervención se realizan 2 o 3 experimentos utilizando materiales sencillos y de fácil acceso para las estudiantes, obviamente cuidando que cada una de las experiencias no signifiquen riesgos de ningún tipo para las niñas (cómo lo señala también la lección 2: Requisitos básicos de la experimentación escolar). Para esto, junto con una estudiante de apoyo, se han realizado cada una de las experiencias de manera previa. Con todo esto y en un tiempo aproximado de 1 hora cronológica, he logrado que las estudiantes puedan realizar cada clase práctica, hasta el momento sin contratiempos y con resultados realmente significativos y de calidad. (Véase un ejemplo al azar de un informe de laboratorio con calificación 6,4, anexo)
¿Qué propuestas concretas sugiere para incorporar la experimentación con las características que señala la unidad 2? En cuanto a la primera lección: Los principales problemas en la enseñanza de las Ciencias y Ciencias Naturales, para mí, el factor tiempo, la desmotivación de las estudiantes y lo conocimientos previos de las estudiantes no han sido en ningún caso impedimentos para realizar actividades de experimentación por las siguientes razones: -
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No existe presión por pasar todas las unidades del currículum nacional, más bien al establecimiento le interesa que los aprendizajes sean significativos para las estudiantes. Por lo tanto luego de pasar la parte teórica de cada unidad trato de idear una guía de laboratorio con 2, 3 o más experiencias de desarrollo grupal, donde las estudiantes pongan a prueba lo aprendido en la parte contenido. En ese sentido tampoco los conocimientos previos de las estudiantes han sido problema al momento de experimentar o lograr los objetivos de cada actividad, ya que los poseen. La desmotivación, como señalaba anteriormente, tampoco ha influido en ningún caso, ya que en mi caso a las estudiantes las entusiasma mucho el hecho de observar y trabajar in situ lo aprendido en clases.
En lo que respecta a la segunda lección: Requisitos básicos de la experimentación escolar, se han realizado experiencias con el objetivo de que las estudiantes se
enfrenten al fenómeno natural que se provoca, lo cual ha permitido que observen su desarrollo, para llegar a conclusiones analizando los cambios que se producen y sus causas, entregando y comunicando los resultados por medio de un informe grupal. (Anexo adjunto). Las experiencias tienen las siguientes características acordes a la lección: • Realizan experimentos en los que la s estudiantes convierten las observaciones
en evidencias. • Se plantean preguntas significativas. • Se diseñar formas de evaluar los resultados obtenidos (informe de laboratorio
con rubrica socializada previamente) • Comunicar las ideas pro duciendo argumentos coherentes: A través del análisis
de cada experiencia • Planificar acciones atendiendo a la teoría: Las experiencias son posteriores a la
revisión teórica de los contenidos. • Trabajar en equipo aportando element os a la resolución del problema: Las
experiencias son de forma grupal (Con la opción de entregar informes individuales por factores de permisos y problemas internos) Además las actividades: Tienen riesgo físico nulo, son simples y rápidos, son atrayentes e interesantes, adecuados a la edad de los estudiantes (entre 13 y 16 años), de bajo costo (utilizar materiales de uso común, en este caso, agua, azúcar, temperas, botella, moneda, velas, alambres, etc..), permitir trabajar en escala reducida (para abaratar los costos y disminuir los riesgos). (ver anexo) Finalmente, respecto a la lección 3: Los tipos de experimentación escolar en el caso de demostrativo, trabajamos con un software de frecuencias, descargado de softonic (buscar como software de frecuencia) en física primero medio, donde las estudiantes con ayuda de audífonos y micrófonos fueron jugando con distintas frecuencias y observando el osciloscopio virtual del mismo software. Lo más utilizado en mi caso ha sido la experimentación propia de los estudiantes donde trabajan por si solos, con apoyo de la guía de laboratorio y bajo la supervisión y apoyo estrictamente necesario desde mi parte, como se señalaba anteriormente. Anexo el informe de laboratorio de un grupo al azar, trabajado hace aproximadamente tres semanas en 2° medio, física, en la unidad Calor y temperatura.
Estimada Rocío: Sin ser majadera y autoreferente, quiero insistir en que no debemos ver el factor tiempo o la implementación como un enemigo que nos haga inhabilite a la hora de realizar experiencias significativas con los estudiantes. Si bien se entiende que no todos los establecimientos cuentan con la implementación y recursos necesarios, como puedes observar en una de mis intervenciones, se pueden utilizar materiales caseros para observar un fenómeno particular. Entiendo también que no todos los contenidos se pueden poner a prueba en actividades prácticas, pero para eso existen los software, videos o demostraciones en aulas virtuales que te pueden ayudar a mejorar los aprendizajes de los estudiantes. Espero que al igual que a mi te sirvan las experiencias de nuestros colegas. Muchos cariños.
