Introducción
En Cuba, desde el siglo
XIX destacados pedagogos manifestaron su interés por el experimento dentro de
la enseñanza de las Ciencias Naturales. Entre otras figuras se encontraban:
José Agustín Caballero
(1762-1835) quien (Chávez, 2012) introdujo los experimentos en la enseñanza de
la Física. Félix Varela y Morales (1788-1853) se proyectó a favor de la
enseñanza experimental (Reyes-Céspedes et al., 2023).
José de la Luz y Caballero (1800-1862), tuvo proyecciones acerca de trasmitirle
a los alumnos un espíritu investigativo y de independencia en la adquisición de
conocimientos; y Enrique José Varona (1849-1933) dio gran valor a la enseñanza
práctica y experimental (Chávez, 2012).
Actualmente, diferentes
autores de temas didácticos coinciden en que la experimentación dentro de la
enseñanza y el aprendizaje de las Ciencias Naturales debe estar relacionada con
características de la actividad científico-investigativa y (Reyes-Céspedes et al., 2023) las Tecnologías de la Información y
la Comunicación (TIC), como herramienta de la actividad experimental para
garantizar el logro de sus objetivos, la consecuente elevación continua de la
calidad de su enseñanza y una educación
científica de calidad.
En ese mismo orden de
ideas, Reyes-Céspedes et al. (2023) refieren que en
los cambios educativos actuales el experimento docente debe ser enseñado
“(…) de manera tal que prepare al
estudiante para la vida, (…) le permita descubrir a raíz de una formación sociocultural
los misterios de la naturaleza, que integralmente le brinde una herramienta
para realizar cualquier actividad en diferentes contextos” (p.28). En este
sentido, Candelario et al. (2018) aportan que el uso racional de las TIC como
recurso didáctico del trabajo experimental está ofreciendo la oportunidad de
enriquecer el modo en que se enseñan las ciencias.
Al mismo tiempo, esos
recursos digitales orientados por el docente favorecen y desarrollan un
ambiente virtual interactivo, donde los estudiantes son los responsables de
acceder a los recursos educativos digitales que necesitan y de su propio
proceso de aprendizaje (García y Navarrete, 2022). Promueven un trabajo
intelectual profundo y tenaz en dicho proceso de aprendizaje durante y después
de la actividad experimental. Contribuyen a obtener una visión más correcta de
la actividad científica al optimizar esfuerzos y tiempo; por consiguiente,
permiten dedicarles mayor atención a los aspectos esenciales de esta actividad.
Por otro lado,
Meinardi.et al (2018) sostienen que en un contexto como en el que hoy nos
encontramos, donde se aprecian numerosos cambios sociales y culturales; es una
necesidad dotar a todos los individuos de una cultura científica de calidad.
Resulta imprescindible entonces, la formación de ciudadanos con valores éticos
y morales, autonomía, habilidades y capacidades que les posibiliten investigar
el entorno para comprenderlo, transformarlo y construir conocimientos alrededor
de lo que investigan (Marín y Rodríguez, 2021).
De acuerdo con ellos,
desde las clases de Ciencias Naturales se ha de lograr que los estudiantes
aprendan a formular problemas y reflexionar con la ayuda del docente sobre las
posibles vías y estrategias de solución afines a las características de la
actividad científico-investigativa (Marín y Rodríguez, 2021). En este proceso
se trata de garantizar un ambiente de aprendizaje interactivo-cooperativo
mediante sistemas de actividades integradoras dirigidas al empleo de
procedimientos de investigación, la realización de diseños experimentales y
experimentos y el tratamiento informático de algunos aspectos de la tarea
docente a realizar (Ramírez et al., 2021). La apropiación de procedimientos
para explicar los fenómenos estudiados, la comunicación y el intercambio de ideas
(Marín y Rodríguez, 2021), entre otras acciones didácticas.
Todos los aspectos antes
examinados, aumentan las posibilidades de que el aprendizaje sea significativo,
efectivo y duradero para toda la vida (Quiroz-Tuarez y Zambrano-Montes, 2021).
En estrecha relación con este aspecto, Fajardo-Casas y Bellot Naranjo (2022)
afirman, que la actividad experimental no solo favorece la formación de
conceptos, el desarrollo de hábitos, habilidades prácticas, y valores, sino
también contribuye a potenciar la formación vocacional y orientación
profesional del alumnado, mediante el establecimiento de vínculos entre la
experimentación y los hechos y procesos de la vida cotidiana.
Lo que se ha argumentado
hasta aquí muestra que el empleo del experimento docente dentro del proceso de
enseñanza-aprendizaje de las Ciencias Naturales en la escuela, constituye un
requisito fundamental para potenciar el desarrollo del estudiantado hacia
niveles superiores de desempeño cognitivo, mediante la realización de tareas
cada vez más complejas, de carácter teórico-prácticas, investigativas, entre
otras y el tránsito progresivo de la dependencia a la independencia y la
creatividad.
Sin
embargo, los
estudios de evaluación educativa nacionales realizados en el año 2018 y el
estudio internacional ejecutado en el año 2019 denotan que, en el área de
Ciencias 6to grado los escolares cubanos han presentado
insuficiencias considerables en la aplicación de los conceptos estudiados a la
resolución de tareas asociadas al diseño y la realización de experimentos, lo
cual es primordial para potenciar el desarrollo de habilidades propias de las
Ciencias Naturales, así como para promover la autorregulación del estudiantado
de su propia actividad, el desarrollo de su pensamiento lógico y creador, entre
otros aspectos educativos.
Al mismo tiempo, las
insuficiencias antes descritas constituyen un reto pedagógico para el proceso
de enseñanza - aprendizaje de las Ciencias Naturales sobre los aspectos didácticos,
a los que se le han de prestar una mayor atención para elevar el nivel de
cumplimiento del Fin y los Objetivos Generales de la Educación cubana, en
correspondencia con el actual contexto nacional e internacional y las demandas
del perfeccionamiento continuo del sistema educativo cubano.
Este reto pedagógico,
encuentra las condiciones propicias para su materialización en el contexto el
proceso de enseñanza - aprendizaje de las Ciencias Naturales en la escuela
cubana, ya que en este proceso el experimento docente puede emplearse en la
formación y fijación de conceptos relacionados con las Ciencias Naturales cuando se tiene como propósito:
•
Ofrecerle al estudiante la posibilidad de revelar las propiedades
cualitativas y cuantitativas de los fenómenos (objetos o procesos) reflejados
por los conceptos.
•
Obtener un conocimiento más profundo sobre las particularidades del
desarrollo de los fenómenos en determinadas condiciones.
•
El estudio de los nexos de causa y efecto entre ellos, la dependencia
funcional entre las magnitudes que los caracterizan.
•
Establecer comparaciones entre las propiedades de las sustancias en
diferentes estados.
•
Esclarecer los conocimientos alternativos al conocimiento científico;
entre otros fines didácticos.
Esta actividad experimental
mediada por el docente, conlleva al estudiante a formular la descripción,
caracterización o definición, verbal u operacional del concepto en estudio.
Aplicar los procedimientos asociados a los conceptos, profundizar en las
relaciones del concepto con otros del sistema al que pertenece y con los de
otro sistema de conceptos. Además, ahondar en los límites de su aplicación.
El análisis precedente
indica la necesidad de considerar, como punto de partida del estudio, las
contribuciones de varios autores y especialistas del tema analizado. Entre los
principales referentes de este trabajo se encuentran las propuestas de los
autores: Sifredo Barrios (1999); Colado Perma (2003); Moltó Gil (2012);
Pérez et al. (2015); Corrales
( 2017); Corrales ( 2020), y Torres et al. (2022).
El objetivo
del presente trabajo es: reflexionar en torno al experimento docente, a partir de los resultados de Ciencias 6to
grado durante estudios de evaluación educativa y proponer sugerencias
didácticas para su empleo en el proceso de enseñanza - aprendizaje de las
Ciencias Naturales, con vista a elevar a niveles superiores la calidad de la
educación del alumnado.
El estudio ha sido fruto
del trabajo realizado por los miembros del Proyecto Evaluación de la Calidad de
la Educación en Cuba del Instituto Central de Ciencias Pedagógicas de La Habana.
Materiales y métodos
La metodología general de la investigación se centró en el método
dialéctico-materialista y se sigue el enfoque mixto de investigación, en su
modalidad Diseño explicativo secuencial.
En la primera etapa cuantitativa se utilizaron datos del
Estudio Regional Comparativo y
Explicativo (ERCE-2019) correspondientes a los contenidos curriculares que mostraron dominar los
estudiantes, en torno a los niveles de desempeño cognitivo III y IV en la prueba
de rendimiento cognitivo Ciencias 6to grado.
Cabe destacar que, en el caso específico de 6to
grado, la muestra del ERCE-2019
estuvo conformada por 5126 estudiantes y 244 escuelas (Oficina Regional de
Educación para América Latina y el Caribe y Organización de las Naciones Unidas
para la Educación, la Ciencia y la Cultura [OREALC-UNESCO], 2021). El análisis de los resultados de la prueba Ciencias 6to
grado según niveles de desempeño indica, que solo el 24.4 % de los educandos
lograron alcanzar el Nivel IV (nivel más alto). De igual modo, pocos
estudiantes se ubican en el Nivel III de desempeño, donde solo se encuentra el
24.2 % de los examinados (OREALC-UNESCO, 2021).
A partir de esa fuente primaria empleada, se realizó el
procesamiento de datos en por cientos de respuestas correctas. Además, se
utilizaron los métodos estadísticos análisis de las frecuencias absolutas y
relativas. Medidas de tendencia central moda y mediana para el diagnóstico y
análisis de los errores cognitivos frecuentes de los escolares cubanos en la
prueba Ciencias 6to grado del ERCE-2019.
La etapa cualitativa consistió en un estudio de casos,
para ello se consideró una cantidad reducida de unidades de análisis
constituida por errores cognitivos de los estudiantes, con énfasis en los contenidos
de enseñanza que ellos probaron dominar en los niveles de desempeño cognitivo
III y IV en la
prueba Ciencias 6to grado del ERCE-2019. El propósito esencial de
esta etapa es la interpretativa, sin pretensiones de generalización del grupo
de las unidades de estudio del cual se extrajeron los casos.
Se determinó en cuáles
de los reactivos de la prueba Ciencias 6to grado del ERCE-2019, se obtuvieron valores menores al 40% de respuestas
correctas. Se identificó el dominio curricular y el proceso cognitivo a los que
correspondieron cada uno de ellos y se determinaron los errores cognitivos más
frecuentes, presentes en las respuestas a esos reactivos. Adicionalmente, se
construyó un grupo de ejemplos de reactivos similares a los considerados y se
elaboraron propuestas didácticas para su tratamiento metodológico.
Resultados y discusión
Caracterización del estado de la resolución de tareas relacionadas
con el diseño y la realización de experimentos en el área de Ciencias Naturales 6° grado
El
procedimiento antes descrito permitió determinar que en el área de Ciencias
Naturales 6to grado los escolares cubanos han presentado
dificultades para resolver problemas, tanto simples como complejos, que
requieren de un diseño y la realización de experimentos. De igual forma, han
presentado insuficiencias para interpretar la información ofrecida en
diferentes formatos, con el propósito de reconocer o evaluar la pertinencia de
los aspectos solicitados de acuerdo a las interrogantes propuestas. Entre
las insuficiencias apreciadas se destacan las siguientes:
•
Identificar los factores que influyen en los
resultados de un experimento.
•
Analizar una actividad de investigación para
diferenciar entre los componentes de un diseño experimental cuál corresponde al
diseño solicitado.
•
Evaluar la pertinencia de un diseño experimental o de
sus conclusiones para obtener la solución de la tarea solicitada.
•
Argumentar o evaluar la pertinencia de un experimento
para obtener la solución de la tarea solicitada.
Lo escrito
anteriormente, pone de manifiesto que, está limitado en los escolares cubanos
estudiados, el desarrollo de las habilidades identificar, interpretar,
argumentar, comparar, deducir, evaluar y transferir lo aprendido a situaciones
de aprendizaje que demandan la elaboración de un diseño experimental y la realización
de un experimento para obtener la solución de la tarea solicitada.
Algunas sugerencias didácticas para el empleo del
experimento docente en el
proceso de enseñanza - aprendizaje de las ciencias naturales
La actividad
experimental en las Ciencias Naturales se concreta en sistemas de tareas que
vinculan la teoría con la práctica, familiarizan al estudiante con
procedimientos intelectuales y manuales propios de la investigación científica
mediante la observación, el experimento docente y la medición. También, lo
enfrenta a la búsqueda de solución a situaciones problemáticas relacionadas con
la ciencia, la tecnología, la sociedad y el medio ambiente; lo cual contribuye
a propiciar la motivación sostenida por el aprendizaje del contenido en estudio
y el desarrollo de las capacidades creadoras.
Unido a esas
precisiones, es necesario que el docente domine la clasificación del
experimento docente para su utilización. De acuerdo al grado de complejidad se
pueden clasificar en: demostraciones, experimentos de clases, trabajos prácticos
de laboratorio, entre otros criterios de clasificación. Además, es importante
destacar que algunas variantes del experimento docente se pueden realizar en
las actividades complementarias y extra-clases.
El empleo del
experimento docente en el proceso de enseñanza - aprendizaje de las Ciencias Naturales,
no debe desarrollarse de modo intuitivo. Es imprescindible realizar su
proyección didáctica con el fin de propiciar el desarrollo multifacético de los
educandos. Al respecto se ofrecen algunas sugerencias
didácticas:
•
Realizar una adecuada selección de los diferentes
tipos de tareas docentes en correspondencia con los objetivos propuestos a
saber: experimentales, de trabajos con modelos, cualitativas, cuantitativas, de
elaboración conjunta, de trabajo independiente, de enunciados abiertos y
cerrados.
•
Las exigencias y condiciones de la situación
problemática de las tareas y problemas deben propiciar que los estudiantes
empleen métodos, procedimientos y formas de trabajo que caracterizan a la
actividad científica y tecnológica actual para contribuir a la calidad del proceso
de enseñanza-aprendizaje:
ü
Planteamiento y argumentación de suposiciones o
hipótesis.
ü
Planteamiento de preguntas o problemas, contrastación
y análisis de los resultados obtenidos.
ü
Extracción de información a partir de diversas
fuentes. Realización de razonamientos lógicos, mediciones y cálculos. Trabajo
con tablas y gráficas.
ü
Diseño y realización de experimentos y actividades
investigativas. Utilización de la computara.
ü
Trabajo en equipos e intercambios entre estos.
Elaboración de informes, socialización de los resultados obtenidos, entre
otros.
•
Asegurar el tratamiento informático de algunos
aspectos de la actividad experimental con softwares educativos para realizar
modelaciones y simulaciones de sistemas y procesos, acciones didácticas
dirigidas a investigar, seleccionar y acceder a la información sobre el tema
deseado; aplicar procedimientos, sistematizar contenidos estudiados mediante los
ejercicios de carácter interactivo que aparecen en el Portal Cubaeduca favoreciendo el
trabajo cooperado, el intercambio de ideas y experiencias, entre otras
acciones didácticas.
•
Prever el empleo de los medios audiovisuales para
observar y analizar el experimento en los casos que no se pueda realizar dentro
de la escuela por diferentes razones. Debe aprovecharse las potencialidades de
estos medios para establecer una adecuada relación entre el hecho, fenómeno,
proceso, sistema que se investiga y el experimento que se observa en condiciones
docente; ilustrar el empleo de programas informáticos en el análisis del objeto
de estudio, las propiedades de los sistemas que no pueden observase
si no se dispone de determinados equipos especiales, entre otras acciones
didácticas.
•
Los experimentos docentes correspondientes a un tema
de estudio deben formar un sistema. Por tanto, al planificar los sistemas de
clases debe profundizarse en la necesidad de su utilización para el logro de
los objetivos propuestos, entre otros.
En las sugerencias siguientes se proponen
otras recomendaciones didácticas referidas al diseño de experimentos docentes dentro
del proceso de enseñanza-aprendizaje.
Para el trabajo
práctico de laboratorio se propone que su estructura esté conformada,
esencialmente, por los aspectos siguientes: introducción, diseño y realización
de experimentos docentes, proceso de medición, procesamiento y
análisis de los resultados obtenidos y elaboración del informe sobre el trabajo
práctico de laboratorio.
Al respecto, es
recurrente en muchas de las investigaciones consultadas dirigidas a la
enseñanza del experimento docente dentro de las Ciencias Naturales la idea relativa
a sistematizar durante la actividad experimental la secuencia de acciones y
operaciones de las habilidades que ha de desarrollar el estudiante en esta actividad.
Asumimos esta idea, pues consideramos que constituye una modelación del proceso
mental que debe desarrollar el estudiante y al dominarlo de manera
metacognitiva, le sirve de sostén para ordenar su pensamiento y acceder con
mayor probabilidad de éxito al resultado deseado.
Visto así, es
necesario determinar las vías que permiten el logro de los objetivos
relacionados con el diseño de experimentos
entendido como: “un sistema de acciones jerárquicamente organizado, en el que,
desde el punto de vista funcional se distinguen acciones de orientación,
ejecución y control valorativo” (García et al., 2017, p.368). Entre otras
consideraciones didácticas se sugiere, realizar el análisis teórico de la
concepción del experimento:
•
Proponer una situación
problemática abierta y orientar el objetivo del experimento.
•
Propiciar la interpretación detallada de los
conocimientos que aparecen en el contexto de la situación problemática y que
los estudiantes puedan delimitarla, enunciar y formular el problema que han de resolver
(Rodríguez-Rodríguez et al., 2021).
•
Ofrecerle posibilidades a los estudiantes para que
expresen sus dudas y preguntas, formulen suposiciones o hipótesis como posibles
soluciones teóricas del problema analizado.
•
Posibilitar la determinación de las propiedades
cualitativas y/o cuantitativas del objeto de estudio a observar o reproducir y
sus variaciones en distintas condiciones experimentales, definir los factores o
variables que deben ser controladas para que los resultados del experimento
sean válidos o demostrar que sus efectos son despreciables, entre otras
acciones didácticas.
Otro aspecto del
diseño de experimentos docentes es el proceso de medición que realizarán
los estudiantes. En este proceso se trata de promover, a través de las tareas
que los estudiantes:
•
Analicen el proceso de medición, del
procesamiento de los datos y de los medios que se utilizarán para el registro y
la organización de los resultados de las mediciones y observaciones.
•
Realicen predicciones sobre los resultados teniendo
presente la información disponible y la posible.
•
Seleccionen los instrumentos de medida, equipos de
laboratorio, aditamentos, utensilios y materiales que emplearán.
A partir de la comprensión
adecuada de las acciones antes descritas los estudiantes orientados por el
docente deberán ser capaces de realizar el modelo de la instalación
experimental que realizarán utilizando esquemas, diagramas, dibujos, entre
otros; evaluar el diseño del experimento basándose en los criterios
establecidos por el docente y fundamentarlos. Por ejemplo: si es adecuado o no
para responder la pregunta, la hipótesis formulada, el objetivo que se
persigue, entre otros.
Con respecto a la realización del experimento. Se ha de propiciar que los
estudiantes:
•
Participen en el
montaje de la instalación experimental prevista, observen, logren reproducir el
fenómeno, hecho, proceso o sistema objeto de estudio y efectuar las mediciones sobre
la base de las acciones previstas en el diseño del experimento; es necesario
estimular el trabajo intelectual del alumno, el desarrollo de habilidades, procedimientos,
acciones de valoración de la actividad realizada, mediante impulsos didácticos,
entre otros procedimientos metodológicos.
Para la construcción de gráficas con
los datos obtenidos en la actividad experimental, los principales aspectos
determinados son:
•
Análisis de las variables dependiente e
independiente, selección de la escala de medidas, construcción
del sistema de coordenadas y escala adecuada, determinación
de los puntos en el gráfico, ajuste de la curva y valoración de la
dependencia funcional. Se debe ha de considerar las facilidades que ofrece la
computadora para su realización.
En relación
con (Corrales, 2017) el análisis e interpretación
de los resultados obtenidos, las actividades de aprendizaje deben estar
dirigidas a:
•
Verificar el cumplimiento o no de la hipótesis
formulada. Valorar el proceso de medición y analizar, profundamente, los
errores que se han cometido en este proceso, los cuales deben ser rectificados
por el educando.
•
Analizar la tabla de datos y/o gráfica
construida. Realizar descripciones o resúmenes sobre las ideas básicas que se
derivan de la interpretación de los resultados, así como del dominio de los contenidos
previos adquiridos para, entre otras acciones, fundamentar las razones de lo estudiado
o explicar relaciones causas y consecuencias, proponer nuevas ideas, transferir
lo aprendido a otras situaciones de la vida práctica, entre otros y elaborar conclusiones
finales sobre la base de los resultados obtenidos.
Se le debe
exigir a los estudiantes la evaluación del experimento, la elaboración de
un informe que sintetice los principales aspectos estudiados y la comunicación
de los resultados al grupo estudiantil, entre otros aspectos.
El
docente durante
todo el proceso de resolución de las actividades de aprendizaje,
entre otras
acciones didácticas: ejemplifica, argumenta, explica, construye el conocimiento
de conjunto con el estudiante y el grupo estudiantil mediante el debate
científico colectivo. Controla la comprensión de las tareas, observa el
desempeño de los estudiantes, si realizan correctamente lo orientado, evalúa,
promueve la realización de acciones de valoración
de la activad y sus resultados.
Resumiendo, es
importante comprender que el empleo del experimento docente en la dirección del
proceso educativo que transcurre mediante la enseñanza y el aprendizaje de las
Ciencias Naturales en la escuela, es una actividad con especificidades que hay
que tener en cuenta para que sus objetivos educativos se alcancen con la mayor
eficiencia posible.
En esta tarea
desempeña un importante papel la preparación del colectivo de educadores, sobre
todo en lo concerniente, al dominio de la metodología y la técnica del empleo
del experimento docente, así como de los contenidos que enseña.
De igual forma,
debe enfatizarse en prever las acciones didácticas que se necesitan para que
los estudiantes logren alcanzar la solidez del contenido aprendido y puedan
resolver problemas de la vida cotidiana desde el reconocimiento, el análisis, la
aplicación, la producción, la transferencia y evaluación del conocimiento
científico adquirido en la escuela.
Conclusiones
EL propósito fundamental de este trabajo ha sido,
proporcionar elementos para reflexionar en torno al experimento docente partiendo de los resultados
de Ciencias 6to grado durante estudios de evaluación educativa y
proponer sugerencias didácticas para su empleo en el proceso de enseñanza -
aprendizaje de las Ciencias Naturales.
Para identificar los errores cognitivos de los estudiantes, con énfasis en los contenidos de enseñanza que ellos
probaron dominar en los niveles de desempeño cognitivo III y IV en la prueba Ciencias
6to grado del ERCE-2019, se seleccionó un estudio orientado por el enfoque
mixto de investigación en su modalidad Diseño explicativo secuencial.
Se pudo determinar que se han presentado dificultades, en el desarrollo
de habilidades para la resolución de tareas dirigidas a la elaboración de un diseño
experimental y la realización de experimento.
Para el tratamiento y prevención de las insuficiencias apreciadas dentro
del proceso de enseñanza- aprendizaje de las Ciencias Naturales para los
diferentes niveles educativos, se recomiendan algunas sugerencias didácticas,
con vista a la elevación continua de la calidad de la educación de los
niños/as, adolescentes y jóvenes cubanos.
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