UNA APROXIMACIÓN A LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE LÁPIZ Y PAPEL EN EL AULA DE CIENCIAS

UNA APROXIMACIÓN A LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE LÁPIZ Y PAPEL EN EL AULA DE CIENCIAS

Joan Josep Solaz-Portolés

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4.METODOLOGÍA

Para contrastar las hipótesis enunciadas hemos diseñado dos experimentos. Ambos se llevaron a cabo a lo largo de dos cursos académicos (2001-2002 y 2002-2003). Las pruebas correspondientes al primer experimento se administraron al principio de los cursos (primera semana), y las del segundo experimento al final de los mismos (última semana). En el primer experimento se contrastaron las hipótesis primera, segunda, tercera y quinta. En el segundo, las restantes. Describiremos a continuación pormenorizadamente ambos experimentos.

4.1.EXPERIMENTO 1.

4.1.1.Sujetos

Participaron en nuestra investigación un total de ochenta y cinco alumnos de primero de Bachillerato pertenecientes a un Instituto de Enseñanza Secundaria de la Comarca del Camp de Túria de Valencia. Cuarenta y tres de ellos estudiaban primero de bachillerato durante el curso académico 2001-2002. El resto lo hacían el curso siguiente (2002-2003). Todo este alumnado cursaba la asignatura de Física y Química, y solamente dos de ellos no tuvieron como optativa Física y Química en cuarto de E.S.O. En consecuencia, únicamente dos estudiantes no conocían del curso anterior el tema sobre el que versaban nuestros materiales: Modelos Atómicos.

4.1.2.Materiales.

Texto: Para la elaboración del texto elegimos una parte de los contenidos de la Unidad Didáctica El átomo y sus enlaces, perteneciente al currículum de Física y Química de Primero de Bachillerato. En concreto, la parte que va desde las hipótesis atómicas de Dalton hasta el modelo de Rutherford y las partículas subatómicas (Modelos Atómicos): Modelo de Dalton, Electrones, Modelo de Thomson, Experiencia de Rutherford, Modelo de Rutherford, Núcleo Atómico, Protones, Ordenación de los Elementos, Experimento de Moseley, Número Atómico, Neutrones, Número Másico, Representación de los Átomos.

Prueba de conocimiento previo: Con esta prueba pretendíamos acceder a la estructura semántica de la memoria o estructura cognitiva de los sujetos. Es decir, intentábamos medir su conocimiento proposicional o conceptual del tema de Modelos Atómicos, en el momento de iniciar nuestra experiencia. Uno de los instrumentos más fructíferos cuando se pretende alcanzar el objetivo anterior es el mapa conceptual (Stewart, 1980; Novak y Gowin, 1999; Moreira y Buchweitz, 2000). No obstante, desde el punto de vista práctico, la tarea de elaborar mapas conceptuales requiere de un aprendizaje específico; y por otra parte, su análisis y evaluación precisa exige un laborioso y complicado trabajo para el evaluador, ya que se deben dar indicadores de integración y diferenciación de conceptos, así como de articulación de proposiciones (West y Pines, 1985).

Dadas las limitaciones que imponía nuestra investigación (no se podían emplear excesivas sesiones por la pérdida de clases convencionales que suponía para los alumnos, se tenían que evitar medidas excesivamente farragosas por el elevado número de pruebas a corregir, etc.), decidimos utilizar una prueba que no necesitara adiestramiento previo, y que dejara a los estudiantes un margen de maniobra relativamente amplio en su ejecución. En la prueba empleada, una versión muy simplificada de la propuesta en el trabajo de Hegarty-Hazel y Prosser (1991), se proporcionó a los estudiantes una lista de quince conceptos, previamente escogidos por dos profesores de Física y Química (uno de ellos uno de los autores), tras un análisis pormenorizado de los contenidos del tema de Modelos Atómicos (Anexo I). Con estos conceptos, se pidió a los sujetos que escribieran de cinco a diez frases del tamaño que deseasen y con los conceptos que estimasen convenientes, tanto si eran de la lista dada como si no.

Para la evaluación de la prueba, se confeccionó entre ambos profesores un mapa de asociación de conceptos (Anexo II) que contiene todas las relaciones posibles entre los quince conceptos (los denominados conceptos internos). Asimismo, entraron en la evaluación de la prueba, por su relevancia en la materia tratada, una lista de ocho conceptos que llamamos conceptos externos (Anexo I). El mapa de asociación de conceptos se utilizó para contabilizar las relaciones entre pares de conceptos internos (esto es, proposiciones) en los protocolos de los sujetos. Estas relaciones entraban en el cómputo si eran correctas y se ajustaban a alguna de las indicadas en el mapa de asociación, independientemente de la forma en que estuvieran escritas. Además, se contaron también los conceptos internos más los externos, siempre que estos últimos participaran en proposiciones correctas.

Partiendo de que ciertos investigadores (Novak, 1988b; Chi et al., 1981) apuntan que la diferencia entre expertos y novatos radica en que tienen más conceptos integrados en su estructura cognitiva, y en la extensión y calidad de sus vínculos proposicionales, es plausible admitir que el conocimiento previo ha de ser directamente proporcional, tanto al número de conceptos, como al número de relaciones entre ellos. Por tanto, un buen cuantificador de la prueba de conocimiento previo (C.P.) podría ser el producto del total de conceptos (externos más internos) y de relaciones entre ellos. Sin embargo, existe una alta correlación entre ellos, ya que el número de relaciones crece con el número de conceptos. Si suponemos que la dependencia entre el número de relaciones y el número de conceptos es lineal (si fuera de orden superior, el razonamiento valdría igualmente), entonces el producto de ambas medidas tiene una dependencia cuadrática con el número de conceptos. Esta dependencia cuadrática puede hacerse lineal tomando la raíz cuadrada del producto, en vez del producto directamente. En general, la raíz cuadrada mejora el efecto del producto al eliminar gran parte de los efectos acumulativos debidos a la correlación. En definitiva, pues, un cuantificador apropiado para esta prueba resulta ser la raíz cuadrada del producto de conceptos y relaciones para cada sujeto analizado: . Una vez obtenidas estas medidas para todos los sujetos, el valor representativo de grupo será la media aritmética de estas cantidades, así como su desviación típica. Los protocolos de conocimiento previo fueron corregidos separadamente por dos profesores de Física y Química (uno de ellos es uno de los autores), obteniendo un acuerdo del 92% y resolviendo las discrepancias de mutuo acuerdo.

Prueba de captación de ideas principales: Tras haber leído el texto sobre Modelos Atómicos, esta prueba fue empleada para cuantificar las estrategias de estudio de los sujetos. La calificación de la prueba requirió, en primer lugar, que dos profesores de Física y Química extrajeran las que pudieran ser las ideas principales del texto: fueron un total de nueve ideas las que tenían ese rango (Anexo III). En segundo lugar, se categorizaron las ideas de los protocolos de los estudiantes, observándose que seis de las nueve ideas (ideas 2, 4, 6, 7, 8 y 9) podían presentarse bien completas, tal y como las habíamos formulado en el anexo 2, bien incompletas. Finalmente, se puntuaron estas seis ideas presentes en los protocolos con un punto, si estaban incompletas, y con dos puntos, si estaban completas. La aparición de las tres ideas restantes (ideas 1,3 y 5 del anexo 2) en dichos protocolos se valoró con un punto. El acuerdo interjueces en la calificación de esta prueba fue del 87%.

Prueba de recuerdo proposicional: Mediante esta prueba deseábamos determinar el conocimiento proposicional o conceptual de los estudiantes después de haber leído el texto de Modelos Atómicos y extraído sus ideas principales. Esta prueba (postest) fue la misma que la que utilizamos en la medida del conocimiento previo (pretest). Obviamente, se siguieron los mismos criterios en la valoración del postest que en el pretest. El acuerdo interjueces de esta prueba fue del 91%.

Prueba de resolución de problemas: El propósito de esta prueba fue evaluar la capacidad de los sujetos para aplicar los conocimientos adquiridos a contextos o situaciones nuevas. Se trata, por consiguiente, de una medida del aprendizaje tras la modificación de los esquemas de conocimiento a partir de la conexión entre la nueva información y la que el sujeto tenía previamente (la prueba de captación de ideas principales y la de recuerdo proposicional también evalúan aprendizaje, aunque de otro tipo). Elaboramos para esta prueba un cuestionario abierto de seis ítems sobre Modelos Atómicos (Anexo IV), tres de los cuales fueron de resolución de problemas, dos de tipo heurístico (ítems 4 y 5) y uno de tipo algorítmico (ítem 1), y los otros tres ítems fueron de inferencia textual (ítems 2, 3 y 6). La cuantificación de la prueba se efectuó mediante una categorización previa de las contestaciones de los alumnos, que condujo a una única categoría de respuesta correcta por ítem presentado, y una posterior valoración de la presencia/ausencia de la respuesta correcta como 1/0. El acuerdo interjueces fue del 96%.