MEDIOS ALTERNATIVOS PARA LA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL EN LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA

Ramón Felix Grave de Peralta
Rafael Eugenio Pérez Grave de Peralta
Julio de la Caridad Grave de Peralta Ramos

rafaelpgp@ult.edu.cu

CAPÍTULO 1: LA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL  EN LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA

La asignatura de Física,  sin subvalorar las demás de las otras áreas del conocimiento, tiene singular relación con los temas relacionados con el trabajo experimental; esta tiene como base la explicación y demostración de los fenómenos que ocurren en la naturaleza. La Física desde su objeto de estudio, permite de forma general realizar valoraciones objetivas, cuantitativas y cualitativas de la dimensión y magnitud de objetos y el trabajo experimental, analizar las relaciones geométricas de los objetos a partir de modelos, la búsqueda de procedimientos para la resolución de situaciones problémicas, abstracciones matemáticas, cálculos aritméticos, estudios probabilísticos y sus fundamentos lógicos, entre otras aristas.
Este capítulo consta del epígrafe 1.1 donde se tratan diversos temas y enfoques de la enseñanza aprendizaje de la Física en la historia de la educación en Cuba, el 1.2 resume las teoría que abordan la experimentación, así como, un conjunto de consideraciones que hace el autor del uso de medios alternativos para la realización del experimento docente y el 1.3 fundamenta las potencialidades que brinda la experimentación para el aprendizaje  de la física.

1.1- Análisis histórico de la enseñanza  dela Física en la secundaria básica cubana y su relación con la actividad experimental

Un breve recorrido por el desarrollo de la enseñanza aprendizaje de la  Física, los resultados de la investigación educativa y las experiencias acumuladas en la educación general, permitirán un acercamiento a las concepciones didácticas predominantes en Cuba, como vía de contextualización de la temática abordada y de la propuesta que se presenta en este trabajo.
La revisión documental sobre los resultados de investigaciones realizadas por el Instituto Central en Ciencias Pedagógicas (ICCP), documentos rectores del ministerio, textos y orientaciones metodológicas para las demostraciones y trabajos de laboratorio de Física en la enseñanza media, el análisis de los informes de inspección de la disciplina de Física efectuada por el ICCP en los años 1975–2000, los informes de balance metodológico de la carrera y departamento de Licenciatura en Educación de la Especialidad de Física, las publicaciones de libros, artículos científicos, entre otros documentos, así como las vivencias de los autores, como profesores de Física y Matemática, y el trabajo sistemático con medios de enseñanza, le permitieron realizar una caracterización de cómo se ha utilizado el experimento docente en sus diferentes variantes (experimento demostrativo, trabajo de laboratorio, prácticas independientes y trabajos experimentales extraclase), como forma organizativa de la enseñanza aprendizaje de la Física en el nivel secundario, utilizando como etapas la propia periodización del perfeccionamiento continuo del sistema nacional de educación.
Para que el estudio revelara algunas aristas del problema a investigar, se determinaron los  criterios de seguimiento que integrarían el análisis en cada etapa histórica determinada, a partir de los principales documentos rectores que marcaron pautas en el desarrollo del proceso de enseñanza aprendizaje de la Física en el contexto educativo cubano.
Los  criterios de seguimientos fueron:
Marco Institucional.
Proyección de los principales documentos rectores que norman el proceso de enseñanza aprendizaje de la Física en la Secundaria Básica
El tratamiento de la actividad experimental dentro del proceso de enseñanza aprendizaje de  la Física en la Secundaria Básica.
Alternativas y vías predominantes.
 Nivel de integración.
Asignaturas implicadas.
Las etapas enmarcadas se determinan por el surgimiento de determinados acontecimientos en la vida sociocultural y política de nuestro país.
Ellas son:
Primera  etapa 1975-1989
Segunda etapa 1990-2002
Tercera etapa 2003- actualidad.
 La primera etapa abarca el período desde  en el perfeccionamiento educacional para la Secundaria Básica; la segunda enmarcada en los cambios en el orden económico y sociocultural cubano, en su interacción con el contexto mundial y las tendencias del desarrollo científico-tecnológico y su impacto educacional y la tercera caracterizada por las nuevas transformaciones en Secundaria Básica y el surgimiento del Profesor General Integral (PGI).


Análisis de la primera etapa enmarcada desde 1975 hasta 1989


Con el comienzo del desarrollo educacional en Cuba al triunfo de la Revolución, centrado en la extensión de los servicios educacionales a toda la población, la enseñanza aprendizaje de las ciencias a través de los experimentos fueron realizadas de forma espontánea y aislada, a pesar de los esfuerzos realizados con los programas de formación de maestros emergentes que incluían materiales, separatas e impresiones ligeras que orientaban la enseñanza aprendizaje de las Ciencias Naturales. En la educación media el déficit de PGI, la baja preparación de los que existía en algunos de ellos y la escasez en los dispositivos y materiales no permitieron un desarrollo apoyado en la enseñanza experimental.
A partir de los años 60,  con el asesoramiento de los ex-países socialistas y las dotaciones para la creación de laboratorios para la Física en la enseñanza media, con el perfeccionamiento del sistema educacional de 1975, las asignaturas de ciencias adquirieron un carácter experimental, se realizaba para la fase motivacional de las clases y específicamente vinculada a la experimentación de tipo demostrativa.
Prevalecía la orientación hacía la transmisión de información con un carácter enciclopédico y fuerte tendencia al conocimiento teórico, lo que condujo dentro de la misma etapa a cierta tendencia por reducir el volumen de información y precisar algunas habilidades a desarrollar.
Se inicia la formación de los PGI para la enseñanza problémica, muy cercana al modelo de la escuela pedagógica soviética, donde el experimento se empleaba como demostración o comprobación de hipótesis por parte de los estudiantes.
La individualización de la experimentación en los primeros años, fue característica en su utilización, en la enseñanza aprendizaje de la Física, a pesar de que existían también actividades conjuntas o grupales.
Comienza un desarrollo acelerado del empleo de la experimentación con el apoyo de materiales de carácter metodológico que en un inicio estaban en un único documento pero a medida que se amplió su difusión se elaboraron documentos específicos, como las Orientaciones Metodológicas Generales de las asignaturas y las Orientaciones Metodológicas para las demostraciones y trabajo metodológicos.
En el plano didáctico aparecen metodologías, procedimientos y requisitos para la utilización de los experimentos y su clasificación en: demostrativos, como apoyo al profesor, los trabajos de laboratorios dedicados a la confirmación de la teoría y también a cómo llegar a ella a través de la realización de prácticas independientes.
En esta etapa se va conformando un grupo de autores cubanos en el nivel medio entre los que se destacan (Juan Núñez Viera 1989,1987),  (Jorge Fiallo, 1989), (C. Sifredo Barrios 1987) y los especialistas extranjeros (V. Razumovski 1984), entre otros.
 Correspondiendo con la tendencia a desarrollar la independencia en los estudiantes (Rojas C., 1985) aparece reforzada la orientación de actividades experimentales extractases y extra al PGI tales como: tareas investigativas para la casa, círculos de interés y cursos facultativos.
Se considera oportuno señalar que, en el incremento de la existencia de materiales sobre el tema de la enseñanza aprendizaje por experimentos y los fundamentos teóricos y metodológicos para su realización, destacar la gran importancia del Physical Science Study Comité (PSSC) en la profundización y ampliación de estos sustentos y el Manual de la UNESCO para la Enseñanza de las Ciencias de la UNESCO (1973).
Resalta la labor institucional paralela de los Institutos Superiores Pedagógicos y de los Institutos de Perfeccionamiento Educacional (IPE) en todo el proceso de formación  asesoramiento y seguimiento del cambio educativo que se generaba en esta etapa en cuanto a la enseñanza problémica y experimental.
También se dieron los primeros pasos en la introducción de tableros inteligentes en la enseñanza y en especial en los experimentos escolares, como herramienta para introducir los datos, elaborar gráficas e informes y aunque en menor medida se utilizaba para la simulación, modelos de experimentos o aplicaciones específicas.
Resumiendo, las características más significativas de las actividades experimentales en esta etapa fueron:
• La clasificación de las actividades experimentales como forma de enseñanza para el nivel medio y medio superior.
• La introducción de la enseñanza problémica.
• El empleo del experimento como demostración o comprobación de hipótesis por parte de los estudiantes.
• La individualización de la experimentación.
• Un desarrollo acelerado del empleo de la experimentación con el apoyo de materiales de carácter metodológico.
• La aparición de las Prácticas de Laboratorio como un tipo específico de clases.
• La incorporación de actividades experimentales extraclase y extra docente tales como: tareas investigativas para la casa, círculos de interés y cursos facultativos, entre otros, como vía de desarrollar la actividad independiente de los estudiantes.
 Análisis de  la segunda etapa, enmarcada desde 1990 hasta el 2002.
El cambio en el orden económico y sociocultural cubano, en su interacción con el contexto mundial y las tendencias del desarrollo científico-tecnológico y su impacto educacional, se expresan en valoraciones que sustentan un nuevo perfeccionamiento en la enseñanza. Los cambios curriculares principales fueron:
Reducción del volumen de información en la enseñanza aprendizaje de la Física y la Química para la educación media y la aparición de un grupo de separatas para unificar los programas de 7mo. y 8vo grados, que en muchos casos desestimaban el valor de la enseñanza experimental, reduciendo la cantidad de experimentos demostrativos y las prácticas de laboratorio que venían realizándose con anterioridad.
Ante la escasez de materiales y dotación para la experimentación, se incorporan experimentos escolares sencillos que emplean materiales de desecho, en tal sentido se da un impulso al movimiento de innovadores educacionales vinculados a la sustitución de dispositivos técnicos y materiales.
Se promueven actividades de carácter experimental para evaluar el desarrollo de habilidades en los alumnos de concursos.
Se observa un incremento de actividades experimentales extraclase y extra docentes donde  se vinculan varias asignaturas o con los centros de la producción y los servicios del contexto donde se encuentran enclavados los centros educacionales de las secundarias básicas. Se amplía la utilización de la estructura en grupos a partir de situaciones problémica que se nos presentan a diario en la vida cotidiana. Además se adecuan los contenidos a las peculiaridades de la asimilación y posibilidades cognoscitivas de los estudiantes.
En resumen, la descripción de las características en las diferentes etapas reseñadas nos permiten inferir que la renovación curricular en la búsqueda de soluciones a problemas en la educación cubana en la Enseñanza de la Ciencias Naturales en particular de la Física, ha tenido mucho de construcción compartida, basada en la referencia de espacios externos como los antiguos países socialistas de Europa; el avance de la Didáctica de las Ciencias en el ámbito mundial y las ideas innovadoras resultado de investigaciones educativas desarrolladas a partir de una concepción desarrolladora de la enseñanza aprendizaje en el contexto nacional.
 En este último sentido resaltan las investigaciones sobre el desarrollo intelectual en las Ciencias Naturales (J. Zilbertein 1991-1997); sobre el aprendizaje, educación y desarrollo, sobre todo en el nivel primario, (M. Silvestre Oramas 1985-2001); R. Portela 1999) sobre didáctica integradora de las ciencias; J. Fiallo (1988 y 1990); (C. Rojas Arce y G. Achiong 1985-1990) acerca del experimento químico y su papel en la función desarrolladora de la enseñanza sobre todo en el nivel superior;( R. Valledor Esterill 1990) que profundiza en el experimento químico y en la formación de habilidades;( J. Núñez Viera 1987)  sobre los laboratorios físicos en el nivel medio basado en la experiencia práctica y de dirección; (C S. Barrios 1987-2002);  en la resolución de problemas físicos en el bachillerato; (H. Rionda Sánchez 1996) sobre técnica semi micro en actividades experimentales en el nivel medio y (Valcarcel N. 1998) sobre interdisciplinariedad en la superación de los PGI de Ciencias de Secundaria Básica. Entre los principales aportes a las transformaciones de la Física Elemental en el nivel secundario se destacan: (P. Valdés Castro 1999) con una altísima producción científica y una tesis doctoral sobre la introducción del ordenador en la resolución de problemas físicos; (Molto- Gil) con cuestiones de didáctica general y particular de la Física; (Fundora-Lliteras 2000) y las tesis de maestría de (Pedroso Camejo y Pérez Zulema 1995-2001). Como concreción de las propias tendencias en el proceso de consolidación en el campo de la Didáctica de las Ciencias Naturales tanto en el ámbito mundial como nacional, en las políticas del Sistema Nacional de Educación en Cuba se han definido determinadas direcciones metodológicas a partir del curso 1999-2000  que tienen como finalidad la optimización del proceso de enseñanza aprendizaje como parte del carácter continuo del perfeccionamiento, enfatizando en el nivel secundario, que a continuación se relacionan: (Barrios C.S., 2000)
• Disminución del volumen de conocimientos específicos y habilidades particulares con el objetivo de asegurar el desarrollo de las actividades de análisis de la significación social de los contenidos estudiados.
• El trabajo experimental está centrado en la utilización de los experimentos como una vía en la solución de problemas y no como la contemplación aparente del cumplimiento de las leyes y principios.
• La resolución de problemas como centro de la concepción metodológica para el desarrollo de las Ciencias Naturales definidas en el diseño curricular, como parte intrínseca del sistema de actividades que guiará el trabajo de los alumnos, enfatizando en la formación de valores relacionados con la preservación del medio ambiente, espíritu crítico, colectivismo, el rigor, la flexibilidad intelectual, la promoción del interés por la ciencia sobre la base de la significación para el desarrollo cultural y la preparación científica y tecnológica en particular, la formación del aparato conceptual basado en la introducción de la generalización, sistematización, consolidación de conceptos, leyes y teorías de desarrollo de habilidades teóricas e intelectuales, de pensamiento lógico y la creatividad para el trabajo científico, el desarrollo de formas de expresión oral y escrita, y la vinculación del contenido con la práctica social.
• La visión de la ciencia como actividad sociocultural conlleva a que  su aprendizaje no puede reducirse al sistema de conocimientos y habilidades específicas, sino que constituye objeto específico de aprendizaje.
. Las implicaciones de las ciencias para la tecnología y la sociedad son experiencias en la actividad investigativa que determinan actitudes y valores.
• La vinculación con la vida cotidiana entendida como la necesidad del abordaje de temáticas que expliquen fenómenos y funcionamiento de dispositivos técnicos.
• La evaluación tendrá un carácter sistémico que abarque informes escritos, expresión oral, discusiones en la solución de problemas, trabajos de laboratorio, búsqueda de información, etc.
• En particular con relación al trabajo experimental en el proceso de enseñanza aprendizaje de las Ciencias Naturales se reconoce su importancia, con un nuevo enfoque e implementación metodológica que se destaca por: la experimentación centrada en la solución de problemas, las actividades experimentales como parte del aprendizaje de los contenidos conceptuales, la integración de las prácticas de laboratorios con otras formas del trabajo experimental, la utilización de múltiples formas del experimento docente, la planificación de las fases del método experimental, los experimentos como factor de motivación y de relación de la ciencia con la vida cotidiana, el experimento ligado al equipamiento de bajo costo. En el marco de la tercera etapa del perfeccionamiento se realizó un profundo y amplio diagnóstico del Sistema Nacional de Educación por el ICCP, que identifica al nivel secundario como el eslabón más débil de este sistema  por no corresponder estructural y funcionalmente a las necesidades y exigencias de los años 90. Los cambios propuestos afectan las concepciones educativas, sus medios y recursos. (ICCP, 1998). Como aspectos más acuciantes resaltan:
1) El proceso de enseñanza aprendizaje se centra en el profesor.
2) Los contenidos carecen de pertinencia y significatividad social e individual.
3) El proceso de aprendizaje tiene un carácter eminentemente reproductivo, pasivo, tradicionalista y esquemático.
4) El aprendizaje de sentimientos, actitudes y valores se realiza en lo fundamental fuera de la escuela.
El hecho de que el nivel secundario sea el eslabón más débil se corresponde, en opinión de los  autores  de este trabajo, con el hecho de que las investigaciones educativas más importantes en el área de las Ciencias Naturales en particular de la Física, aunque resultan aportes al desarrollo de la didáctica de estas ciencias en general, se han originado sobre todo en los restantes tramos de la educación general. Así sucede con los diagnósticos anteriores, los proyectos de investigación internacionales y las propias tesis doctorales.
Lo expuesto sobre el contexto socio-educativo en que se enmarca el trabajo, ofrece elementos que explican por qué la propuesta didáctica está dirigida a las secundarias básicas; la necesidad de la investigación de las actividades experimentales dada su significación para la educación científica y las insuficiencias que se plantean en la práctica educativa; la importancia del diseño, elaboración e introducción de materiales didácticos como vía de reducir la brecha entre las concepciones y currículos educativos vigentes y la práctica escolar.
Análisis de la tercera etapa, enmarcada desde 2003 hasta la actualidad.
  A partir del curso escolar 2003-2004 se generaliza en la Secundaria Básica la nueva concepción del PGI, un aporte revolucionario y novedoso para la atención educativa a los adolescentes, aquel deberá estar en capacidad de desplegar actividades en cualquier área del trabajo educativo con 15 alumnos e impartir todas las asignaturas, excepto Inglés y Educación Física, logrando que aprendan cada vez más a partir del diagnóstico integral y del tratamiento diferenciado de los alumnos. Este modelo se sustenta en la óptima utilización de la televisión, el vídeo, la computación y el resto de los programas priorizados de la Revolución.
La preparación concentrada del PGI en la Secundaria Básica se realiza semanal con cuatro horas de duración, las que se dedican al debate de los contenidos por invariantes, de las diferentes asignaturas. Esta preparación se desarrolla a partir de las potencialidades y necesidades del PGI y como ya se establece  la dirige el jefe de grado.
Esta preparación del profesor se fortalece con la visualización de las videos clases y el empleo de la bibliografía en soporte digital o impreso como parte de sus acciones de autopreparación y se realiza en función de las necesidades para el desempeño, de un claustro heterogéneo por coexistir PGI graduados y formados para una asignatura o especialidad. Sólo se cuenta con tres graduaciones de la especialidad de PGI en la Secundaria Básica.
En las escuelas secundarias básicas se cuenta con diferentes vías de preparación para desarrollar las clases, pero la preparación para desarrollar las clases de Física es deficiente, pues actualmente no se cuenta con bibliografía adecuada para desarrollar el trabajo experimental; las actuales Orientaciones Metodológicas no ofrecen una explicación detallada de cómo realizar la actividad experimental, las video clases ofrecen poca información de cómo desarrollar esta actividad con los alumnos, en los libros de textos que poseen los estudiantes y PGI no se describen actividades experimentales y prácticas de laboratorio, esto deja el margen abierto para que se desarrollen pocas o ninguna actividad experimental con los mismos.
Por lo que la Física se explica, se relata, haciendo uso del método aristotélico, el cual se dejó de usar a partir de las críticas de Félix Varela y la introducción por este de la experimentación en Cuba. Los laboratorios se han dejado de utilizar,  los pocos instrumentos que existen, permanecen guardados, la preparación para desarrollar la actividad experimental es esporádica y poco orientadora. La masificación del uso del video y la televisión ha ido en detrimento la actividad experimental.
En esta tercera etapa se asume un nuevo modelo de secundaria básica, con la aparición del PGI, lo que rompe los conceptos anteriores del profesor de asignaturas por PGI que imparten más de una, las clases se imparten con el uso de videos y en ellas se desarrollan las demostraciones y experimentos físicos, limitándose considerablemente el uso de los laboratorios, los cuales no cuentan con una dotación que les permitan realizar las actividades experimentales previstas en los programas de la asignatura de Física en  las secundarias básicas, la mayoría de los PGI no poseen la preparación para la realización de estas actividades ni para el diseño de medios para estos fines.  
Finalmente, a modo de conclusión de este epígrafe si se realiza un breve recorrido por las tres etapas, en la primera  se aprecia un inicio que marcó un despegue de la actividad experimental en la secundaria básica motivado por la creación de laboratorios en todas las secundarias básicas con dotaciones muy completas y modernas acorde a los programas vigentes, estos medios estaban en manos de especialistas de la asignatura de Físicas los cuales no eran licenciados en los primeros años pero luego esta situación se fue transformando y en la década de  los 80 se logra un elevado número de profesionales con el título idóneo.
La  segunda etapa  estuvo caracterizada por condiciones económicas muy difíciles, lo que provocó el éxodo de PGI, las dotaciones de laboratorios se fueron deteriorando y no fue posible su reposición continua por lo que la actividad experimental disminuyó considerablemente, centrándose en el montaje por los estudiantes y PGI  de experimentos ya diseñados para contemplar el cumplimiento de leyes y principios.
En la tercera etapa se aprecian  transformaciones radicales en las secundarias básicas, que hacen que el profesor de asignatura desaparezca, y en su lugar imparta docencia un PGI que en muchos casos no es especialista de la Física por lo que no cuenta con el dominio suficiente del conocimiento para desarrollar la actividad experimental lo que unido al deterioro tan avanzado de la dotación de los laboratorios imposibilita desarrollar la gran mayoría de las actividades experimentales. En esta etapa el Ministerio de Educación orienta  utilizar la experimentación con un sentido distinto al habitual de manera que esté centrado en utilizar el experimento como una vía probable en la solución de una tarea, con el diseño de experimentos por los estudiantes a un nivel elemental, este propósito resulta muy difícil de alcanzar con las condiciones materiales existentes y las características de los PGI de las secundarias básicas.    

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