ALTERNATIVA METODOLÓGICA PARA LA FORMACIÓN INTEGRAL DE LOS ESTUDIANTES DESDE EL PROCESO DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE DE LA FÍSICA

Juan Carlos Ruiz Mendoza

CAPÍTULO 1. El proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física en el Nivel Medio Superior

En el presente capítulo se efectúa un análisis crítico de los diferentes modelos relacionados con el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física. Se exponen las potencialidades epistemológicas de la Física para la formación de los estudiantes, así como los elementos esenciales de la dinámica del proceso de enseñanza aprendizaje para dicha formación. Se caracteriza el estado actual del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física en el Nivel Medio Superior en las escuelas incorporadas a la Universidad Autónoma de Nueva León.

1.1 Principales modelos del proceso de enseñanza aprendizaje de la Física

Diferentes investigaciones han demostrado la necesidad de buscar las causas que influyen en el descenso del interés en el estudio de las ciencias a lo largo del tiempo de escolarización. Existen, por supuesto, diversas hipótesis explicativas de este hecho. El criterio de que el estudio de las ciencias se va haciendo más difícil, repercute en la falta de interés o capacidad de muchos alumnos para realizar las tareas complejas de el aprendizaje de las ciencias en general y que la Física en particular requiere. Cabe suponer que ello sea el resultado de la dificultad creciente de los estudios a realizar en los cursos superiores, éste es uno de los argumentos que con mayor frecuencia exponen los profesores consultados.

No se trata de que aprendan ciencia los alumnos que deseen estudiar carreras en estas direcciones, sino se trata de comprender con toda la claridad necesaria la función que juega el aprendizaje de las ciencias para la formación de los estudiantes en sentido general, o sea, que la ciencia deja de ser un fin en sí misma para convertirse en un medio para el desarrollo de todas las potencialidades de los alumnos.

Fue especialmente oportuna a este respecto, la denuncia que un editorial del American Journal of Physics ha realizado sobre la escasa preocupación del profesorado por estimular el interés hacia la ciencia como vehículo cultural. (10)

Aparejada a la problemática específica de la enseñanza, también existen dificultades en el currículo de los diferentes niveles educativos que inciden negativamente en el aprendizaje de las ciencias, por otra parte, los textos de Enseñanza Media presentan un carácter puramente operativo e instrumental en el tratamiento a las ciencias y muy concretamente a la Física. “Esta materia se identifica con frecuencia por los estudiantes como sinónimos de resolución de problemas y como la memorización de las fórmulas en lugar de reconocerlas como instrumentos de gran utilidad para comprender el mundo que les rodea y además transformarlo”. (11)

Las dificultades se agudizan en los cursos de óptica, incluso en otras ramas de la Física como la mecánica, la electricidad y magnetismo existen un variado número de propuestas para la metodología de la enseñanza-aprendizaje, sin embargo, son muy escasas en lo referente a esta rama. En este sentido la investigación educativa, específicamente en los trabajos de Salinas-Sandoval (1999)(12) que toman resultados de Goldberg y McDermontt (1987)(13), citados por Lucero (14) resaltan que existen dificultades para poder conectar la descripción formal de la formación de imágenes con lo que se ve en dispositivos ópticos sencillos, las incomprensiones conceptuales del proceso de formación de imágenes aunque sean capaces de realizar trazados de rayos, las severas confusiones entre formación y percepción de una imagen, describir con palabras el fenómeno del que trata el problema en cuestión, explicar conceptualmente una situación problemática dada, interpretar el significado de objeto de imagen real y virtual, dificultades para vincular las características y tipo del objeto o la imagen con los resultados matemáticos arrojados por el cálculo.

Se han obtenido importantes resultados en las investigaciones del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física, muy interesantes son los resultados de diferentes investigaciones que ha generalizado McDermott (2001) (15), los que se relacionan a continuación.

1. La facilidad para resolver problemas cuantitativos estándares no es un criterio adecuado para evaluar el entendimiento práctico.

2. Frecuentemente las conexiones entre conceptos, representaciones formales y el mundo real son inexistentes después de instrucción tradicional.

3. Ciertas concepciones erróneas no son superadas con una instrucción tradicional. El acceder a niveles más avanzados de instrucción no necesariamente incrementa en nivel de entendimiento de los conceptos básicos.

4. La instrucción tradicional no promueve una estructura conceptual coherente.

5. El incremento en la capacidad de análisis y razonamiento no es el resultado de una instrucción tradicional.

6. Para la mayoría de los estudiantes la enseñanza basada en la exposición de contenidos es un modo ineficiente de instrucción.

Los resultados apuntados son muy importantes y sirven de antecedentes a la presente investigación pero es oportuno apuntar que el presente estudio se ha anclado en una concepción que no solo abarca el qué enseñar y cómo enseñar Física sino también es definitorio el para qué enseñar y aprender Física.

En los congresos anuales de la enseñanza de la Física a nivel nacional son muy raros los trabajos presentados de nivel preparatoria y los mismos se centran en el uso de las TIC en la enseñanza o a proponer cómo se vincula la teoría con la práctica pero siguiéndose un mismo camino. Primero se realiza el estudio teórico y después se aplican métodos y procedimientos para su aplicación.

Para la presente investigación tienen interés los trabajos de Priscilla Laws (2003) (16) y del grupo dirigido por Ronald Thornton (2003) (17) quienes han usado las demostraciones interactivas y la “Física en tiempo real” y las comunidades de aprendizaje para lograr cambios conceptuales en los alumnos.

Aunque las citadas experiencias han sido desarrolladas en universidades se considera para esta investigación que el combinar varios métodos hace más efectivo el aprendizaje. La limitación que se le atribuye de acuerdo a la concepción del autor a las citadas experiencias es que todos los métodos y procedimientos están dirigidos esencialmente a lograr un cambio conceptual en el alumno, la solidez del conocimiento y hacer más eficaz el aprendizaje de la Física, pero prácticamente no se toman en cuenta los necesarios cambios en las formas de pensar, sentir y actuar del estudiante. Es importante tener en cuenta que no siempre un desarrollo intelectual trae aparejado un desarrollo en otras esferas fundamentales de la personalidad, si el aspecto axiológico no se hace explícito y consciente, no se desarrolla. Es necesario acciones conscientes y explícitas para lograrlo.

Una serie de investigaciones de profesores mexicanos centran su atención en la necesidad de mejorar el aprendizaje de la Física, según plantea A. Juárez (18), entre las conclusiones más significativas de estos trabajos se encuentran:

a) Es necesario aceptar y reconocer que cada estudiante tiene y construye su propia realidad mediada por el grupo cultural al que pertenece.

b) Reconocer y aceptar que actuamos como facilitadores del aprendizaje, más que como meros transmisores del conocimiento, considerando que el razonamiento es más perdurable que el conocimiento específico.

c) Además de saber lo que enseñamos, debemos saber cómo y para qué enseñamos.

d) Tener el dominio de los conceptos fundamentales de la materia que impartimos (“Para enseñar, hay que saber y determinar cognoscitivamente lo que se quiere enseñar”).

e) Es necesario que los docentes en el área de las Ciencias Naturales tengamos una formación teórico experimental.

f) Contar con estrategias de enseñanza adecuadas al contenido que imparte.

Como se observa los planteamientos teóricos de la Didáctica de la Física en México poseen un marcado corte constructivista aunque en la práctica se manifieste el modelo tradicional, r, la aspiración es el constructivismo.

Según Myers y Fouts, “(…) la obligatoriedad de unas asignaturas que generan un índice considerable de fracaso contribuye a incrementar el rechazo”. (19) En cualquier caso es importante tener en cuenta que los profesores de Física tienden a olvidar el hecho de que las actitudes negativas de sus pupilos muchas veces son una consecuencia directa de los métodos de instrucción a que son sometidos. Igualmente, las actitudes negativas hacia la Física pueden estar motivadas "(…) por la poca preocupación que tiene el profesorado por incidir de forma explícita en el interés hacia la misma como vehículo cultural" (20).

Es importante el reconocimiento que hacen los autores citados y otros en cuanto al papel de la Física para el desarrollo cultural general de los estudiantes. Cuestión que constituye un aspecto esencial tomado en consideración en la presente investigación.

Múltiples investigaciones de los últimos años (Zubiría de 1994 y 1998, Blanco, 1999, Silvestre y Zilberstein 2000, evidencian que “(…) en la escuela media en la actualidad subsisten elementos negativos propios de una enseñaza tradicional tales como: insuficiente análisis e interpretación, tendencia a la ejecución, pocos procedimientos para aprender a aprender, pobre desarrollo de las habilidades, insuficiente desarrollo de la reflexión y la generalización”. (21)

Las características apuntadas también aparecen en el contexto mexicano y en particular en el proceso de enseñanza de la Física.

A partir de los años 60 comenzaron a cobrar gran interés para la Pedagogía, aquellas tendencias que estudiaban el aprendizaje de los alumnos, ya que la enseñanza tradicional donde el estudiante era un objeto comienza a perder sentido. De esta manera, aparecen modelos tendientes a provocar un cambio de conciencia y actitud en las investigaciones en este campo y por supuesto en los modos de pensar y actuar de los docentes y alumnos, que se traducen en nuevos planteamientos de la metodología de la enseñanza-aprendizaje de la Física.

No obstante a lo expresado anteriormente, la práctica demuestra que aún prevalecen en gran medida los rasgos principales del modelo de enseñanza centrado en el docente.

El autor de la presente investigación comparte el criterio de Macedo B. (2001) (22) quien expone que los modelos que más han impactado en la enseñanza de las ciencias en América Latina y el Caribe se corresponden con:

• Expositivo de transmisión verbal.

• Aprendizaje por descubrimiento.

• Aprendizaje por cambios conceptuales.

El primer modelo apuntado, se identifica con la llamada enseñanza tradicional, modelo que tuvo papel protagónico hasta la década de los 60, en el contexto mexicano es el modelo que predomina en la actualidad para la enseñanza-aprendizaje de la Física. En el sistema tradicional el profesor está identificado como el trasmisor del conocimiento y al estudiante como receptor, se centra en la exposición del docente.

Este modelo posee como una de sus características fundamentales la transmisión-recepción del conocimiento en sentido general, aunque también se usan demostraciones pero centradas en el profesor. La resolución de problemas se evidencian mediante algoritmos donde existe poco desarrollo del razonamiento y habilidades intelectuales.

En el caso de las demostraciones, estas son experimentos llamados también experiencias de cátedra que el profesor lleva a cabo en el salón de clases y los intercala en la teoría que expone, generalmente carecen de datos, así como el objetivo que se persigue es conocer el fenómeno físico, que se ilustre un aspecto de la teoría.

De acuerdo a la experiencia del autor, las entrevistas realizadas a docentes del nivel medio superior, así como de diferentes fuentes teóricas, éste es el modelo que prima en la enseñanza-aprendizaje de la Física en el nivel de bachillerato en México. De este modo López Ángel y otros en el artículo: la formación de docentes en Física para el bachillerato. Reporte y reflexión sobre un caso expresa:

“(…) la enseñanza de la Física en México en el nivel de bachillerato, como en muchos otros países, puede ser tipificada como tradicional”. Esto significa que está centrada en la transmisión de contenidos y supone la comprensión de los conceptos físicos por parte de los estudiantes; una suposición basada, principalmente, en la lógica de los contenidos objetivados en los programas de estudio. Esta forma de enseñanza permea ampliamente la práctica docente, a pesar de las intenciones declaradas por los profesores de promover otras concepciones de aprendizaje.” (23)

En el modelo analizado, es evidente que el proceso se centra en el docente, el estudiante ocupa una posición pasiva lo que provoca un aprendizaje esencialmente reproductivo y por consiguiente el proceso de enseñanza-aprendizaje no constituye una vía efectiva para la formación de los estudiantes.

Por otra parte, es importante reconocer que el constructivismo en sus diferentes variantes ha ejercido una gran influencia en la enseñanza-aprendizaje de la Física, según plantea Lucero, Irene: “(…) la tendencia más actual en el campo de la enseñanza de las ciencias, en particular de la Física, es la dada por el enfoque contructivista con énfasis en el aprendizaje significativo, que es el concepto central de la teoría de Ausubel, D.P”. (24)

Los otros dos modelos señalados (aprendizaje por descubrimiento, aprendizaje por cambios conceptuales), constituyen variantes del enfoque constructivista que también han tenido su influencia en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Física en el nivel medio en México.

Uno de los modelos constructivista, el aprendizaje por descubrimiento que viene a contrarrestar al modelo tradicional, nace en la década de los 60 y 70 en el mundo anglosajón cuyas características se basan en el inductivismo, en el trabajo autónomo de los estudiantes y en la falta de atención a los contenidos. Con este modelo, se trataba de buscar una ciencia más comprensible, al agrado de los alumnos y con una visión más positiva para su aprendizaje.

Según la esencia de este modelo, al estudiante se sitúa como investigador y al profesor como observador, donde plantean que es más importante que el alumno aprenda algo descubriéndolo por sí solo, a que el profesor describa el hecho interponiéndose entre el alumno y el conocimiento.

Como expresa Piaget “(…) cada vez que se le enseña prematuramente a un niño algo que hubiera podido descubrir solo, se le impide a ese niño inventarlo y en consecuencia entenderlo completamente (…)” (25) Bajo este punto de vista la enseñanza aprendizaje de la Física debe orientarse a facilitar el descubrimiento. Al reflexionar sobre los aspectos señalados, queda evidente que se pone de manifiesto la utilización del método científico como procedimiento y no como la adquisición de un cuerpo de conocimientos.

Con el modelo se pensó que al colocar al estudiante como investigador, lo llevaría a desarrollar las siguientes habilidades: capacidad de abstracción, de investigación, capacidad crítica, la búsqueda de la profundidad conceptual, potenciando de este modo la aplicación del método experimental y, con ello, las prácticas de laboratorio. Se pretendía que con este aprendizaje el estudiante fuera autónomo, inductivo, incidental, sin embargo, estas constituyen sus limitaciones: el inductismo extremo, el exceso de autonomía y lo incidental.

Con esta orientación se consideró que los experimentos que realizaban los estudiantes eran necesarios para comprender los conceptos fundamentales de la materia y aprender el método científico. Pero se tenía una visión fragmentada de la ciencia, ya que se limitaron a los hechos y se dedicaron solo a las actividades de: búsqueda objetiva, metódica desapasionada, así se olvida el papel central que las hipótesis, la imaginación, los riesgos y el carácter social dirigido de dicha actividad (Gil 1997) desempeñan en el trabajo científico. (26)

A pesar de las insuficiencias que presenta este modelo de enseñanza, a partir de la implementación del mismo se comenzaron a aplicar nuevos métodos pedagógicos que desplazaron la enseñanza tradicional marcando una corriente innovadora sobre la educación.

De esta tendencia, el autor de la presente investigación toma como positivo la importancia que se da a la realización de experimentos, a la investigación en general, pero lógicamente valora su papel en todo el proceso de comprensión y aplicación de los fenómenos físicos, lo que significa que la observación, la percepción de la esencia del fenómeno y el razonamiento lógico también son indispensables para una comprensión total de los fenómenos físicos y su importancia para la vida.

El modelo relacionado con el aprendizaje como cambio conceptual se basa en las preconcepciones de los estudiantes para la adquisición de nuevos conocimientos. Como es conocido, las preconcepciones constituyen el conocimiento fragmentado, parcial o incorrecto que se tiene de una realidad, de un todo, y a medida que se van eliminando esas llamadas preconcepciones se adquieren los conceptos verdaderos.

El modelo basado en el cambio conceptual, consiste básicamente en la metodología de que los profesores identifican las preconcepciones de los alumnos y la creación de conflictos cognoscitivos que generan insatisfacción hacia ellas con el fin de lograr el deseado cambio conceptual. Posner y colaboradores (1982) (27) señalan algunos elementos que facilitan el cambio conceptual.

Entre los rasgos fundamentales de este modelo se encuentra que debe producirse insatisfacción con las ideas existentes y además debe existir una concepción alternativa, lista para ser usada, que resulte más adecuada y sobre todo más útil.

Entre las principales limitaciones que posee el modelo se encuentra la escasa atención a las formas de razonamiento asociadas con las preconcepciones de los estudiantes. Se comparte con Gil, D. (1993) el criterio de que “(…) el cambio conceptual, para ser efectivo, debe acompañarse de un cambio metodológico y actitudinal paralelo” (28). En este sentido, el autor considera que para que tenga lugar un cambio conceptual en el estudiante, debe transformarse la concepción metodológica que tome en consideración cómo ocurre dicho cambio y la apropiación del método por parte de los estudiantes.

De este modelo el autor retoma como positivo el lugar que se otorga a las preconcepciones del estudiante en la enseñanza-aprendizaje de la Física, al considerar que constituyen un punto de partida importante en el nivel medio superior, donde los estudiantes por primera vez estudian la asignatura de Física.

Los últimos dos modelos prestan atención a la independencia del estudiante en el proceso, se propicia la llamada “construcción del conocimiento” y se reduce considerablemente el papel que debe jugar el profesor en el desarrollo del proceso. Como se aprecia en el análisis efectuado, la concepción del proceso de enseñanza-aprendizaje y el papel del docente del alumno va de una concepción centrada principalmente en el docente, a otra centrada en el estudiante, se privilegia como se ha observado el aspecto cognitivo.

Relacionado con lo anterior, el autor sustenta que aunque el proceso de enseñanza-aprendizaje tiene como último fin la formación y desarrollo de la personalidad de los estudiantes, el profesor posee un papel importante en la orientación y conducción de dicho proceso.

De modo general, el análisis sobre la caracterización de los modelos permite corroborar que en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física en el nivel medio no se presta atención a las posibilidades que ofrece el estudio de esta disciplina en una formación del estudiante que vaya más allá del dominio de su aparato conceptual, donde se potencie una formación más integral.

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