3 Aplicación del sistema 4MAT

3.1 Diseño de Estrategias en un Ciclo de Aprendizaje

3.1.1 Aplicación de teorías de estilos de aprendizaje en la enseñanza de la física a nivel universitario.

Como se mencionó en los capítulos anteriores, existen investigaciones donde se aplican las diferentes teorías de estilos de aprendizaje para la enseñanza de la física (McCarthy, 1985; Bowers, 1987; Larkin, 2003; Larkin-Hein, 2001).
Larkin (Larkin-Hein, 2001), utiliza el sistema de estilos de aprendizaje de Dunn y Dunn (Dunn, 1979), probándolo en estudiantes de cursos introductorios de física en la American University en Washington D. C., Estados Unidos. En su estudio, Larkin emplea una encuesta sobre la productividad en el medio ambiente de preferencia1 , este instrumento le permite dividir a los estudiantes en tres categorías de acuerdo a sus preferencias instruccionales. La división permite estudiar las reacciones de los estudiantes en de los diferentes grupos en las diversas estrategias diseñadas para el curso de física. Larkin diseña estrategias dirigidas a estimular a los diferentes grupos en función de sus preferencias instruccionales, introduciendo TIC’s (todo lo anterior basado en la Teoría de Dunn y Dunn). Las actividades diseñadas por Larkin se pueden resumir en dos grandes tipos: La creación de un “portafolio” de actividades, que permitió conocer el avance de los estudiantes en relación a los conceptos errados o desviados y por otro lado el realizar conversaciones en línea con los estudiantes, tanto con el profesor como en grupo, para conocer de primera mano las reacciones de los estudiantes. Para Larkin, el introducir estilos de aprendizaje en el diseño de sus estrategias les permite tanto al estudiante como al instructor una alternativa a la instrucción tradicional. Sin embargo, se hace énfasis en el hecho de que el uso de estilos de aprendizaje es una herramienta más en la enseñanza de la física y que vienen a complementar, no a sustituir, los cursos formales de física.
Por su parte, Bowers (Bowers, 1987) introduce el Sistema 4MAT de McCarthy para estudiar los logros y actitudes en la ciencia, en particular en la física. Este estudio se llevó a cabo en escuelas de bachillerato de Chapel Hill, Carolina, Estados Unidos, entre estudiantes de sexto grado, divididos en dos grupos, uno con instrucción tradicional como control, y otro con estrategias de aprendizaje basadas en el Sistema 4MAT. En su estudio, Bowers se basa en el estudio de una unidad del curso de física (en su caso, leyes de movimiento), para estudiar las posibles ventajas del Sistema 4MAT sobre la instrucción tradicional, sobre todo en lo referente a las actitudes de los estudiantes hacia la ciencia. Para realizar su estudio, realizó pruebas tanto previas (pretest) como posteriores (postest), al grupo de control y al grupo de estudio, en las cuáles se enfatizaban la compresión, conocimiento y espíritu crítico con respecto a la ciencia por parte de los estudiantes. La instrucción al grupo de control se restringió a clases tradicionales por parte del profesor y libro de texto, mientras que al grupo de estudio se le instruyó utilizando el ciclo de aprendizaje propuesto por McCarthy en el Sistema 4MAT (Ciclo que se presentó en la figura 2.1 del capítulo anterior). En los resultados y conclusiones de su estudio, Bowers muestra que los estudiantes instruidos con el 4MAT, tuvieron una actitud más crítica que los estudiantes del grupo de control con instrucción tradicional. Por otro lado, también muestra que en relación al grado de conocimiento, este no varía significativamente entre uno y otro grupo de estudiantes.
Estos dos estudios, muestran la importancia de estudiar la introducción de las teorías de estilos de aprendizaje en la enseñanza de la física. En este trabajo se eligió trabajar con el Sistema 4MAT de McCarthy, ya que además de contener las teorías psicológicas de Kolb de estilos de aprendizaje, incluye los estudios recientes del funcionamiento del cerebro para procesar la información en su hemisferios.
Para McCarthy (McCarthy, 1985), encarar el hecho de que en los próximos años el 99% de los científicos que han existido estén vivos implica un gran reto. Señala que para encarar este reto, el aprendizaje para toda la vida es una buena opción, y en ese sentido el Sistema 4MAT es una gran herramienta, dado que al enfatizar el carácter personal del aprendizaje en función del propio estilo de aprendizaje, permite una mayor elección de alternativas de cómo adquirir y procesar la información de diferentes fuentes, logrando con ello, individuos con un mayor porcentaje de éxito en la adquisición de conocimiento. Como se señaló en el capítulo anterior, McCarthy da en su sistema tal importancia a la ciencia que propone un ciclo de aprendizaje para la enseñanza de las leyes de movimiento de Newton, al igual que posteriormente lo hizo Bowers para su estudio.
McCarthy, proporciona una guía de ocho pasos para la construcción general de ciclos de aprendizaje orientados hacia la ciencia2 (McCarthy, 1985):

Paso Uno
En el primer cuadrante nos esforzamos por revelar el significado detrás del aprendizaje. Se debe abordar mutuamente entre instructor y estudiantes la pregunta ¿Por qué?
El modo derecho del cuadrante se compromete a crear una experiencia concreta relacionada al concepto. Introducir una experiencia con sentido para que los estudiantes sean capaces de ver las conexiones con su propia experiencia.

Paso Dos
El modo izquierdo refleja aspectos de la experiencia en la calidad del análisis. Ahora los estudiantes examinan la experiencia. El método es el debate, que es el método en el primer cuadrante, pero el enfoque ha cambiado.

Paso Tres
El modo derecho del cuadrante dos intenta profundizar en la reflexión, con el objetivo de ordenar y formalizar el concepto.
Se debe de buscar otro medio, otra forma de ver algo que involucra los sentidos y al mismo tiempo ofrezca la oportunidad de más reflexión. Debe de crear una actividad que impulse a reflexionar sobre la experiencia y el análisis para cerrar el cuadrante uno y ayude a formular una profundización en la comprensión del concepto, que es el propósito del cuadrante dos.

Paso Cuatro
El modo izquierdo del cuadrante dos tiene a los estudiantes en el centro de la información conceptual.
Es en este paso que la formalidad del concepto organiza la experiencia validada. Aquí es donde el alumno dispondrá de la información relacionada con el concepto a fin de comprenderlo en las maneras convencionales. No estamos interesados en memorizar, la antítesis del pensamiento. Estamos subrayando que la información está relacionada con el núcleo del concepto.

Paso Cinco
En el modo izquierdo del enfoque, el estudiante reacciona a lo proporcionado en los pasos anteriores. Hacen hojas de trabajo, libros de texto, etc. Estos materiales se utilizan para reforzar el concepto y las habilidades enseñadas en el cuadrante dos.

Paso Seis
El paso seis es el pensamiento activo. Se trata de aprender haciendo, y su esencia es la solución de problemas.

Paso Siete
Este es el paso donde a los estudiantes se les pide analizar lo que han planeado como prueba de su aprendizaje.
Aquí los estudiantes están obligados a organizar y sintetizar lo que han aprendido en alguna forma personal. Esta es el gran final del modo izquierdo en este viaje de concepto de unidad. Cuando este paso cierra, deben tener un sentido acumulativo de la exploración a través de todos los pasos anteriores.

Paso Ocho
El último paso de la unidad, el paso ocho es cuando los estudiantes comparten lo que han aprendido con los demás.
Se les alienta a asumir la responsabilidad de hacer su propio sentido de lo que han aprendido para su aplicación en la vida. La culminación de este paso es extender el sentido de haber aprendido el concepto para su aplicación en la vida.
Gráficamente, muestra las siguientes sugerencias:
  

Utilizando estas sugerencias, se diseña una propuesta de ciclo de aprendizaje para la enseñanza de la física a nivel universitario que se muestra en la siguiente sección.

A partir del trabajo de Bowers (Bowers, 1987) se mostró que el Sistema 4MAT se puede aplicar a la enseñanza de la física a nivel bachillerato como se mostró en la sección anterior. Por otro lado, Larkin (Larkin-Hein, 2001) utilizó las teorías de estilos de aprendizaje para la enseñanza de la física a nivel universitario, en este caso utilizando el sistema de Dunn y Dunn (similar al Sistema 4MAT como se mostró en el capítulo 2). Con estos dos antecedentes es posible plantear la posibilidad de introducir el Sistema 4MAT en la enseñanza de la física a nivel universitario. Sin embargo, la introducción por si misma del Sistema 4MAT no es lo más importante para la enseñanza de la física, ya que no ofrece una guía para los instructores. La guía se logra al construir un ciclo de aprendizaje (McCarthy, 2006).
En este trabajo, se introduce el Sistema 4MAT para la enseñanza de la física a nivel universitario, para tal efecto se eligió construir un ciclo de aprendizaje para la enseñanza del tema de Fuerza, un tema básico en todos los programas de física a nivel universitario. Para la construcción de este ciclo, se sigue la guía dada por McCarthy mostrada en la sección anterior.
El ciclo que se propone está diseñado de manera general (tal como lo plantea McCarthy), sin embargo, el ciclo es susceptible de adaptarse al programa en el cuál se pretenda implementar. Cada una de las actividades señaladas en los ocho pasos puede variar en tiempo y profundidad dependiendo del programa. Este ciclo se propuso implementar como estudio de caso en la Escuela Superior de Cómputo del Instituto Politécnico Nacional, en la Ciudad de México, en las secciones siguientes se da la justificación de la aplicación en esta escuela, así como también se describen los detalles precisos de la aplicación.