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UNA REFLEXIÓN EN TORNO A LAS PRÁCTICAS EXPERIMENTALES
PARA EL APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS NATURALES
CAROLINA MURILLO TOVAR
UNIVERSIDAD DEL VALLE
INSTITUTO DE EDUCACIÓN Y PEDAGOGÍA
LICENCIATURA EN EDUCACIÓN BÁSICA CON ÉNFASIS EN
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
SANTIAGO DE CALI
2018
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UNA REFLEXIÓN EN TORNO A LAS PRÁCTICAS EXPERIMENTALES
PARA EL APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS NATURALES
CAROLINA MURILLO TOVAR
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR EL TÍTULO DE LICENCIADA EN
EDUCACIÓN BÁSICA CON ÉNFASIS EN CIENCIAS NATURALES Y
EDUCACIÓN AMBIENTAL
Mg. EDGAR ANDRÉS ESPINOSA RÍOS
Tutor de la tesis
UNIVERSIDAD DEL VALLE
INSTITUTO DE EDUCACIÓN Y PEDAGOGÍA
LICENCIATURA EN EDUCACIÓN BÁSICA CON ÉNFASIS EN
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
SANTIAGO DE CALI
2018
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Dedicatoria
Dedico mi tesis especialmente a mi hija Isabella inundando mi espíritu de
alegría e inocencia con cada sonrisa y gesto de su amor.
A mi familia quienes me ofrecieron su fuerza, comprensión y carisma para
avanzar en cada etapa de mi vida universitaria, por esto dedico mi tesis a mi
madre Esperanza, mi hermana Viviana, mis hermanos Edward, Mario, y a un
gran amigo Jair quienes me brindaron su apoyo incondicional, comprensión y
carisma acompañándome en todo momento con sus consejos y motivación
constante para lograr mis objetivos.
“Puedes aprender ciencia de la observación de la naturaleza”
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CONTENIDO
1. RESUMEN ....................................................................................................... 7
2. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 8
3. METODOLOGÍA .......................................................................................... 12
3.1 LA FUNCIÓN DEL ESTUDIANTE EN LAS PRÁCTICAS
EXPERIMENTALES ........................................................................................ 14
3.2 LAS PRÁCTICAS EXPERIMENTALES EN EL AULA DE CLASE ...... 17
3.3 PROPÓSITOS DE LAS PRÁCTICAS EXPERIMENTALES PARA LA
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS NATURALES ......................................... 19
4. CONCLUSIONES ......................................................................................... 24
5. REFERENCIAS ............................................................................................. 27
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1. RESUMEN
El presente artículo de reflexión se centra en la revisión de documentos de
educación relacionados a la enseñanza y aprendizaje de las ciencias naturales en
básica secundaria, con el propósito de contextualizar en categorías explicativas
las prácticas experimentales consideradas herramientas didácticas que integran
las habilidades procedimentales y cognitivas para la construcción del
conocimiento científico en el aula.
Precisamente este artículo ofrece la redacción de análisis de algunas de las
bondades de las prácticas experimentales favoreciendo el aprendizaje de las
ciencias naturales en el ámbito escolar.
La metodología del artículo de reflexión presenta una introducción basada en el
análisis de contenido de documentos de educación que evidencian la enseñanza
convencional de las ciencias naturales con el discurso del docente además de las
indicaciones procedimentales en el laboratorio, evitando la participación del
estudiante en el diseño de investigaciones para resolver problemas cercanos a
su contexto. Dentro de la metodología se conceptualizan tres categorías para
entender el contexto de las prácticas experimentales en el proceso de
enseñanza-aprendizaje de las ciencias: La función del estudiante en las
prácticas experimentales; Las prácticas experimentales en el aula de clase; y
Propósitos de las prácticas experimentales para la enseñanza de las Ciencias
Naturales.
Se concluye que las prácticas experimentales tienen las bondades de adaptarse a
los procesos educativos de ciencias naturales para la interpretación de un
fenómeno para permitir la comunicación de ideas entre docente y estudiante en
un trabajo intelectual fundamentado por consultas teóricas para dar solución a
un problema como resultado del consciente interés para conectarse con el
aprendizaje de conocimientos científicos.
Palabras claves: prácticas experimentales, enseñanza de las ciencias, estrategia
didáctica.
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2. INTRODUCCIÓN
En relación con el ejercicio docente los contenidos de ciencias son transmitidos
unidireccionalmente, lo cual ha sido considerado para Pozo (1997), como una
enseñanza tradicional en donde el docente domina activamente los
conocimientos y los imparte en forma de discurso al estudiante resignado a
captar, memorizar y replicar los contenidos sin ninguna interpretación para
modificar el conocimiento recibido. Para Rousseau (citado por Ruiz, 2006), la
autonomía del estudiante es significativa para expresar puntos de vista desde la
interpretación de la realidad para la construcción de significados mediante la
unión de ideas argumentadas para la formulación de posibles soluciones que
explique un evento real, este proceso de construcción de significados es
considerado por Porlán, Rivero y Martin (1997), como un modelo
constructivista para la enseñanza y aprendizaje de las ciencias.
Desde esta postura constructivista el conocimiento científico se elabora a partir
de los debates y argumentos realizados por el estudiante para explicar los
fenómenos abordados en las clases de ciencias bajo la metodología de
cuestionarios, técnicas de discusión y la exposición libre de ideas previas del
estudiante, que siguiendo los postulados de Hewson (citado por Campanario &
Moya, 1999), las ideas previas se aferran a la estructura cognitiva del estudiante
permitiendo que el docente intervenga con analogías, discusiones,
comparaciones y modelizaciones para incomodar conceptualmente al estudiante
con las ideas expuestas, logrando una nueva concepción para incidir en el
desarrollo del conocimiento con el fin de modificar las ideas erróneas e instalar
las nuevas ideas sólidas a partir de la argumentación fundada en las teorías
científicas que las explican.
Precisamente cuando el estudiante es expuesto a la oposición conceptual se
provoca un conflicto cognitivo que lo puede llevar a dos situaciones, primero el
estudiante puede aceptar la concepción del docente y la propia como correctas;
y segundo puede rechazar una de las concepciones, como lo señala Campanario
& Moya (1999), el estudiante controla el proceso cognitivo para construir el
aprendizaje mediante el cambio conceptual, esta construcción argumentativa es
superada cuando las ideas las entiende el mismo estudiante e implícitamente las
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declara junto a otras definiciones útiles para la formación de una explicación
más certera.
En relación a la manera como debe abordar el docente para causar el cambio
conceptual en el pensamiento del estudiante, es necesaria la reflexión acerca de
su propio ejercicio educativo, buscando apoyarse en el conocimiento disciplinar
y didáctico, en cuanto a este último la selección de material didáctico y teórico
es indispensable para el diseño de la secuencia de las clases para favorecer el
proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias mediante las herramientas
didácticas, dado que esta reflexión acerca de la selección de herramientas de
enseñanza incluye el propósito para su aplicación, la funcionalidad sobre los
contenidos preparados, las necesidades educativas cubiertas, el momento para
usarla y el efecto de aprendizaje que ocasiona en el estudiante toman relevancia
en el aprendizaje de las ciencias. Así mismo, Ballesta (1995), clasifica las
herramientas didácticas en audiovisuales como diapositivas, vídeos y
programas de televisión, otras como las nuevas tecnologías que incluye
programas informáticos, páginas web y foros, entre las convencionales nombra
a los libros de textos, fotocopias, documentos y materiales e instrumentos para
las practicas experimentales estas últimas de interés para la investigación en
curso.
De igual manera Barbera & Valdés (1996), afirman que el docente reconoce la
interacción social del estudiante como un ser activo influenciado por su propia
condición humana capaz de razonar y comprender la realidad de algunos
fenómenos naturales bajo una propuesta de enseñanza y aprendizaje que use las
practicas experimentales para la comprensión de teorías mediante la integración
entre las habilidades cognitivas y las habilidades procedimentales para
favorecer la construcción de conocimiento científico.
Teniendo como base la importancia del desarrollo de las habilidades cognitivas
y procedimentales en los estudiantes autores como Izquierdo, Mercè, Sanmartí,
Neus & Espinet (1999), proponen convertir el laboratorio en aula para la
enseñanza de las ciencias con el sostenido argumento de usar los experimentos
de laboratorio como una estrategia de aprendizaje para facilitar la comprensión
de los conceptos científicos, sin embargo, usar las practicas experimentales para
la enseñanza de las ciencias, ha causado incomodidad al estudiante cuando se
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realizan a partir de una serie de indicaciones tomadas de los modelos de la
actividad científica, donde el científico actúa de forma consiente y reflexiva
bajo una meta propia que lo lleva a usar la capacidad cognitiva adquirida por la
experiencia para el dominio de los conocimientos de indagación y razonamiento
para llegar a resultados que explican el fenómeno mediante las teorías, de forma
que cuando la actividad científica llega al aula el estudiante se encuentra en
desventaja al aplicar prácticas de laboratorio para aprender ciencias debido al
no encontrar sentido y significado a las manipulaciones de instrumentos sin
comprender la finalidad entre las acciones y los instrumentos relacionadas con
la teoría que explican el desarrollo de la experimentación.
Otros autores como Arce (2002), plantean la experimentación como una
actividad de intervención del docente que debe permitir el contacto con
situaciones extraídas de la realidad del estudiante a partir de experiencias
diferentes, novedosas, sensibles y personales con el mundo real de donde
emerge la curiosidad como una actividad natural para descubrir relaciones de
causa y así dar explicaciones a las situaciones particulares para favorecer el
aprendizaje de las ciencias naturales, esta posibilidad de intervenir con los
sentidos, medir con instrumentos, registrar, comunicar ideas de un fenómeno
controlado donde se pueda evidenciar las afirmaciones científicas con demanda
de procesos cognitivos como inferir, deducir, organizar ideas y explicar el
fenómeno en un modelo explicativo del funcionamiento del sistema observado
lleva a la construcción de nuevos pensamientos y nuevas preguntas durante la
experimentación en el aula.
Para Séré (2002), las prácticas experimentales en la enseñanza de las ciencias es
una estrategia para comprender que el aprendizaje conceptual se obtiene
mediante la intervención de los objetivos conceptuales, procedimentales y
epistemológicos para lograr un efectivo aprendizaje de las ciencias siempre y
cuando el estudiante sea consciente de su propio aprendizaje, por ejemplo
cuando entiende el propósito de los procedimientos tendrá una autonomía para
decidir entre diferentes conceptos el más adecuado para explicar mediante
conceptos, modelos y razonamientos del saber teórico un fenómeno de estudio.
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Merino & Herrero (2007), definen procedimiento como un conjunto de
acciones ordenadas orientadas para conseguir un propósito, este aspecto
didáctico en la enseñanza de las ciencias es una acción particular del estudiante
que requiere estrategias de pensamiento para actuar, observar, clasificar y
comparar las irregularidades en los equipos, emitir hipótesis, distinguir
variables dependientes y variables independientes para solucionar problemas
prácticos en el aula sin indicaciones externas de un docente o una guía. Como
lo indican Velazco y Salinas (citado por Merino & Herrero, 2007), las
concepciones epistemológicas como: la comprensión de la naturaleza
epistemológica de conceptos, leyes, teorías y modelos permiten que el
estudiante se familiarice con la metodología científica para darle oportunidades
de reflexión y la profundización de conceptos científicos como concentración,
cantidad de sustancia, ácido entre otros.
En relación a la gran diversidad de concepciones frente a la importancia de las
prácticas experimentales expuestas anteriormente, el presente artículo se
fundamenta en determinar las posibles bondades de las prácticas experimentales
como estrategia didáctica para la enseñanza de las ciencias en secundaria,
siendo este un proceso educativo complejo donde el estudiante es consciente
para dedicarse a la comprensión de un fenómeno concreto que requiere de
estrategias para reflexionar, comprender y dar explicaciones teóricas acerca del
fenómeno particular, en el cual se controlan las concepciones erróneas que
precisa de las estrategias de cambio conceptual de enseñanza para evaluar su
propio argumento orientado para construir conocimiento científico formado por
las nuevas experiencias a las cuales se les adjudican el poder explicativo para
estructurar el conocimiento previo en la comprensión del problema propuesto,
por esta razón las prácticas experimentales ofrecen experiencias
procedimentales como la manipulación de equipos e instrumentos de
laboratorio, ya sea conocimientos de calibración de instrumentos, precisión de
una medida, diseñar montajes, todos estos favorecen la construcción de
conocimientos que serán situados en otros contextos como ideas teóricas o
conceptuales, además otros procedimientos se refieren a las acciones de
pensamiento para interpretar y actuar de manera adecuada, por ejemplo la
relación entre formulas químicas y las reacciones, e incluso observar, comparar,
registrar, diseñar, describir son asociados a la enseñanza de las ciencias.
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De acuerdo a lo anterior surge la siguiente pregunta de investigación:
Determinar a partir de una revisión bibliográfica sí las prácticas
experimentales concebidas como una estrategia didáctica favorece el
aprendizaje de las Ciencias Naturales en Básica Secundaria.
3. METODOLOGÍA
En la presente investigación se realiza el análisis de contenido de documentos
relacionados al uso de las prácticas experimentales para la enseñanza de las
ciencias naturales en básica secundaria, cuyo fundamento se basa en la
metodología propuesta por Krippendorff (1990), quien plantea que el análisis
de contenido es una técnica de investigación para formular conclusiones a partir
de la inferencia de algunos datos de interés para el analista, quien procesa e
interpreta la información en una actividad intelectual para conceptualizar de
manera escrita en oraciones lógicas y justificadas la explicación de un caso
concreto.
Krippendorff (1990), asegura que el contexto es un elemento para realizar un
análisis de contenido, en efecto se desarrollan los mensajes y significados de
alguna situación real, así esta metodología presenta tres unidades de análisis:
unidades de muestreo, unidades de registro y unidades de contexto. De manera
que en las unidades de muestreo se analiza el contenido que para efectos de la
investigación se analiza la introducción y la metodología de 18 artículos de los
últimos catorce años teniendo en cuenta la aplicación que le dan a las prácticas
experimentales tanto del docente como del estudiante y el propósito de las
mismas en la enseñanza de las ciencias naturales. En cuanto a las unidades de
registro se analiza de manera aislada palabras, temas, personajes, personas o
conceptos significativos para el analista, en este caso la investigación se apropia
de la palabra: practicas experimentales, para la estructuración del artículo de
reflexión. Finalmente, en la unidad de contexto se registra aspectos del
contenido contextual para realizar interpretaciones más precisas de los datos a
partir de una parte del texto ya sea una oración, un párrafo, o un artículo
completo, con la condición de ser mayor que la unidad de registro, en este caso
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se analizará: las practicas experimentales para la enseñanza de las ciencias
naturales.
A partir de estas unidades de análisis se crean las categorías que permiten
realizar la reflexión, de acuerdo a lo anterior surgen tres categorías: La función
del estudiante en las prácticas experimentales; Las prácticas experimentales en
el aula de clase; y Propósitos de las prácticas experimentales para la enseñanza
de las Ciencias Naturales, las cuales se detallan a continuación.
La categoría denominada La función del estudiante en las prácticas
experimentales, tiene como propósito determinar el desarrollo conceptual y
procedimental del estudiante aplicando las prácticas experimentales para el
aprendizaje de las ciencias naturales para identificar bondades en el estudiante
al momento de la aplicación de esta estrategia didáctica para la explicación del
fenómeno estudiado que derivan a otras competencias para estructurar su propio
conocimiento.
La categoría denominada Las prácticas experimentales en el aula de clase,
tiene el propósito de mostrar cómo ha sido la implementación de las prácticas
experimentales en el aula para la enseñanza de las ciencias naturales,
concebidas como una estrategia didáctica para presentar situaciones cotidianas
mediante problemas de investigación para resolver durante las jornadas de
clase, además comprobar la efectividad del trabajo cognitivo y procedimental
del docente y estudiante en actividades científicas para la construcción de
conocimiento.
La categoría denominada Propósitos de las prácticas experimentales para la
enseñanza de las Ciencias Naturales, tiene como intensión comprobar las
bondades de las prácticas experimentales en la enseñanza de las ciencias
naturales con el fin de fortalecer los esquemas de pensamiento mediante las
experiencias de laboratorio y el trabajo colectivo para la comunicación de
criterios en busca de una explicación al fenómeno de estudio, además de
determinar cuáles son los enfoques más destacados en la aplicación de las
practicas experimentales.
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3.1 LA FUNCIÓN DEL ESTUDIANTE EN LAS PRÁCTICAS
EXPERIMENTALES
Las prácticas experimentales se consideran materiales didácticos que
representan situaciones cotidianas en donde los resultados darán la respuesta al
problema, esta experiencia con el mundo real le permite construir herramientas
conceptuales al estudiante para resolver otras cuestiones incluso cuando termine
la escolaridad, lo anterior lo reafirman autores como Caamaño & Corominas
(2004); Mérida (2006); García & Criado (2007); Ramos (2008); Cano (2009);
quienes plantean que comprometer los procesos cognitivos para resolver
situaciones reales en las practicas experimentales favorecen el aprendizaje de
las ciencias naturales.
Como ya es habitual en las clases de ciencias naturales muchos docentes eligen
implementar las prácticas experimentales a los estudiantes, presentándole una
guía con indicaciones detalladas de los procedimientos y montajes necesarios
para el trabajo experimental en el laboratorio, esta actividad ha sido planeada
con el más mínimo detalle, llegando incluso a prever las anticipadas respuestas
a las preguntas de la guía, convirtiendo dicha actividad en algo impositivo y
mecánico lo cual no requiere de un esfuerzo del pensamiento lógico, ni del
sentir sobre los procedimientos, montajes, resultados y conclusiones por parte
de los estudiantes. No obstante, una manera de salir de la guía detallada de
laboratorio que solo cumple la función rígida de dar indicaciones al estudiante
sin permitir el análisis de los resultados obtenidos para dar la explicación a un
fenómeno, es la manera expuesta por Carrascosa, Gil & Vilches (2006), quienes
asumen el estudiante como un individuo autónomo capaz de dar sentido al
fenómeno que estudia mediante una explicación apoyada por la dimensión
tecnológica de los computadores y programas para favorecer la actividad
científico-técnica, de esta manera las practicas experimentales se aproximan a
la investigación cuando el estudiante toma decisiones respecto a su propia
realidad.
De igual manera, Acuña, Sosa & Valdez (2011), plantean que la autonomía del
estudiante se forma con el compromiso y la responsabilidad para decidir cuales
bibliografías consultar y así sustentar ideas con un lenguaje específico de la
ciencia para contribuir con el trabajo de investigación escolar. En complemento
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a esto, las revisiones a los diseños de montajes, hipótesis y planteamientos
propuestas por el estudiante favorecen la identificación de conflictos cognitivos
entre las ideas previas y los debates, estos últimos formados por los resultados
que explican el fenómeno obtenido de la labor del equipo de trabajo durante las
prácticas experimentales.
Álvarez & Carlino (2004), coinciden en que el trabajo de experimentación se
realice con pares académicos interesados, responsables y comprometidos con el
trabajo académico para lograr reflejar en el laboratorio la actividad científica,
como la formulación de preguntas extraídas de un contexto cotidiano de manera
que puedan abordarlas con autonomía e independencia para intercambiar ideas
y decidir en el planteamiento de posibles soluciones o explicaciones de la
experiencia que se estudia, estas apreciaciones de mayor frecuencia de trabajo
experimental con flexibilidad de tiempo independiente del cumplimiento de un
horario o programa, además de ser reclamadas por el estudiante favorecen el
aprendizaje, sin embargo sugiere un desafío cognitivo para ambos y un
replanteamiento del diseño de propuestas de prácticas experimentales
actualizadas para el docente.
Con referencia a lo anterior los estudios de Caamaño (citado por Fernández,
2013), proponen el uso de “encuentros de clase” en las practicas experimentales
con el propósito de disponer el tiempo de clase en el laboratorio, de manera que
los estudiantes decidan los equipos de trabajo, el material necesario y la
organización de su investigación, esto lo realizan en un primer encuentro. En un
segundo encuentro toman datos de la experiencia para iniciar los
correspondientes análisis para graficar y tabular. Finalmente, en el tercer
encuentro socializan los resultados con sus pares académicos, para
posteriormente realizar un informe escrito y preparan una exposición de los
resultados obtenidos de la investigación.
Para que lo anterior se realice de manera coherente se necesita de una
estructuración de la clase formada por fases que precisan la transcripción
detallada del plan de trabajo del equipo de estudiantes y la asesoría del docente
para establecer criterios de resolución, así primero identifican el problema,
conceptualizan y reformulan, para luego identificar variables dependientes e
independientes medibles y controlables que permitan el diseño del montaje de
instrumentos para la realización de la experiencia de laboratorio, seguida de una
interpretación y evaluación.
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Por otro lado, Nieto, Carrillo, González, Montagut y Sansón (citados por
Fernández, 2013), aseguran que las prácticas experimentales bien diseñadas son
efectivas en el aprendizaje de conocimientos de ciencias naturales, al respecto
proponen fases de estructuración para interesar al estudiante para lograr
aprendizaje efectivo : primero, reconocer el grado de indagación de una
situación de estudio para plantear los objetivos de aprendizaje como estrategia
de autonomía para decidir que aprender; segundo, permitir la intervención
reflexiva del estudiante; tercero, permitir el planteamiento de preguntas,
hipótesis y la necesaria confrontación con sus pares académicos, de tal forma
que estructure su propio conocimiento para entender las dimensiones sociales y
tecnológicas de situaciones cotidianas estableciendo una actitud positiva hacia
la ciencia.
De acuerdo a lo anterior, las propuestas invitan al docente a cuestionar sobre las
formas convencionales de planear las prácticas experimentales para promover
un conocimiento construido con mejores modelos conceptuales de las ciencias
en actividades científicas más cercanas a la realidad, además de enfocar las
practicas experimentales en investigaciones dinámicas y abiertas que dependan
de los alcances cognitivos tanto de estudiantes como de docentes, por tal razón,
se debe asumir la docencia de manera responsable y dinámica para ofrecerle al
estudiante un aprendizaje estable y duradero el cual pueda usar en otras
ocasiones académicas o sociales, mediante la aplicación de prácticas
experimentales con situaciones cercanas a la realidad, dejando de lado las clases
de ciencias naturales rígidas, convencionales y con guías de laboratorio que
promueven el aprendizaje solamente de habilidades manuales sin la
comprensión del fenómeno que se busca explicar, por ello se hace necesario las
propuestas de enseñanza de ciencias naturales que permitan el dominio de
conceptos mediante la experiencia que ofrecen las practicas experimentales.
Además, es necesario reconocer la autonomía como una virtud del estudiante
para la selección de equipos, montajes y bibliografías para construir su propia
investigación, una vez que determinan procedimientos y métodos, la
orientación cognitiva por parte de la asesoría del docente permite encauzar las
ideas previas con las ideas experimentadas para posteriormente complementar
su conocimiento.
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3.2 LAS PRÁCTICAS EXPERIMENTALES EN EL AULA DE CLASE
Las prácticas experimentales las propuesto los docentes como actividades de
laboratorio para enseñar ciencias naturales con indicaciones detalladas de
material, equipos y reactivos que en su mayoría causa la reacción de asombro
por cambio de color, liberación de energía, espuma entre otros cambios físicos
y químicos de la materia, además las practicas experimentales se ajustan a
planes de estudio plateadas con un tiempo, recursos y metodologías enfocadas
en el desarrollo de habilidades procedimentales de equipos y materiales de
laboratorio para posteriormente realizar la evaluación mediante un informe de
laboratorio que incluye esquemas de montajes, respuestas de las preguntas y
conclusiones.
Para Salcedo & Rivera (2004), los docentes deciden usar las prácticas
experimentales en el proceso de enseñanza y aprendizaje de las ciencias pero no
permiten que el estudiante proponga actividades de experimentación para
resolver un problema cercano a su realidad, solo permite la reproducción del
experimento para comprobar la teoría abordada en clase siguiendo indicaciones
de una guía de laboratorio, en dicha guía se detalla el montaje, los equipos,
materiales y reactivos para una actividad de laboratorio de química, al igual que
el tiempo disponible de clase es escaso llegando solo desarrollar habilidades
para manipular los equipos e instrumentos de laboratorio, en cuanto a la
estructura de la guía de laboratorio el docente es consciente de una estructura
lineal con objetivos, materiales, metodología y preguntas diseñadas para ser
resueltas con consultas bibliográficas y desligadas de la experimentación, pero
es inconsciente de la ausencia de situaciones problemas para generar cambios
conceptuales en el pensamiento del estudiante cuando confronta las ideas
previas con las experiencias de laboratorio.
Salcedo & Rivera (2004), aseguran que algunos docentes están interesados en
permitir el diseño de guías con la creatividad del estudiante, esta situación
metodológica no es viable teniendo en cuenta que el estudiante presenta
experiencias muy limitadas acerca de la investigación científica para proponer
guías. Es conveniente aclarar que otros docentes consideran propio el diseño de
guías apoyados con gráficos de montajes, tablas para completar con datos,
materiales y reactivos pero escasos de referentes teóricos, análisis de resultados,
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consultas bibliográficas y situaciones problemas, además para la evaluación de
las prácticas experimentales el docente solicita un informe de laboratorio con
aspectos como discusión de la práctica, análisis de resultados y referencia de
consultas. Esta evaluación rígida omite aspectos como la formulación e
identificación del problema, identificación de variables, emisión de hipótesis,
diseño de práctica de laboratorio, procesamiento de información y formulación
de nuevos problemas.
Por su parte Hodson (citado por Rodríguez & Hernández, 2015), clasifican las
concepciones del docente acerca del propósito de las prácticas experimentales
relacionados al aprendizaje del estudiante como experimentos que asombran,
desarrollan actitudes científicas, mejoran el aprendizaje del conocimiento
científico y desarrollan habilidades procedimentales para manipular equipos y
materiales de laboratorio.
Si bien es cierto muchos investigadores manifiestan las grandes bondades de las
prácticas experimentales en el aula y la posibilidad de generar habilidades en
los estudiantes, otros autores como Rodríguez & Hernández (2015), dan
evidencia del fracaso de las prácticas experimentales en la enseñanza de las
ciencias naturales el cual corresponde al desconocimiento del docente acerca
del propósito didáctico al pasar por encima de los aspectos relevantes que
alteran la planeación, el proceso de enseñanza-aprendizaje-evaluación tales
como: recursos, nivel sociocultural y académico del estudiante, de igual manera
el docente escoge usar el libro de texto teórico y el libro de laboratorio con el
propósito de comprobar los conceptos teóricos abordados en clase en el
laboratorio y así acercar al estudiante al trabajo científico, se precisa antes que
nada un equilibrio entre lo teórico y lo practico en complemento uno del otro. A
partir de lo anterior el docente de ciencias naturales ha concebido las prácticas
experimentales disgregadas de la construcción de conocimiento, para él, la
principal función es comprobar la teoría, el docente desconoce la importancia
de la investigación científica, tanto la guía como el informe de laboratorio
presentan estructura similar, en la primera se dan las indicaciones detalladas de
la experimentación y en la segunda se reafirman esas indicaciones, en estas
guías no hay presencia de situaciones problemáticas para ser explicadas por la
contrastación de hipótesis, así el único objetivo de las prácticas experimentales
es obtener algunos datos para posteriormente realizar un informe.
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A partir de lo anterior es necesario que el docente de ciencias naturales conozca
el potencial de las prácticas experimentales para la construcción de
conocimiento conceptual al usar situaciones cotidianas para plantear problemas
de investigación las cuales se pueden resolver en las horas de clases de la
jornada, con materiales y equipos disponibles en la institución, con la
disposición y preparación del docente para llevar a cabo una investigación
científica con sentido, relevancia académica y social.
3.3 PROPÓSITOS DE LAS PRÁCTICAS EXPERIMENTALES PARA LA
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS NATURALES
Las prácticas experimentales presentan varios propósitos como desarrollar
habilidades procedimentales en el estudiante, además de seguir el enfoque
constructivista de conocimiento, fortalecen los esquemas cognitivos a partir de
la experiencia y de la implementación de actividades de investigación colectiva,
sin embargo, aparecen obstáculos que impiden que estos propósitos se den,
entre ellos se señalan conclusiones erróneas a causa de la inadecuada obtención
e interpretación de datos, y el uso de las guías de laboratorio con indicaciones
fáciles que detallan cada actividad, y las preestablecidas respuestas de lo que
experimenta el estudiante, estos aspectos evidencian el enfoque tradicional que
fortalecen la visión cientifista en el proceso de enseñanza y aprendizaje de las
ciencias.
Una de las características sobresalientes de las prácticas experimentales es el
desarrollo de aptitudes como la observación, la estimación de magnitudes y las
inferencias en una propuesta interesante al estudiante para que proponga
hipótesis explicativas de las observaciones experimentales de fenómenos
naturales que de acuerdo a la propuesta de modelización entre teoría y práctica
para la enseñanza de las ciencias se puedan verificar, explorar o estructurar en
un modelo aproximado de la realidad para comprender el mundo físico; por su
parte Millar y Driver (citado por Barolli, Laburú & Guridi, 2010), afirman que
las aptitudes practicas no se enseñan sino que forman el dominio particular de
conocimientos específicos del estudiante extraídos de su propia convivencia
social para desarrollar habilidades en un contexto particular de las estructuras
cognitivas del sujeto.
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De igual manera Solomon (citado por Barolli, Laburú & Guridi, 2010)
reafirman que el proceso de aprendizaje de las ciencias naturales es efectivo
cuando el estudiante relaciona dos aspectos en el análisis de un fenómeno: la
percepción y la descripción ambas expresadas por el lenguaje científico, estas
propuestas concuerdan en enfocar la enseñanza de las ciencias en la
interpretación del mundo físico, en forma ampliada el docente de ciencias no
puede olvidar que la ciencia en el contexto escolar reconoce al estudiante como
un ser social que entiende su mundo mediante actividades que desarrollan
experiencias para responder a la demanda de decisiones adecuadamente
responsables para actuar en un contexto social.
Es necesario plantear algunos propósitos metodológicos alternativos que han
orientado las prácticas experimentales para la enseñanza de las ciencias
naturales, tales como: (pág. 97) (Salinas (citado por Barolli, Laburú, Guridi
(2010):
Las prácticas experimentales permiten explicar la teoría, un estudiante
pasivo y receptor de la exposición teórica del docente en un ambiente
rígido y dogmático.
Las prácticas experimentales como estrategia para la construcción de
conocimiento científico individual y autónomo en el estudiante
investigador de situaciones reales mediante el descubrimiento.
Las prácticas experimentales consideradas como un conjunto de pasos del
método científico para entrenar al estudiante en dominios de
conocimiento y experiencia.
Las prácticas experimentales para generar conflicto cognitivo bajo el
enfoque constructivista.
Las prácticas experimentales como investigación colectiva entre docente
y estudiantes en una interacción social con la intención de construcción
conocimiento resolviendo situaciones problemáticas bajo la metodología
científica.
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Las anteriores consideraciones revelan metodologías que van desde explicar la
teoría con actividades de resolución de problemas para resolver situaciones
científicas comprobando la teoría la práctica experimental, hasta metodologías
que interactúa con lo cotidiano para relacionar la construcción colectiva de
conocimiento en el cual la observación se fundamenta en un marco teórico con
significado para el estudiante acerca de lo que aprende; e incluso el docente
podrá usar un modelo pedagógico capaz de confrontar las ideas propias contra
ideas teóricas más fuertes en la resolución de problemas, como una estrategia
para acercar al estudiante a la construcción de conocimiento en el aprendizaje
de la ciencia, en consecuencia el docente es autónomo para escoger la tendencia
de metodología didáctica para plantear las practicas experimentales orientada a
la construcción de conocimiento científico.
Cabe decir que el propósito de las practicas experimentales según la
clasificación de Caballer y Oñorbe (citados por López & Tamayo, 2012),
revelan que las prácticas tradicionales de laboratorio se ubican en las categorías
Problemas-cuestiones y Problemas-ejercicio caracterizadas por limitar una
actividad experimental a un tiempo de clase y espacio para seguir una serie de
pasos establecidos como pesar en balanza, usar la pipeta, registrar datos y
resolver ejercicios matemáticos con escaso análisis e interpretación, son un tipo
de características convencionales que desmotivan al estudiante y generan una
imagen distorsionada de la ciencia.
Es cierto que la concepción del estudiante acerca de que el aprendizaje es eficaz
con la repetición de procedimientos para comprobar teorías sin sentido de
análisis ni adquisición de otras habilidades en las prácticas experimentales
reafirma la concepción de visión cientifista de la enseñanza de las ciencias, en
donde las metodologías refuerzan el aprendizaje conceptual comprobando la
teoría desarrollada en clase con actividades de laboratorio guiadas por
indicaciones fáciles y claras diseñadas para el aprendizaje conceptual como
única forma de evaluación sugerida para aprobar el curso, esta estrategia
tradicional para validar teorías de alguna ley científica en experimentos
preestablecidos se considera una actividad repetitiva dirigida por el docente y
establecidas por un manual o guía carente de estrategias cognitivas de
aprendizaje descritas por Andrés (citado por Trimarchi & Villalba, 2013),
como metodologías de investigación significativas para formular preguntas,
proponer diseños experimentales, concluir y socializar el trabajo experimental
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para el desarrollo intelectual y el posterior uso en otras situaciones. De igual
manera López & Tamayo (2012), proponen para cambiar esta visión cientifista
determinar en el diseño de prácticas experimentales propósitos, métodos y
procedimientos de la investigación para desarrollar capacidades conceptuales y
nuevos conocimientos en el proceso de resolución de problemas
particularmente en incluir en las practicas experimentales situaciones cotidianas
donde el estudiante pueda interactuar y construir criterios científicos.
Así mismo, Kanari y Millar (citados por Barolli, Laburú & Guridi, 2010),
afirman que verificar el aprendizaje científico del estudiante sobre todo en el
tratamiento de los datos y las posteriores interpretaciones del fenómeno
estudiado durante el proceso de medición de magnitudes en las prácticas
experimentales, es difícil para el mismo estudiante, porque tomar datos
experimentales es complejo por la cantidad de procedimientos y habilidades
para manipular los equipos e instrumentos de laboratorio, y aunque es
consciente del proceso de medición prioriza entre varias medidas, la primera
como verdadera para emitir razonamientos matemáticos erróneos omitiendo la
interpretación de datos, control de variables y toda relación con las teorías
consultadas, en el planteamiento de actividades sugeridas por el docente, para
finalmente plantear hipótesis débiles o erróneas, por esto es necesaria una
estrategia proporcionada por las practicas experimentales en el proceso de
medición y el tratamiento de datos que justifiquen la confiabilidad de las
posteriores conclusiones del análisis de una situación.
De acuerdo con lo anterior, las practicas experimentales se diseñan para que el
estudiante entre en contacto con los equipos de laboratorio para realizar diseño
de montajes en un ambiente de aprendizaje en el cual el docente plantee
estrategias para la toma y análisis de datos con el fin de desarrollar habilidades
para aplicar los procedimientos adecuados que relacionen el modelo físico y el
fenómeno estudiado, en cuyo caso particular la práctica experimental podrá ser
impredecible por las actuaciones e interpretaciones individuales del docente y el
estudiante para el planteamiento de hipótesis mediante la interpretación de
datos.
Hay que subrayar que los docentes delegados a la enseñanza de las ciencias
presentan una formación profesional levemente desligada de las disciplinas
23
científicas y con desconocimiento de las estrategias didácticas pedagógicas,
esto causa una visión distorsionada de la ciencia, además de asignar la
enseñanza de las ciencias a docentes en otras áreas afines al carácter científico,
esta situación pone en riesgo el proceso de enseñanza y aprendizaje de las
ciencias, puesto que el criterio docente para relacionar en su práctica el
conocimiento científico, el objeto de enseñanza y el aprendizaje que actúan
sobre la didáctica de la enseñanza de las ciencias y la misma concepción de
ciencia que lleva al aula, viene dado por el conocimiento práctico profesional
formado por la formación profesional, las experiencias y los saberes.
La formación profesional del docente le concede habilidades para identificar en
cual proceso cognitivo se encuentra el estudiante de secundaria, este aspecto es
importante para la visión constructivista por que la actividad mental en este
nivel de escolaridad según Piaget (citado por Trimarchi & Villalba, 2013) sitúa
al estudiante en la fase de operaciones formales como un sujeto activo y
autónomo con capacidades cognitivas para entender situaciones de problemas
cotidianos cuando interactúa con los modelos del mundo físico en un adecuado
espacio con equipos y materiales de laboratorio en constante renovación y
mantenimiento, para ofrecerle a cada estudiante insumos necesarios para que
pueda realizar un adecuado trabajo experimental usando habilidades
intelectuales básicas para manejar equipos de medición, recolección y
tratamiento de datos para un efectivo aprendizaje de las ciencias naturales.
Sin embargo, aunque los espacios y equipos de laboratorio sean los adecuados
surgen inconvenientes para el docente de ciencias, a continuación algunos
aspectos educativos que preocupan al docente con respecto a la enseñanza de
las ciencias en secundaria:
La obtención de datos independientes entre sí, elección de un
instrumento adecuado para la realización de las mediciones,
reconocimiento de que las fluctuaciones son inherentes al proceso de
medición, identificación de errores sistemáticos y estadísticos,
repetición de medidas como forma de minimizar errores estadísticos,
establecimiento de criterios para decidir cuál es la importancia a ser
atribuida a una medida, media como valor representativo de una serie de
datos, presentación de un resultado con cifras significativas correctas,
noción de incertidumbre, de precisión y de confiabilidad de una medida,
24
entre otros conceptos sobre tratamiento estadístico de datos (Barolli,
Laburú & Guridi, 2010, p.100).
Entre las actuaciones impredecibles del docente se señala el uso de guías de
laboratorio descontextualizadas y con respuestas preestablecidas para
comprobar teorías y aprender de manera repetitiva algunas habilidades, estas no
deben ser las únicas intencionalidades de las prácticas experimentales, en
cambio considerar de manera conjunta y complementaria los contenidos
conceptuales, procedimentales y actitudinales constituyen el fundamento de las
prácticas experimentales además de otros saberes no conceptuales que facilitan
el aprendizaje de conceptos científicos extendidos a otros contextos.
4. CONCLUSIONES
A partir del análisis y la posterior reflexión acerca de las diferentes fuentes
encontradas se puede inferir que las prácticas experimentales benefician el
aprendizaje de las ciencias naturales en los estudiantes siempre y cuando se
generen espacios para declarar de manera espontánea comentarios e ideas
previas para la interpretación de un caso particular, de esta manera las practicas
experimentales dan cierta flexibilidad para reelaborar las explicaciones con la
introducción de nuevos conceptos a partir de la consulta de material científico y
los conocimientos que se discutan en clase, este trabajo intelectual se enmarca
en un escenario social y educativo que requiere de la participación de varias
apreciaciones del equipo de trabajo formado por estudiantes interesados en
discutir las posibles soluciones al problema que promuevan la construcción
colectiva del conocimiento, de cierta manera escuchar las ideas de otros permite
la confrontación de los conocimientos previos favoreciendo así el aprendizaje
individual.
Además de las interpretaciones conceptuales para la resolución de problemas, el
estudiante también aprende métodos de trabajo experimental como manipular
equipos para ajustar, montar, disponer de los materiales de laboratorio y
registrar medidas e interpretar datos para confrontar con las hipótesis y obtener
conclusiones, por esto tanto los conocimientos conceptuales como los
25
procedimentales consiguen la elaboración de explicaciones teóricas que
fomentan el aprendizaje de las ciencias con las prácticas experimentales.
A pesar que la estructura metodológica de las prácticas experimentales tiene
cierto grado de rigidez al presentar objetivos, materiales y métodos también
permite un espacio protagónico para la autonomía del estudiante comprometido
en el desarrollo de actividades de experimentación mediante la resolución en
colectivo de un problema cotidiano que además le induzca el interés para
conectarse con el aprendizaje de las ciencias, el interés se induce por la misma
creatividad y conocimiento disciplinar y didáctico del docente quien analiza el
contexto del estudiante para formular una situación problema interesante que se
pueda resolver en las jornadas de clase para promover aprendizaje en ciencias
naturales pensando en el desarrollo de una mejor estrategia de aprendizaje, esta
práctica experimental se sustenta con los aportes teóricos, aspecto que permite
que el aprendizaje tenga un sentido para aplicarlo a su cotidianidad, así el
estudiante tiene la oportunidad de resolver un problema de investigación
planteado en una guía de laboratorio diseñada bajo la metodología científica, es
decir guías con opciones de trabajo más abiertas al análisis de problemas
cotidianos, espacio para plantear hipótesis, momentos para disponer sobre los
montajes de laboratorio y discutir los resultados obtenidos de la
experimentación para contrastarlos con las hipótesis, además permitir que en las
discusiones se dejen formulados otros problemas para futuras investigaciones
académicas. Es evidente el trabajo conceptual y procedimental del estudiante
durante todo el proceso de experimentación para aportar al aprendizaje de
conceptos científicos usando las prácticas experimentales, estos son aspectos
metodológicos que el docente puede evaluar en el transcurso de la clase de
ciencias.
El presente artículo de reflexión determinó que las practicas experimentales
concebidas como una estrategia didáctica favorecen el aprendizaje de las
ciencias naturales en básica secundaria en la medida en que se acepta que el
estudiante es un ser social capaz de percibir una situación de su propio contexto
y explicarlo con un lenguaje común, este aspecto descriptivo es un potencial
para introducir expresiones con contenidos científicos para explicar un
fenómeno que permita la intervención colectiva del estudiante durante el
proceso de investigación en discusiones, análisis y exposición de puntos de
vista argumentados por la consulta de teorías y los posibles planteamientos de
26
solución al problema cotidiano planteado en la clase de ciencias, de esta manera
el estudiante explica el fenómeno usando ideas previas, posteriormente el
docente interviene con analogías y comparaciones para incidir en la formación
de nuevas ideas en el pensamiento, en esta situación pueden aparecer dos
posturas en el pensamiento del estudiante, primero puede aceptar las nuevas
ideas para organizar una explicación más elaborada, o segundo, ser rechazada
alguna de las explicaciones, esto sucede debido al control del estudiante sobre
su propio proceso cognitivo. Por esto, el soporte académico es indispensable
para sustentar las explicaciones, además el docente debe estar preparado en
aspectos disciplinarios y didácticos que le permitan mantener una conversación
fluida y argumentada con el propósito de instaurar nuevas ideas en el
pensamiento del estudiante.
Estos aspectos hacen parte de la formación docente para orientar el
pensamiento conceptual y actitudinal en un ambiente educativo, por tal razón se
hace necesario futuras investigaciones que aborden las concepciones del
docente para decidir la implementación de estrategias efectivas para la
enseñanza y el aprendizaje como lo son las practicas experimentales como se
señala en esta investigación para la construcción de conocimiento en la
enseñanza de las ciencias naturales.
27
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