XXV ENCUENTRO DE DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS

EXPERIMENTALES5, 6 y 7 de septiembre de 2012

Santiago de Compostela

Organizan

Editor: Domínguez Castiñeiras, J.M.

ISBN: 978-84-695-4673-4 DL: C 1724-2012

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afrontar otro. Se ha comprobado que así el estudiante percibe que las dificultades son abordables y no se desanima tan fácilmente.

AGRADECIMIENTOS Investigación realizada en el marco del grupo LIEC (Lenguaje y Enseñanza de las Ciencias), grupo de investigación consolidado (referencia 2009SGR1543) por AGAUR (Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Recerca) y financiada por la Dirección General de Investigación, Ministero de Educación y Ciencia (referencia EDU2009-13890-C02-02). A la Escola Pia Sarrià-Calassanç (Barcelona).

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Hinojosa, J., & Sanmartí, N. (2011). Resolver problemas colaborativamente de forma virtual. Alambique, 67, 103-108. Oñorbe, A. (2003). Resolución de Problemas. En M.P. Jiménez (Coord.), A. Caamaño, A. Oñorbe, E. Pedrinaci & A. De Pro (Ed), Enseñar ciencias (pp. 73-93). Barcelona: Graó. Osborne, R., & Freyberg, P. (Ed). (1991). El aprendizaje de las Ciencias. Implicaciones de la Ciencia de los alumnos. Madrid: Narcea. Perales, F.J. (Ed). (2000). La resolución de problemas. Madrid: Síntesis. Polya, G. (Ed). (1987). Cómo plantear y resolver problemas. México: Trillas. Sanmartí, N. (Ed). (2007). Evaluar para aprender. 10 Ideas clave. Barcelona: Graó. Sanmartí, N., & Jorba, J. (1995). Autorregulación de los procesos de aprendizaje y construcción de conocimientos. Alambique, 4, 59-67. Sanmartí, N., Simón, M., & Márquez, C. (2006). La evaluación como proceso de autorregulación. 10 años después. Alambique, 48, 32-41. Schoenfeld, A. (1987).What’s All the Fuss about Metacognition? En A. Schoenfeld (Ed.), Cognitive science and mathematics education (pp. 189-215). New Jersey, NJ: Erlbaum.

Análisis de las interacciones verbales en un trabajo práctico con un modelo analógico de

una cuenca hidrogeológica

Nebot, M R.1, Márquez2, C. y Sanmartí, N2. IES Manuel Blancafort1 , Departamento de Didáctica de las Ciencias, UAB2.

mrnebot@gmail.com

RESUMEN El objetivo de la investigación es describir, clasificar, analizar y detectar los cambios en las interacciones verbales que se producen durante las actividades aplicadas con alumnos de bachillerato en relación con la utilización de un modelo analógico, una maqueta, para favorecer la comprensión del modelo cuenca hidrogeológica. Para la realización del análisis se elaboró un instrumento, que permitió detectar dos tipologías de interacción: las relacionadas con el proceso de modelización y las correspondientes a los estilos comunicativos. Como conclusión se detectaron patrones, tanto en el proceso de modelización realizado por los alumnos a partir de relacionar hechos del mundo, observaciones en la maqueta y conceptos, como en la tipología de las interacciones en función de las etapas de dicho proceso de modelización.

Palabras clave Cuenca hidrogeológica, ciclo del agua, modelo analógico, interacciones, modelización.

INTRODUCCIÓN La concepción de la actividad científica escolar como práctica teórica busca que el estudiante conecte su actividad manipulativa y experimental (práctica) con la teoría y con las formas de hablar (Izquierdo y Aliberas, 2004), pero este objetivo, que a priori parece sencillo, encuentra múltiples dificultades. Parece que la realización de trabajos prácticos debería ser imprescindible en el estudio de las Ciencias Experimentales, pero si analizamos la situación en las aulas descubrimos que en muchas ocasiones o no se realizan o se reducen a observar y comprobar afirmaciones. Las razones que se aducen son diversas: una gestión más compleja del aula, la necesidad de proveerse del material necesario, el hecho de que algunos profesores piensan que hace falta dedicarles más tiempo que a una sesión teórica para obtener el mismo resultado, con la consiguiente sensación de que se pierde el tiempo. Esta sensación se produce porque con mucha frecuencia estas sesiones son mucho menos productivas de lo que el profesorado esperaba (Hodson, 1990).

Uso de analogías Los estudios sobre el uso de modelos analógicos muestran que facilita la interiorización de las actividades que se realizan, así como la negociación y apropiación de significados. Para Oliva (2001), una de las razones es que construir una analogía comporta la elaboración de un modelo mental de la situación análoga que se toma

Análisis de las interacciones verbales en un trabajo práctico con un modelo analógico de una cuenca hidrogeológica. Nebot, M R., Márquez, C. y Sanmartí, N.Nebot, M R.Márquez, C.Sanmartí, N.

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como referencia y implica también la génesis de un modelo sobre la situación o problema que se quiere estudiar (Oliva, 2001).

En el caso que se analiza en este escrito se ha utilizado como analogía una maqueta (Nebot, 2007) que los estudiantes construyen y con la cual interactúan a lo largo de una secuencia didáctica que dura entre dos y tres semanas para profundizar en el concepto de cuenca hidrogeológica. Una maqueta, en este caso dinámica, que permite establecer y validar relaciones con el mundo real y el mundo de los modelos teóricos, ya que facilita la observación de fenómenos y promueve la inferencia y génesis de modelos teóricos (Gómez, Pujol y Sanmartí, 2006). Se trata de un modelo didáctico intermediario que permite discutir sobre los aspectos observados y las variables más relevantes y, en este caso, incluso simular cambios. La maqueta de la cuenca hidrogeológica representa el mundo (el lago, el acuífero, el cielo, las rocas, la vegetación) y nos permite observar hechos (condensación, infiltración) e interactuar con ella (regamos, extraemos agua, ponemos el montaje al sol o a la sombra). Mediante esta interacción constante de los alumnos y la profesora con la maqueta, se llegan a comprender e interiorizar los fenómenos que se producen en el sistema cuenca y se puede llegar a generalizaciones que permitirán hacer predicciones. De esta manera se puede interpretar el mundo, ya que se establece la conexión entre los hechos del mundo y el modelo científico. En este proceso es muy importante identificar pruebas y datos que ayuden a los alumnos a interpretar el mundo de manera más compleja y coherente con las observaciones realizadas.

La maqueta se puede considerar un contexto en el que el alumnado puede activar conocimientos aprendidos en momentos diversos e incluso en asignaturas diferentes e interrelacionarlos para explicar el funcionamiento de la maqueta. Este proceso de activación recibe el nombre de transferencia (Sanmartí, Burgoa y Nuño, 2011) y es una culminación del proceso de modelización. Es por ello que resulta crucial detectar qué aspectos del trabajo con modelos analógicos, y concretamente de maquetas, lo favorecen.

Justificación de la investigación Una combinación de factores diversos nos llevó a la utilización de modelos analógicos en las prácticas. Una de les críticas que se hacen a las actividades prácticas es que, incluso cuando los alumnos participan de alguna manera en su preparación o están planteadas totalmente o en parte como investigaciones, los alumnos perciben el laboratorio como un sitio donde se hacen cosas, pero sin llegar a ver la conexión entre lo que hacen y la teoría, ni el lugar que ocupa el trabajo que se hace en el laboratorio dentro del contexto de los trabajos científicos (Tamir, 1991). Una de las ventajas de hacer prácticas con maquetas es que la interacción entre los alumnos y la profesora al manipularla y hablar sobre lo que se hace y observa permite reconocer, usar y evaluar pruebas que fundamentan mejor la interpretación de los fenómenos. Todo ello favorece que los estudiantes vayan modelizando la visión de cuenca hidrogeológica, acomodando, modificando e interrelacionado ideas y conceptos que ya tienen.

En este trabajo exploratorio nos propusimos analizar como va teniendo lugar dicho proceso, incidiendo especialmente en el estudio de las interacciones verbales entre los protagonistas de la actividad.

Análisis de las interacciones verbales en un trabajo práctico con un modelo analógico de una cuenca hidrogeológica.

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Preguntas de la investigación ¿Qué interacciones verbales se producen entre los alumnos y la profesora, en el aula de ciencias, en una práctica basada en un modelo analógico y orientada a favorecer la comprensión del modelo cuenca hidrogeológica? ¿Cómo cambian estas interacciones a lo largo del trabajo práctico realizado? ¿Se pueden identificar algunos patrones en las interacciones verbales relacionados con el proceso de modelización?

Participantes La actividad analizada se realizó durante el curso 2009-10, con 11 alumnos (7 chicas y 4 chicos) de la asignatura optativa de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente de segundo de Bachillerato del Instituto Manuel Blancafort de la Garriga, un municipio de unos 15.000 habitantes de la provincia de Barcelona.

La descripción de la maqueta y de la actividad práctica realizada se puede encontrar en Nebot (2007).

PRINCIPAL APORTACIÓN DE LA COMUNICACIÓN

Diseño del instrumento de análisis Para diseñar el instrumento de análisis en primera instancia se plantearon las posibles interrelaciones entre el modelo científico, el modelo analógico y los hechos del mundo. A partir de la revisión bibliográfica, se comprobó que la gestión de la práctica estudiada tenia muchas similitudes con el Modelo Didáctico Analógico (MDA), definido por Adúriz et al. (2001). Per ello, en primer lugar se hizo un esquema de la relación entre los momentos (las fases) del MDA que proponían dichos autores (figura 1).

El MDA se inicia con el Momento Anecdótico (1), en el que la analogía se presenta en forma de juego o problema, que los estudiantes deben resolver. El Momento Anecdótico permite que los alumnos lleguen al Momento de Conceptualización sobre la Analogía (2). En esta segunda etapa se buscan consensos entre los alumnos y la profesora, se ponen en común los conceptos fundamentales y se introducen términos nuevos y se resignifican otros. En el Momento de Correlación Conceptual (3) del MDA, los alumnos procesan la información científica y le encuentran significado. Por último, en el Momento de metacognición (4) los alumnos toman conciencia de los conceptos conectores que han construido, de los conceptos erróneos que han descartado y de las nuevas relaciones aprendidas. Es en este momento cuando surgen consideraciones conceptuales de la idoneidad de la maqueta y sus limitaciones.

Figura 1. Esquema de relación entre los distintos momentos del Modelo Didáctico Analógico, propuesto por Adúriz et al. (2001).

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Se comparó el MDA con la práctica analizada y se elaboró un nuevo esquema que permitió generar las categorías definitivas para el análisis de las interacciones entre los alumnos y la profesora. A continuación se adjunta la adaptación que se realizó del esquema del MDA para este trabajo práctico (figura 2).

Figura 2. Esquema del MDA adaptado a la práctica del modelo analógico de una cuenca hidrogeológica.

Teniendo en cuenta este esquema se diseñó una tabla para la recogida de datos, en la que los momentos didácticos de la analogía se situaron en las columnas y las intervenciones de los alumnos y la profesora se situaron, secuenciados, en las filas (figura 3). A la derecha se recogieron las intervenciones de la profesora y a la izquierda las de los alumnos. Se trata de columnas paralelas simétricas (con el mismo significado) que analizan el mismo momento didáctico en el caso de la profesora y los alumnos. Se han coloreado de la misma manera las correspondientes a cada uno de los momentos para facilitar su visualización.

En el centro se encuentran las columnas de color azul, relacionadas con la construcción y la manipulación de la maqueta (1.-Maqueta: momento organizativo o de construcción, en el esquema). Se pueden relacionar con el Momento Anecdótico del MDA. Quizás es el momento que más se aleja del propuesto por Adúriz et al (2001), ya que en este caso la profesora da las instrucciones para hacer la maqueta y los alumnos no intervienen mucho en las decisiones para hacerla, solamente proponen pequeñas modificaciones y preguntan cómo deben hacer alguna cosa o cuestionan por qué hacen alguna de las acciones.

Las dos columnas de color verde corresponden a los Momentos de Conceptualización sobre la maqueta (2 en el esquema), en los que se observan fenómenos que se producen en la maqueta; por ejemplo observan que se ha producido más condensación en los montajes que estaban al sol que en los que estaban a la sombra. También se buscan consensos entre los alumnos y la profesora y se ponen en común los conceptos fundamentales (infiltración, nivel freático, evaporación, condensación).

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Figura 3. Organización del instrumento de análisis.

Las columnas de color marrón rojizo corresponden a los Momentos de Correlación Conceptual (3 en el esquema), en que los alumnos procesan la información científica y le encuentran significado; pueden explicar, por ejemplo, por qué se ha producido la condensación y a qué son debidas las diferencias entre los montajes que se colocaron al sol y los que estaban en la sombra.

Por último, las columnas de color naranja corresponden al Momento de conexión con el mundo (4), ya que se hace una transferencia de conocimientos cuando los estudiantes utilizan lo que han aprendido para interpretar hechos del mundo.

De esta manera, con la distribución de las columnas, las intervenciones de la conversación quedan clasificadas por un lado en función del momento didáctico del MDA al que corresponden y por otro en función de quién las realiza, los alumnos o la profesora. Así se visualiza en qué momento se encuentra cada participante, como se observa en la figura 3.

La tipología de las interacciones queda reflejada dentro de las celdas. Su categorización se basa en los estilos comunicativos de Mortimer y Scott (2003), a través de una concreción hecha por Ametller (2010), a la cual se han añadido categorías para ajustarla a la práctica estudiada.

Así, cada celda nos da información, no sólo sobre el momento didáctico, sino también sobre el tipo de intervención que se está produciendo. Las intervenciones se unen por medio de flechas, que muestran el encadenamiento temático de las interacciones y su variación en el tiempo.

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Figura 4. Instrumento de análisis. Análisis parcial de una secuencia.

RESULTADOS Para analizar los resultados se utilizaron, además del instrumento descrito, gráficas para visualizar mejor la proporción relativa de los Momentos Didácticos a lo largo de la actividad. En la figura 5 se observan tres gráficos que corresponden a diferentes secuencias, el de la izquierda corresponde al primer día, el de la construcción de la maqueta, el del centro es representativo de diversas secuencias que se produjeron al largo de la actividad y el de la izquierda corresponde a una práctica que se hizo tres meses después, en la cual se trabajaron conceptos relacionados con el trabajo realizado con la maqueta.

Figura 5.-Gráficos que muestran la proporción relativa de las intervenciones en función de los Momentos Didácticos a lo largo del proceso de modelización.

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Respecto a los estilos comunicativos se observó que la mayoría de las interacciones eran dialógicas. Al principio de las diversas actividades, la mayoría de las interacciones se sitúan dentro del grupo sondear (elaboración de hipótesis, preguntas para favorecer la conceptualización, para focalizar la observación, etc.), pasando después a una fase de elaboración por parte de los estudiantes, jalonada con intervenciones de la profesora, y en algunos casos de los alumnos, para reformular y recapitular. Se observó que, para acabar, las intervenciones se hacían desde la autoridad de la Ciencia, tanto por parte de los alumnos como de la profesora.

En la exposición oral se mostrarán ejemplos del análisis.

CONCLUSIONES Se llegó a la conclusión que la maqueta es un buen contexto para promover y observar el proceso de modelización. Los alumnos empiezan conceptualizando sobre aspectos concretos de la maqueta de una manera espontánea y aplicando sus conocimientos previos, para pasar posteriormente a interpretar los procesos que observan en la maqueta aplicando sus conocimientos científicos. Es en esta fase en la que se producen un primer nivel de transferencia al interpretar científicamente el funcionamiento de la maqueta. El segundo nivel de transferencia se da en aquellas ocasiones, en que hay conexión con el mundo real, cuando los alumnos aplican lo que están aprendiendo en la interpretación de hechos distintos que conocen. El análisis de las interacciones con la maqueta también permite identificar los estilos comunicativos y observar como cambian las interacciones, la mayoría dialógicas, a lo largo de la actividad en relación con el proceso de modelización, ya los alumnos empiezan elaborando hipótesis sobre los fenómenos que observan en la maqueta y, poco a poco, ayudados por la interacción con sus compañeros y la profesora van encontrando explicaciones a los hechos, estableciendo conexiones con sus conocimientos y haciendo deducciones, para acabar finalmente creando nuevos modelos mentales y realizando intervenciones desde la autoridad de la ciencia.

Las conclusiones no son extrapolables, ya que el número de participantes es muy reducido (once alumnos de segundo de Bachillerato y una profesora), y sólo se analiza una actividad, pero concuerdan en gran parte con las ideas encontradas en el marco teórico. También con los resultados que se han obtenido a posteriori, ya que se han tomado datos de la aplicación de la misma secuencia didáctica en dos cursos consecutivos (2010-11 y 2011-12).

En el análisis de los nuevos datos, que constituirán la tesis doctoral, se han introducido algunas modificaciones en el instrumento de análisis y en la categorización de las interacciones.

AGRADECIMIENTOS Investigación realizada en el marco del grupo LIEC (Lenguaje y Enseñanza de las Ciencias), grupo de investigación consolidado (referencia 2009SGR1543) por AGAUR (Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Recerca) y financiada por la Dirección General de Investigación, Ministerio de Educación y Ciencia (referencia SEJ2009-13890-C02-02).

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Ametller, J. (2010). Conferencia sobre estilos comunicativos, impartida en el marco de las sesiones del LIEC (Lengua i Ciencia), UAB. Mayo 2010. No publicada.

Galagowsky, L., & Adúriz-Bravo, A. (2001). Modelos y analogías en la enseñanza de las ciencias naturales: El concepto de modelo didáctico analógico. Enseñanza de las Ciencias, 19(2), 231-242.

Gómez, A., Pujol, R. M., & Sanmartí, N. (2006). Pensar, actuar y hablar sobre los seres vivos alrededor de una maqueta. Alambique, 47, 48-55.

Izquierdo, M., & Aliberas, J. (2004) Pensar, actuar i parlar a classe de Ciències. Per un ensenyament de les ciències racional i raonable. Universitat Autònoma de Barcelona. Servei de Publicacions. Departament de Didàctica de la Matemàtica i de les Ciències Experimentals. Área de Didàctica de les Ciències Experimentals.

Mortimer, E.F., & Scott, P.H. (2003). Meaning Making in Secondary Science Classrooms. Philadelphia, USA: Open University Press.

Nebot, MR. (2010). Anàlisi de les interaccions verbals en un treball pràctic amb un model analògic d’una conca hidrogeológica. Trabajo de fin de Màster. Màster d’iniciació a la recerca en Didàctica de les Matemàtiques i les Ciències Experimentals. Universitat Autònoma de Barcelona. Último aceso el 18 de marzo de 2012, desde http://www-test.uab.es/servlet/Satellite/recerca/BlobServer?blobtable=Document&blobcol=urldocument&blobheader=application/pdf&blobkey=id&blobwhere=1300118.

Nebot, MR (2007). El ciclo del agua en una garrafa. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra. AEPECT. Monogràfico: Las agua subterráneas, 15(3), 333-340. Último acceso el 18 de marzo de 2012, desde:http://www.raco.cat/index.php/ect/article/viewFile/121425/167875.

Oliva, J.M., Aragón, M.M., Mateo, J., & Bonat, M. (2001). Una propuesta didáctica basada en la investigación para el uso de analogías en la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 19(3), 453-470.

Sanmartí, N., Burgoa, B., & Nuño, T. (2011). ¿Por qué el alumnado tiene dificultad para utilizar sus conocimientos científicos escolares en situaciones cotidianas? Alambique, 67, 62-70.

Scott, P., & Ametller, J. (2007). Teaching science in a meaningful way: striking a balance between opening up and closing down classroom talk. School Science Review, 88(324), 77-83.

Tamir, P., & Woolnough, B (ed). (1991). Practical Science. Practical work in school science: an analysis of current practice, 13-20. Open University Press. Milton Keynes.