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Evaluacion de una renovacion metodologica para un aprendizaje significativo de la Fisica.

Evaluation of a Methodological Renewal for the Meaningful Learning of Physics

INTRODUCCION

Actualmente las Universidades a nivel internacional, y en particular las chilenas estan insertas en transformaciones del sistema educativo y que el eje que da estructura al proceso educativo esta centrado en la promocion del aprendizaje significativo del estudiante; sus experiencias de aprendizaje y su transformacion, son el verdadero desafio de la educacion superior, mas imperiosa y urgente en el contexto de esta nueva generacion de estudiantes. Segun Sanchez et al., (2008, 2009 y 2011), este proceso de mejora debe ser interactivo y se debe sustentar en los siguientes principios: a) mayor implicacion y autonomia del estudiante; b) utilizacion de metodologias activas de trabajo en equipo, tutorias, etc.; c) el docente debe ser un agente creador de escenarios u entornos de aprendizaje contextualizados que estimulen a los alumnos.

En este sentido, Sanchez (2009b), propone un modelo para la ensenanza de las habilidades del pensamiento que permite su transferencia a traves de los dominios del conocimiento que considera cuatro componentes: el componente actitudinal o de la disposicion; la instruccion y la practica de las habilidades del pensamiento critico; actividades de transferencia a traves de los contextos y el componente meta/cognitivo usado para dirigir y evaluar el pensamiento, todas estas habilidades ayudan a enfrentar con exito las situaciones problematicas con autonomia y decision. Como resultados surge el pensamiento critico, como un pensamiento estrategico, que ayuda a desencadenar en los estudiantes competencias basicas para enfrentar diversas situaciones del ambito academico, personal, cotidiano y los capacite para la construccion de su propio conocimiento (Sanchez, 2009b).

El pensamiento critico es uno de los procesos cognitivos a desarrollar en la formacion de un ingeniero, en la actualidad se encuentran una multitud de definiciones que intentan explicar estos procesos. Halpern (1998, 2003, 2006), afirma, que las habilidades inherentes al pensamiento critico pueden ser mejoradas por el proceso de ensenar y aprender en este contexto (Morales, 2011) muestra que es posible desarrollarlo a traves del aprendizaje basado en problemas (ABP), de aqui surge la necesidad de establecer el impacto de una renovacion metodologica en el pensamiento critico y en el desarrollo de habilidades cognitivas tales como discriminar informacion, elaborar y valorar argumentos, juzgar correctamente eventos probabilisticos, analizar relaciones causales, disponer de buenas estrategias de toma de decisiones, poseer recursos para resolver ciertos problemas, para lo cual se debe crear entornos de aprendizaje para transferir estas habilidades a un contexto real del diario vivir, fuera de las situaciones de la sala de clases.

En la actualidad, los problemas de lapiz y papel son una actividad habitual en la clase de Fisica, cuyo valor formativo es ampliamente reconocido por los docentes de la especialidad; con esta actividad se promueve la adquisicion del conocimiento y el aplicar los aspectos teoricos a situaciones practicas especificas. Estas actividades ayudan al estudiante a aprender a aprender, permitiendo aplicar sus conocimientos en la resolucion de problemas de la vida diaria (Pozo et al., 1994) y a promover el desarrollo del pensamiento creativo (Garrett, 1988, p. 225). La resolucion de problemas es una de las caracteristicas mas relevantes de la ensenanza de la Fisica, su importancia en el contexto de aula tambien se ha trasladado al ambito de la investigacion del aprendizaje, encontrandonos con una de las lineas tradicionales mas prolificas y presentes. En Espana y Chile por ejemplo, se encontraron con la paradoja de que, frente a una ensenanza universitaria de la Fisica centrada en gran medida en la resolucion de problemas, se deja el proceso de ensenar y aprender en manos de profesores que los resuelven mecanicamente en la pizarra (Perales y Salinas, 2004, Becerra, et al, 2005; Sanchez, 2009a).

Normalmente en las aulas no se ensena a resolver problemas, es decir, a enfrentarse a situaciones desconocidas, sino que los profesores explican soluciones perfectamente conocidas y que, por supuesto, no generan ningun tipo de dudas ni exigen tentativas. Al resolver estos problemas el profesor pretende que el estudiante vea con claridad el camino a seguir para resolverlo. Consecuentemente los estudiantes pueden aprender dicha solucion y repetirla ante situaciones practicamente identicas, pero no aprenden a abordar un verdadero problema y cualquier cambio pequeno les supone dificultades insuperables, provocando manipulaciones no significativas de datos, formulas e incognitas, que a menudo, lo llevan al abandono del problema y de la asignatura.

Lo anterior, trae como consecuencia generar enfoques educativos innovadores centrados en el estudiante y su aprendizaje, en los procesos de construccion de conocimientos y no solo en su transmision. En este marco de referencia se disena y construye una renovacion metodologica, centrada en el aprendizaje significativo a traves de la resolucion de un problema integrador y contextualizado (ASARPIC) por investigacion, que se puede articular en una serie jerarquica de problemas mas acotados en contenido cuya solucion aporta a la solucion del problema integrador (Herrera y Sanchez, 2009; Onate y Sanchez, 2010; Sanchez et al, 2011).

En el ASARPIC se trabaja en el aula en grupos de 4 alumnos de forma colaborativa, que investigan los conceptos y contenidos desconocidos, para luego resolver las actividades de aprendizaje (A.A) abiertas y cerradas, programadas para trabajar cada contenido en profundidad y facilitar la adquisicion de conocimientos. La finalidad es favorecer el aprendizaje significativo de conceptos, procedimientos y actitudes propias de la Fisica que se manifieste en una mejora del rendimiento academico y en el desarrollo del pensamiento critico, en concordancia con las nuevas tendencias de la didactica de las ciencias (Sanchez et al; 2008; Sanchez, et al, 2009).

El rol del docente en el ASARPIC es ser un mediador, que favorece la discusion (en la sesion de trabajo) en el grupo para negociar significado. El docente no es la autoridad del curso y los alumnos solo se apoyaran en el para la busqueda de informacion. Los problemas presentados son utilizados como base para identificar los contenidos necesarios para su estudio, de manera independiente o en grupo, teniendo presente que el objetivo no es resolver el problema, ya que estos son utilizados para gatillar la necesidad de cubrir los objetivos de aprendizaje de las unidades programaticas de la asignatura a ensenar (Ribeiro y Mizukami, 2005; Said et al., 2005; Sanchez et al., 2008). A lo largo del trabajo los alumnos en grupo, van: adquiriendo responsabilidad y confianza a traves de las actividades de aprendizaje a resolver, desarrollando la habilidad de criticar y ser criticado, lo que lleva a una mejora de su desempeno en el grupo.

El ASARPIC, presenta un paradigma alternativo al tradicional que se enmarca dentro de un modelo educativo centrado en el aprendizaje, que permite a los estudiantes: adquirir conceptos y aplicarlos a nuevas situaciones, conseguir informacion de diversas fuentes y recursos; jugar un rol activo en el proceso de buscar alternativas, investigar, proponer soluciones y analizar situaciones de manera colaborativa, sirviendose de las ventajas que le ofrecen las nuevas tecnologias de la informacion y de la comunicacion. Se postula que este modelo responde mas a las necesidades del mundo del trabajo, al contexto social y a las propias caracteristicas de los estudiantes.

El ASARPIC, implica una evolucion del sistema educativo actual hacia uno mas activo y participativo, centrando en el aprendizaje, que se logra a traves de escenarios creados por el profesor en base a problemas, donde los alumnos, el profesor y el material educativo (problemas y actividades de aprendizaje) interactuan constantemente, se cree que esta forma de trabajo y experimentacion merece sin duda un esfuerzo adicional de busqueda de informacion e investigacion.

El problema integrador y los problemas mas especificos son disenados a partir de una noticia o situacion del mundo real, este debe integrar el maximo contenido posible; a partir de el se reconocen los contenidos que se trataran en el curso, y se disenan nuevos problemas mas especificos entramados dentro del gran problema (Sanchez, 2009a). Estos problemas mas especificos son presentados en secuencia para lograr abarcar la mayor cantidad de contenidos del programa del curso. Abordar estas situaciones implica identificar las ideas previas y los contenidos que cada alumno o grupo de alumnos deben investigar. Ademas, se debe tener presente la resolucion de actividades de aprendizaje para la apropiacion de los contenidos, que permita resolver el problema integrador.

Es preciso subrayar que, en la propuesta, no se concibe a los alumnos y alumnas como investigadores autonomos trabajando en la frontera del conocimiento (ni tampoco como simples receptores), pues esto presenta graves limitaciones y no resulta util para organizar el trabajo de los estudiantes. Una mejor comprension y adquisicion de conocimiento, por ende de aprendizaje en el aula, se logra al concebir a los estudiantes con un rol de investigadores, ordenados en equipos cooperativos, que abordan problemas de interes, interaccionando con los otros equipos y con el resto de la comunidad cientifica, representada por el profesor y los libros de textos.

Los resultados alcanzados despues de 8 semestres de aplicar el ASARPIC para ensenar y aprender (E-A) los contenidos de Fisica I a los estudiantes de Ingenieria de la Universidad del Bio-Bio, Concepcion-Chile, han sido positivos, los alumnos se muestran motivados y opinan favorablemente sobre esta forma de trabajo; por otra parte la investigacion reporta cambios significativos en el rendimiento academico y pensamiento critico, que se manifiestan con un mayor grado de satisfaccion y compromiso con su aprendizaje, de modo que su implementacion resulta recomendable en cualquier otro campo del saber.

Aprendizaje Significativo y resolucion de problema

Durante los ultimos anos, multiples investigaciones en el proceso de E-A manifiestan la importancia de las ideas previas de los alumnos (Driver et al., 1994; Ausubel, 2000; Moreira, 2005; Sanchez et al., 2005. Sanchez, et al., 2008; Sanchez et al., 2009; Sanchez et al., 2011). En estas propuestas de renovacion metodologica, es preciso identificar y considerar las ideas con que los estudiantes ingresan al aula y los contenidos a ensenar, para seleccionar y organizar las AA que se van a disenar, y elaborar para que favorezcan el desarrollar el aprendizaje significativo. La mayoria de las ideas alternativas tienen sentido para los estudiantes y son utiles para dar explicaciones, finalmente arraigadas en su estructura cognitiva y son resistentes al cambio.

La innovacion de la propuesta pretende facilitar el construir aprendizaje significativo a traves de resolver un problema integrador de contenido por investigacion en lo posible contextualizado a la especialidad de los estudiantes, eje conductor de la asignatura; que lleva a identificar y estructurar los contenidos y los procedimientos de la disciplina, a traves de la solucion de una serie jerarquica de problemas mas acotados, para avanzar en la solucion del problema integrador. A partir de la implementacion de la propuesta se pretende desarrollar un proceso educativo mas activo y participativo centrado en el aprendizaje, donde el alumno asuma la responsabilidad de aprender y el profesor asuma el rol de crear entornos de aprendizaje colaborativos para la interaccion, orientar y compartir significado con el alumno.

Para Moreira (2005) el aprendizaje significativo se caracteriza por una interaccion entre las ideas relevantes existentes en la estructura cognitiva y las nuevas informaciones, a traves de las cuales estas adquieren significados y se integran en la estructura cognitiva de manera no arbitraria y sustancial, contribuyendo a la diferenciacion, elaboracion y estabilidad de los inclusores existentes. La estructura cognitiva existente juega en el ASARPIC, un papel decisivo. Lo que corrobora el hecho de que la solucion de cualquier problema dado, supone la reorganizacion del residuo de las experiencias previas, de modo que se ajuste a los requisitos concretos de la tarea planteada. Si los conocimientos previos existentes en la estructura cognitiva (conceptos, principios, leyes, etc.) "son claros, estables y discriminables, facilitan la resolucion de problemas. Sin tales conocimientos no es posible de hecho, ninguna resolucion de problemas, independientemente del grado de destreza que el alumno tenga en materia de aprendizaje por descubrimiento; sin tal conocimiento, ni siquiera podria empezar a entender la naturaleza del problema que enfrenta" (Ausubel et al., 1997, p. 490; Ausubel, 2000; Moreira, 2010).

En Fisica, como en otras disciplinas, la simple memorizacion de ecuaciones, leyes y conceptos puede tomarse como ejemplo tipico de aprendizaje superficial y reiterativo. Otro ejemplo es el de los alumnos que no consiguen resolver problemas o cuestiones que impliquen usar o transferir ese conocimiento y que argumentan que "lo saben todo", pero en el momento de la evaluacion no responden (Sanchez y Flores, 2004).

Para Moreira (2005, 2006), otra condicion necesaria para el aprendizaje significativo es que el alumno manifieste disposicion para relacionar, de manera sustantiva y no arbitraria, el nuevo material, con su estructura cognitiva. Esta condicion indica que, independientemente si el material a E-A es potencialmente significativo, si la intencion del estudiante es memorizarlo, tanto el proceso de aprendizaje como su producto seran superficiales y reiterativos. Un material preparado para ensenar y aprender no es significativo en si mismo, solo es significativo cuando entra en interaccion con las estructuras cognitivas de los estudiantes, pero puede ser potencialmente significativo si presenta buena diferenciacion entre los conceptos, adecuada organizacion jerarquica y una estructura clara en sus relaciones lo que logra a traves del ASARPIC, donde los problemas a resolver provienen de noticias o contextos conocidos de la especialidad y dan cuenta de conceptos o ideas previas relevantes en la estructura cognitiva del estudiante, condicion necesaria para que el material presentado sea potencialmente significativo generando una mayor posibilidad de manifestar disposicion para relacionar, de manera sustantiva y no arbitraria, el nuevo material (Moreira, 2010).

El principio de la reconciliacion integradora establece que al programar material de ensenanza, con base en un problema integrador de contenido y una serie de problemas mas acotados, favorece la adquisicion de aprendizaje significativo y evita fragmentar o separar ideas en temas particulares dentro de respectivos capitulos o subcapitulos; este enfoque favorece el principio de diferenciacion progresiva de los conceptos o contenidos del curso, que al abordarlos por medio de problemas mas acotados se van diferenciando en el transcurso de la instruccion del semestre.

Por otra parte, las practicas en ASARPIC se entienden como situaciones de interaccion social donde se trabaja de forma colaborativa, el lenguaje es imprescindible para comunicar, compartir experiencias y objetivos, a la vez puede dirigir guiar, orientar, acompanar la accion, ayudando a explicar y a hacer consciente el proceso, asi los sujetos mas competentes ayudan a los menos competentes a utilizar de manera adecuada los sistemas de signos con propositos determinados (Saenz et al., 1998, p.151). El enfoque socio-cultural, derivado de la teoria de Vygotsky (1979), aporta una determinada manera de ver y entender la ensenanza, el aprendizaje y el desarrollo de la persona como procesos que van unidos, configurando el proceso socializador de los sujetos.

Mediante la interaccion y la actividad compartida, el docente procura la ayuda necesaria en el aula, para que el estudiante se apropie progresivamente del conocimiento. Asi, muestra al estudiante modelos, le proporciona informacion adicional, reduciendo el grado de dificultad, para disminuir progresivamente la ayuda y asegurar el traspaso del control del proceso de aprendizaje del docente al estudiante. Partiendo de los postulados de Vygotsky (1979) cabe destacar el papel del docente en el proceso de aprender, ofreciendo una labor de andamiaje que apoyara al estudiante en su aprendizaje. Para entender el concepto de andamiaje, es preciso hacer referencia a otro punto clave en la teoria, al concepto que el denomina Zona de Desarrollo Proximo (ZDP). Que "no es otra cosa que la distancia entre el nivel real de desarrollo, determinado por la capacidad de resolver independientemente un problema, y el nivel de desarrollo potencial, determinado a traves de la resolucion de un problema bajo la guia de un experto o en colaboracion con otro companero mas capaz" (Vygotsky, 1979, p.133).

En el ASARPIC, la responsabilidad del aprendizaje se "traspasa" y corresponde al estudiante, que es el encargado de construir significados, de aqui se desprende que el proceso de aprendizaje se concibe como una construccion personal, mediada por la interaccion social y por los signos, luego, el E-A se concibe como un proceso comunicativo, una construccion conjunta que implica negociacion de significados, donde el rol del docente es crear entornos de aprendizaje que promuevan la participacion activa de los estudiantes, para asi favorecer el control de su propio aprendizaje, creando instancias de interacciones multiples, a traves de la triada profesor, material educativo y alumno (Novak y Gowin, 1988); con el objetivo de compartir significado en la clase, fomentando la naturaleza social del aprendizaje (Vygotsky, 1979).

De acuerdo a resultados previos obtenidos, Sanchez, (2009a) y Sanchez et al. (2009, 2011), se afirma que el empleo de la metodologia bajo problemas por investigacion, produce un mejoramiento en las practicas pedagogicas apuntando hacia el logro de aprendizaje mas significativo. Por otra parte, desarrolla capacidades para el trabajo en equipo, de comunicacion oral y escrita de los alumnos. Si bien ASARPIC puede ser implementado de muchas formas en el aula, es comun utilizar una secuencia de tres etapas. a) se presenta al equipo un texto que describe una situacion y ellos deben definir las preguntas de investigacion, los objetivos de aprendizaje y asignar tareas a investigar para cada integrante del equipo; b) los alumnos de forma individual investigan las materias asignadas; y c) en el grupo se socializa los contenidos investigados. Se regresa a la primera etapa para una nueva iteracion hasta obtener los elementos necesarios para resolver las AA y los problemas (Duch et al. 2004, Sanchez, 2009a).

Una de las principales caracteristicas del ASARPIC, segun Sanchez et al., (2009) es fomentar en el alumno la actitud positiva hacia el aprendizaje significativo. En ella se promueve la autonomia del alumno, quien aprende a traves de los contenidos y la propia experiencia de trabajo en el aula (dinamica del metodo). Los alumnos tienen ademas la posibilidad de observar en la practica, aplicaciones de los aprendizajes en torno al problema. La transferencia pasiva de informacion es algo que se elimina en el ASARPIC; toda la informacion que se vierte en el grupo es investigada, aportada, o bien, generada por el mismo grupo. A continuacion se describen algunas caracteristicas del ASARPIC: Es un metodo de trabajo activo donde los alumnos participan constantemente en la adquisicion de su conocimiento. El metodo se orienta a la solucion de problemas que son seleccionados o disenados a partir de noticias, periodicos, etc. Es un metodo que promueve el trabajo de forma colaborativa en grupos pequenos; se aprende a traves de los contenidos y la propia experiencia de trabajo en el aula (dinamica del metodo); la actividad gira en torno a la discusion de un problema; el aprendizaje se adquiere de la experiencia de trabajar sobre ese problema; el aprendizaje es asumido por el alumno y no por el profesor; fomenta en el alumno la actitud positiva hacia el aprendizaje y su autonomia; el docente juega un rol de guia o mediador, su funcion es negociar significado.

A partir de estas caracteristicas, Sanchez et al., (2009) afirma que el metodo estimula el autoaprendizaje y la practica del estudiante al enfrentarlo a situaciones nuevas y reales, identificando su deficiencia de conocimiento. La experiencia de trabajar en grupos pequenos, orientado a la solucion del problema, es caracteristica distintiva del ASARPIC. En estas actividades al trabajar en grupos, los alumnos toman responsabilidades y acciones que son basicas en su proceso formativo.

Con la presentacion del problema integrador se inicia el estudio de la Mecanica, identificando los contenidos a investigar y abordar, lo que se realiza a traves de una lluvia de ideas, de donde surgen nuevos problemas mas especificos a resolver, en los cuales es necesario identificar los conocimientos previos y los contenidos a investigar a partir del problema integrador, que puede ser la generacion de electricidad en una central hidroelectrica, construccion de Carreteras, funcionamiento de una Industria; etc. y su funcionamiento en los alrededores de la ciudad de Concepcion. Enseguida se debe crear los escenarios de aprendizaje por contenidos y que son especificos; a traves de estos problemas mas acotados se trabaja en secuencia jerarquica, para alcanzar la solucion del problema abarcador (Sanchez et al., 2008; Sanchez et al., 2009; Sanchez, 2009). Para alcanzar la solucion de cada problema propuesto y lograr el aprendizaje significativo de los contenidos, segun Sanchez, et al. (2009). se debe seguir el siguiente programa de actividades: a) Planteamiento del Problema, b) Aclarar conceptos y terminos que no se entienden, identificando conocimientos previos, c) Definir y analizar problema con puesta en comun, d) Asignacion del contenido a investigar, e) Solucion cualitativa, e) Busqueda de informacion en forma individual, f) Trabajo colaborativo, compartiendo significado de contenido investigado, g) comunicacion de la informacion realizado sintesis de informacion.

La propuesta de renovacion metodologica ASARPIC presenta ejes estructuradores que se muestran en la Figura 1, la resolucion de problemas, como medios para facilitar la adquisicion del aprendizaje significativo y la interaccion Social, donde se incluyen las caracteristicas del trabajo cientifico y trabajo colaborativo necesarias para compartir significado. Tambien, se consideran actividades de aprendizaje que van desde la exploracion a la transferencia de contenidos.

[FIGURA 1 OMITIR]

La dinamica del metodo en el aula para ensenar y aprender Fisica de forma activa y participativa (ASARPIC), se ilustra en la Figura 2, donde se promueve el trabajo colaborativo y la interaccion social al resolver problemas que por una parte, son contextualizados de una noticia del mundo real (de un periodico, revista, TV. etc.) que en lo posible sea motivadora y facilite la interaccion entre las ideas nuevas y los nuevos conocimientos condicion necesaria para el aprendizaje significativo, y por otra parte, es el alumno el que resuelve los problemas investigando uno o mas contenidos en grupos y compartiendo significado a traves del trabajo colaborativo, lo que promueve la interaccion social, el compartir significado y desarrollar aprendizaje significativo.

[FIGURA 2 OMITIR]

Dentro de la experiencia de trabajar ASARPIC, se observa que los estudiantes van integrando estrategias de procesamiento de la informacion propias para la adquisicion de conocimiento y aprenden sobre su propio proceso de aprendizaje. De aqui, se puede aseverar que los conocimientos en esta propuesta son introducidos en directa relacion con el problema y no de manera aislada o fragmentada. Esta se basa en la utilizacion de problemas, adecuadamente formulados, para motivar a los estudiantes a identificar, investigar y aprender los conceptos y principios que ellos necesitan conocer para alcanzar la solucion, lo que lleva a desarrollar las competencias laborales, a trabajar en equipos de investigacion, adquiriendo habilidades de comunicacion e integracion de informacion, luego se puede inferir que la propuesta genera: a) pensamiento critico, capacidad para analizar y resolver problemas del mundo real, b) capacidades para encontrar, evaluar y usar apropiadamente los recursos de aprendizaje, c) trabajar colaborativamente en equipos, d) demostrar versatilidad y habilidades de comunicacion efectiva, en forma oral y escrita, e) usar el conocimiento adquirido para aprendizaje continuo.

Dadas las razones necesarias para la renovacion metodologica y sus efectos en el proceso de EA, conceptos, procedimientos, leyes y principios en Fisica I, se realizo una investigacion comparativa entre dos metodologias: a) Tradicional, expositiva de transmision acabada de conocimiento, y b) ASARPIC que considera la resolucion de problemas por investigacion y trabajo colaborativo. En la investigacion se pretende establecer la influencia de la metodologia en el rendimiento academico, en cada uno de las categorias del pensamiento critico.

METODOLOGIA Y DISENO DE LA INVESTIGACION

Dos grupos de alumnos de Ingenieria, que cursan la asignatura de Fisica General l de la Universidad del Bio-Bio, reciben una intervencion pedagogica de aula distinta en los mismos contenidos simultaneamente y con igual secuencia, el grupo control (GC) aborda los contenidos de forma tradicional, clase expositiva de transmision acabada de conocimientos y en el grupo experimental (GE) las clases se realizan en base a la resolucion de un problema integrador de contenido (ASARPIC) y una secuencia jerarquica de problemas mas acotados, ambos grupos son independientes. Los resultados obtenidos a traves de instrumentos validados que entregan datos que se pueden considerar como medidas de intervalos y se comparan bajo un diseno cuasiexperimental (Sierra, 2002) de investigacion, que cumple con los supuestos exigidos por el diseno, la homogeneidad de varianza y normalidad. La investigacion se realiza en el horario habitual de clases, durante las horas pedagogicas asignadas por su cuadro curricular por semana, que son los que corresponden a la asignatura.

Instrumentos de recogida de la informacion

1) Rendimiento academico: se mide por medio del rendimiento academico del semestre, a traves de evaluacion de caracter formal (dos Tests, dos Certamenes) elaborados por un conjunto o equipo de 3 a 4 docentes que trabajan la asignatura con metodologia tradicional y experimental, lo que asegura la validez del contenido. La confiabilidad de cada uno de los instrumentos de medida se determina a traves de la prueba de Kuder Richardson (KR20) o el coeficiente alpha de Cronbach.

2) Test de pensamiento critico: El test, utiliza situaciones cotidianas y similares a las encontradas en la vida real con un doble formato de pregunta. Asi, se plantea una situacion problematica sobre la cual se formula una pregunta abierta y se pide que se seleccione la alternativa que mejor resuelve la cuestion planteada. El test consiste de 25 preguntas, cada una de las cuales requiere la construccion de respuestas abiertas, en una primera parte, luego por preguntas especificas, de respuestas de eleccion forzada que evaluan el razonamiento subyacente a la primera respuesta del estudiante. Las respuestas abiertas del estudiante reflejan el uso espontaneo de las habilidades de pensamiento critico y las respuestas de eleccion forzada, muestran el grado en que se reconoce el problema cuando se le proporcionan algunas pistas. El test en su version espanola esta validado (Nieto et al., 2009) y sus dimensiones segun Halpern, (2003, 2006) son: a) Habilidades de razonamiento verbal (V), b) Habilidades de analisis de argumento (A), c) Habilidades de pensar, probando hipotesis (H), d) Uso de la probabilidad y la incertidumbre (P), e) Habilidades de resolucion de problemas y toma de decisiones (RP).

Muestra

La muestra que se utiliza para poner a prueba la hipotesis, la constituyen 104 estudiantes de los cuales el 23% fueron mujeres y el 77% varones, cuya edad promedio fue de 20 anos de la carrera Ingenieria civil que cursan Fisica General I de la Universidad del Bio-Bio de Concepcion. El muestreo es del tipo aleatorio simple, en el que todos los alumnos tienen la misma probabilidad de ser seleccionadas como grupo experimental o control. Los estudiantes se inscriben via Internet, hasta completar los cupos de cada curso y se abre una nueva seccion, que sera trabajada por otro docente, cualquiera de los dos grupos puede ser experimental o control.

Analisis de los datos

Para establecer el nivel de significado debido al tratamiento estadistico de los datos, se usa; la prueba de Kuder Richardson KR20 o alpha de Cronbach, para la fiabilidad y confiabilidad de los instrumentos de medidas (Lopez et al., 1997 y Sierra, 2002), para determinar si una o unas variables se comportan aproximadamente de forma normal, se utiliza la prueba de KolmogorovSmirnov y para el estudio de la homogeneidad de varianzas poblacionales se utiliza la de Prueba de Levene. Para establecer si existen diferencias estadisticamente significativa entre los grupos y entre un mismo grupo se emplea la prueba t de Student. Ademas se realiza un estudio descriptivo para describir la relacion entre variables, por medio del Analisis de Correspondencia Multiple (ACM) que representa graficamente las relaciones de dependencia existentes entre las diversas modalidades de las variables categoricas en estudio. Para el analisis del rendimiento academico y categorias del pensamiento critico, se emplea ademas, la prueba de la media, y el metodo univariado (Cohen y Manion, 1990), de representaciones graficas a traves del porcentaje.

RESULTADOS

a) Test de Pensamiento Critico de Halpern en dos mediciones.

Al estudiar la normalidad de los datos obtenidos como resultados de los test de los GE y GC, se puede concluir que los puntajes del pre-test y del pos-test tienen un nivel de significacion asintotica grande, por lo tanto, no es posible rechazar la normalidad de los datos. Se concluye que los puntajes obtenidos en el test de pensamiento critico Halpern se ajustan asintoticamente a una distribucion normal de parametros segun la Prueba de Kolmogorow--Smirnow: GC y GE que entregan una Media y Desviacion en el: pre-test ([my] = 57,60; [sigma] = 30,47) y en el pos-test ([my]=81,99; [sigma]=34,86) respectivamente.

Para establecer la Homogeneidad de varianza de los datos se usa la prueba estadistica Levene, que entrega un estadistico F para el pre-test y pos-test; de valor critico 1,8 para un nivel de significancia p=0,05. Del analisis de los puntajes del pre-test del GC y GE se obtiene un F=1,731 que es menor al valor critico (F=1,8) de aqui se establece que varianza son iguales en la primera medicion, no existiendo diferencias estadisticamente significativas entre los grupos; al estudiar los puntajes obtenidos en el pos-test se obtiene un valor de F=4,598 que es mayor al valor critico obteniendose un nivel de significado menor al 0,05, de donde se infiere que las varianzas son distintas, existiendo diferencias estadisticamente significativas a favor del GE.

Al analizar los resultados obtenidos en el Test Halpern se observa que el puntaje mas bajo corresponde al pre-test de un estudiante del GC y uno del GE que obtuvieron cero puntos, por el contrario el puntaje mas alto corresponde a dos estudiantes del GE, quien obtuvo 144 puntos en el post-test. Esto muestra una diferencia de 50 puntos respecto del maximo ideal de este test que corresponde a 194 puntos. La figura 3, muestra los promedios del pre-test y post-test para ambos grupos, de aqui se puede inferir preliminarmente que los resultados de ambos test en el GE son superiores a los del GC. Tambien se advierte que la diferencia promedio entre pre-test y post-test es mayor en el GE que en el GC. Lo que permitira afirmar que la renovacion metodologica ASARPIC usada en el grupo experimental tiene un mayor impacto. Esto se corrobora por medio de la prueba estadistica t de Student para el GE y GC que obtienen un estadistico t=12,95 y un nivel de significancia p=0,0000 (99,99..%) para el GE y un estadistico t=9,422 con un nivel de significancia p=0.000 (99,9.%) para el GC, lo que muestra cambios estadisticamente significativo entre los resultados obtenidos entre el pre y post test de cada grupo.

[FIGURA 3 OMITIR]

De la figura 3; se observa que el GE en el pre--test obtiene una media mas alta en las habilidades de: probar hipotesis, analisis de argumento, probabilidad e incertidumbre y resolucion de problemas en cambio el GC obtiene una media mas alta en la habilidad de razonamiento verbal en el pre-test. En cambio en el post-test segunda medicion el GE obtiene una media o promedio mayor en las cinco habilidades que forman la estructura del test que el GC. Del analisis de ambos grupos en el post-test, se puede ver que solo en una de las cinco habilidades que conforman la estructura del test pensamiento critico de Halpern, habilidad de razonamiento verbal, los puntajes del GC pre-test son superiores a los del GE, en el post-test los resultados del GE son similares o superiores al GC. Del analisis estadistico de comparacion de media para dos muestra independiente que se realiza por la t de Student se obtiene un estadistico t=10,48 con un nivel de significancia de p=0,000 (99,995%), de donde se infiere que existen diferencias estadisticamente significativas a favor del grupo experimental al 99.995%.

b) Rendimiento academico

En la figura 4, se representa los resultados obtenidos del analisis de los rendimientos academicos del GC y GE al final del semestre despues de ser enfrentados a diversas evaluaciones test y certamenes. Se debe tener presente que antes de la intervencion no se encuentran diferencias estadisticamente significativas, entre los GC y GE, test conocimientos previos; en cambio al revisar los rendimientos despues de las respectivas intervenciones al final del semestre, se encuentran diferencias en el rendimiento academico a favor del GE.

[FIGURA 4 OMITIR]

Al interpretar la figura 4, se observa que el mayor numero de estudiantes aprobados es del GE y el mayor numero de alumnos reprobados es del GC, lo anterior se corrobora por medio de la prueba t de Student que entrega con un estadistico t=9,23, y un nivel de significados p=0,000 (99,9,%) que establece diferencias estadisticamente significativas a favor del grupo experimental de despues de la intervencion metodologica.

c) Analisis de correspondencia multiple (ACM) cuestionario pensamiento critico

El analisis de correspondencias multiple (ACM), para el grupo que trabaja con ASARPIC, se realizo aplicando un paquete estadistico "STATISTICA 6.0" para Windows, con la finalidad de representar graficamente las relaciones de dependencia existentes entre las diversas modalidades de las variables (dos o mas) categoricas en estudio, a partir de la informacion proporcionada por tablas de frecuencias cruzadas En este caso, las variables en estudio e involucradas en la investigacion son las siguientes: habilidades de razonamiento verbal (V), habilidades de analisis de argumento (A), habilidades para pensar probando hipotesis (H), uso de la probabilidad y la incertidumbre (P), habilidades para la toma de decisiones y resolucion de problemas (RP) y rendimiento academico (NF) con A: aprobado o R: reprobado. Estas variables se clasifican en dos categorias: sobre la normal (SN) y bajo la normal (BN).

En el presente se han considerado los tres primeros ejes factoriales, para explicar la dependencia entre las variables ya que estos acumulan el 92% de la variabilidad total de la nube. En la figura 5, se muestra las primera dos dimensiones.

[FIGURA 5 OMITIR]

De la figura 5, se desprende que en la dimension 1, se caracteriza por los alumnos aprobados NFA son las categorias del test de pensamiento critico que sobre la normal ASN; HSN, RPSN y en menor medidas VSN, a estas caracteristicas se le contrapone un bajo rendimiento academico que se caracteriza por tener ABN, HBN, RPBN y en menor medida VBN y PBN. La dimension dos entrega muy poca informacion y las variables que mas aporta en este eje son VSN a las que se contraponen VBN que estan alejadas del rendimiento, en menor medida entrega informacion de la variable PSN a la que se contrapone PBN. De aqui se desprende que el pensamiento critico es dirigido, razonado y propositivo que se centra en la comprension de la situacion en cuestion, la formulacion de hipotesis, la toma de decisiones, la resolucion de problemas, el calculo de probabilidad y la evaluacion de su propio proceso.

Al estudiar la relacion entre la primera y tercera dimension se observa que las variables que mas contribuyen a la formacion de esta dimension o eje factorial son la actividad NFA, RPSN y VSN. Ambos ejes recogen casi el 71% de la variabilidad de los factores. La informacion recogida en las dimensiones 1 y 2 se refleja, en este tercer factor.

[FIGURE 6 OMITTED]

Del analisis de la figura 6, se corrobora y evidencia los resultados anteriores en la dimension 1, donde nuevamente se contrapone la nota final aprobada NFA, RPSN, HSN; PBN y VSN con la nota final reprobada NFR, RPBN, HBN. PBN y VBN que son las categorias que mas aportan a la dimension 1. Al analizar la dimension tres se observan dos nubes de puntos en los cuadrantes II y IV, en el cuadrante II se agrupan los alumnos NFR, RPBN y VBN al que se contrapone en cuadrante IV NFA, RPSN, PSN y VSN, tambien aportan en menor medida en este eje las categorias ASN y HSN ubicada en Cuadrante I, al que se contraponen ABN y HBN que se ubican en cuadrante III, en esta dimension las variables que mas aporta es ASN al que se contrapone ABN.

Se ha aplicado un ACM a la tabla de contingencia donde los dos primeros factores explican aproximadamente un 81% de la inercia total. Considerando el tercer factor, se explica un 92%, suficiente para considerar estas tres dimensiones que se corresponden en gran medida con la diferenciacion entre los estudiantes que aprueban o repruebas (rendimiento academico) y el desarrollo de las diversas categorias del pensamiento critico.

CONCLUSIONES

La relacion entre renovacion metodologica y el desarrollo de pensamiento critico es un problema de investigacion incipiente. En este sentido este estudio empirico es un avance para investigaciones futuras que traten de acumular evidencias en esta linea de trabajo. Aun cuando los resultados informan de evidencias suficientes como para afirmar la existencia de una relacion positiva entre la intervencion en una asignatura de Fisica con ASARPIC y el desarrollo del pensamiento critico en un semestre academico, no es posible establecer juicios categoricos dado a la gran cantidad de variables intervinientes. Ciertamente el desarrollo de habilidades cognitivas vinculadas al pensamiento critico exige tener presente el tiempo de intervencion que contribuye en gran medida a que se produzca esta relacion positiva y un enfoque multidisciplinario con renovacion metodologica en un mayor numero de asignaturas simultaneamente, en este contexto se infiere que cualquier programa destinado a desarrollar el pensamiento critico en la educacion superior, debe considerar renovacion metodologica y el tiempo de intervencion.

Con relacion a la propuesta metodologica de aula y su influencia en el rendimiento academico se plantea la siguiente aseveracion de conocimiento acorde con los resultados obtenidos del analisis estadistico de la t de Student, antes de la intervencion metodologica en el GC y GE, se verifica que no existen diferencias estadisticamente significativas entre los grupos. Despues de la intervencion metodologica en ambos grupos GE y GC se registran diferencias estadisticamente significativas en el rendimiento academico (calificacion) obtenido en el transcurso del semestre es decir, los resultados alcanzados no son similares en los dos grupos, lo que se corrobora por medio del analisis estadistico, de la prueba t de Student que establece un estadistico t=9.23 con un nivel de significado de p=0,000, 99,9.%, las diferencias en el rendimiento academico final son estadisticamente significativa a favor del grupo experimental. De aqui se establece el ASARPIC impacta positivamente en el rendimiento academico de los estudiantes del GE.

A partir del ACM se puede inferir que la propuesta de renovacion ASARPIC impacta positivamente las habilidades de pensamiento critico, especialmente las vinculadas a la resolucion de problemas; que implica comprender, transferir, interpretar y clasificar informacion necesaria para alcanzar un aprendizaje significativo con sentido basado en la relacion entre el conocimiento previo y el nuevo conocimiento; tambien hay evidencias de una fuerte relacion entre las categorias del pensamiento critico y el rendimiento academico, de donde se deduce que los estudiantes utilizan las habilidades del pensamiento critico para construir conocimientos como son: la capacidad de plantear preguntas y problemas de manera clara y precisa (objetivos de aprendizaje, identificacion contenidos previos y a investigar), recopilar y evaluar informacion relevante y compleja (contenidos a investigados), alcanzar la solucion de los problemas (razonar la respuesta), analizar en profundidad sus respuestas y contenidos a abordar (comprobar), y comunicar de forma efectiva sus resultados.

El ASARPIC promueve el trabajo en equipos colaborativos, se facilitan los procesos de reconciliacion integradora y la diferenciacion progresiva, ya que se evita la fragmentacion de los contenidos al enfrentase en primer lugar al todo y luego de forma sucesiva a las partes, logrando la reconciliacion de los contenidos, en otras palabras, los problemas y sus contenidos se van diferenciando progresivamente, de los conceptos mas generales a los mas simples, hasta alcanzar la complejidad y abstraccion a traves del proceso de diferenciacion . Aqui los alumnos tienen ocasion de desarrollar sus destrezas de comunicacion y de trabajo en grupo, donde deben aprender a escuchar, explicar, preguntar, responder y, en algunas clases, comunicar sus resultados. Uno de los beneficios reales de esta propuesta es el trabajo en pequenos Grupos donde se anima encarecidamente a los estudiantes a que aprendan unos de otros a traves de puestas en comun de sus puntos de vista, lo que los ayuda a comprender las teorias o explicaciones complejas, al compartir significado entre el material educativo, alumnos y docente. Los resultados obtenidos muestran que no tiene sentido ensenar sin tener en cuenta el conocimiento previo de los alumnos en alguna medida y que son las situaciones las que dan sentido a los nuevos conocimientos; son los problemas los que permite crear mas espacios para que los alumnos expliciten los significados aprendidos, y evidencien su aprendizaje a traves de la transferencia de contenidos a situaciones nuevas.

doi: 10.4067/S0718-50062012000500006

AGRADECIMIENTOS

La presente investigacion es posible gracias al financiamiento logrado a traves del proyecto de investigacion FONDECYT 1090618.

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Ivan R. Sanchez

Departamento de Fisica, Facultad de Ciencias, Universidad del Bio-Bio, Collao 1202, Casilla 5C, Concepcion-Chile (e-mail: isanchez@ubiobio.cl)

Recibido May. 07, 2012; Aceptado May. 25, 2012; Version final recibida May. 30, 2012
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Author:Sanchez, Ivan R.
Publication:Formacion Universitaria
Date:Oct 1, 2012
Words:8268
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