Estudio de la influencia en el aprendizaje de los alumnos de educación secundaria de una metodología de investigación para la resolución de problemas : aplicación para la enseñanza de la química y la biología : memoria del proyecto

Abstract

En línea con las investigaciones realizadas desde hace años por el equipo de investigación, se ha ampliado el campo de estudios de la 'metodología para la resolución de problemas como investigación' a otras disciplinas enmarcadas en el área de Ciencias de la Naturaleza, con la finalidad de facilitar el aprendizaje por cambio conceptual. Para ello, se plantean contrastar dos hipótesis: la primera es que los estudiantes del grupo experimental evolucionarán de forma significativa en el aprendizaje de la metodología para la resolución de problemas como investigación, lo que les permitirá alcanzar resultados superiores a los del grupo de control en el aprendizaje de contenidos conceptuales y en la resolución de problemas cerrados relacionados con Biología y Química. La segunda hipótesis es que el cambio conceptual, experimentado por los estudiantes del grupo experimental gracias a la metodología para la resolución de problemas como investigación, persistirá a lo largo del tiempo. El tamaño de la muestra para Biología estuvo formado por 30 estudiantes de 4õ ESO, del itinerario en el que se eligen las optativas de Biología y Geología, Física y Química, y Matemáticas B, del IES Carrascal en Arganda de Rey, Madrid. La muestra para Química estuvo formada por 19 estudiantes de 4õ ESO, con el mismo itinerario, del IES La Poveda, en la misma localidad. La diferencia del tamaño de la muestra en ambos grupos es un hecho circunstancial, que no tenía que afectar a la representatividad de ambas muestras, teniendo en cuenta sus similitudes. Sus características comunes para la investigación eran: grupos de estudiantes de centros públicos de la misma localidad; único grupo de 4õ ESO con itinerario de las asignaturas de Ciencias Experimentales que se formó en ambos institutos; centros con características similares en cuanto a tamaño, instalaciones y número de estudiantes, no tener implantado el primer ciclo de la ESO; centros con la misma distribución de contenidos curriculares en el área de las Ciencias de la Naturaleza para el segundo ciclo de Secundaria; mismo nivel socioeconómico de las familias de ambos grupos, pudiendo considerarse medio. El nivel cultural es bajo ya que el 60 por ciento de la población no alcanzaba a tener estudios primarios terminados. La representatividad de la muestra es clara porque ambos grupos eran prototipos de alumnos que estudiaban un determinado itinerario de 4õ de ESO. En una 'fase preliminar', realizada el curso académico pasado, y relacionada con la 'fase experimental' para la parte de Biología y Química se realizaron una serie de actividades como: decidir el nivel y contenido con el que se iba a trabajar en el aula; varias revisiones bibliográficas de investigaciones sobre Genética, Química, cambio conceptual, aprendizaje de procedimientos; selección de pruebas de lápiz y papel para evaluar el punto de partida. En la 'fase experimental': se establecieron el tipo de contenidos curriculares a trabajar dentro de las áreas de Biología y la Química; se detectaron los conocimientos iniciales de los estudiantes en relación con los temas seleccionados; se desarrollaron fases de aprendizaje previo para los estudiantes; y se organizó el trabajo en el aula en grupos de cuatro estudiantes para que el trabajo de resolución de problemas se realizase de forma cooperativa. La experimentación en cuanto a los aspectos empíricos fue realmente la 'fase de resolución' en la que se realizaron las tareas de: desarrollo de la secuencia de problemas abiertos para la correspondiente unidad didáctica elegida. Los estudiantes, en grupos de trabajo, resolvían los problemas discutiendo y razonando cada uno de los pasos a seguir. Las profesoras-investigadoras, sólo intervineron como guías en la construcción de las ideas por parte de los alumnos, y como organizadoras de las puestas en común. La segunda tarea fue la recogida de las producciones escritas de los alumnos para poder analizarlas. A los estudiantes se les devolvían sus trabajos con las aclaraciones pertinentes sobre cómo habían abordado cada una de las fases de la resolución y un avaloración pormenorizada de las mismas. La 'fase de evaluación' se inició con el análisis de la información recogida en la fase anterior y continuó en el caso del área de Biología para poder recoger información de la persistencia del cambio conceptual en este grupo a lo largo del tiempo. Se han utilizado: plantillas individuales que recogen todas las variables metodológicas definidas y las de verbalización; cuestionarios cerrados; pruebas elaboradas para Biología, para valorar el nivel de persistencia de los conocimientos conceptuales, para lo cual usa ítems abiertos para que los alumnos puedan expresar sus ideas. Se han utilizado técnicas cualitativas y cuantitativas para el análisis de datos. Los análisis cualitativos se han aplicado en el proceso de interpretar y valorar los razonamientos e ideas de los estudiantes. Para analizar los cuestionarios abiertos se han utilizado las redes sistémicas o network. Los análisis de tipo cuantitativo se han basado en el tratamiento estadístico de los datos obtenidos por los estudiantes en las distintas pruebas, estos tests son los de: Chi-cuadrado, para el estudio de la homogeneidad inicial y nivel de conocimientos; U de Mann-Whitney, para el estudio de las diferencias finales entre grupos; Wilcoxon, para el estudio conceptual y de la persistencia en el tiempo de los aprendizajes realizados por el grupo experimental de estudiantes. Este test se usa para el análisis de datos procedentes de muestras relacionadas; y el análisis de la varianza (Anova) para el estudio de la evolución del aprendizaje de la metodología para la resolución de problemas como investigación. Entre otros destacan: que los estudiantes son capaces de aplicar la metodología para la resolución de problemas como investigación a distintos tipos de problemas de genética, según el modelo de herencia implicado, y según los esquemas conceptuales necesarios para su resolución; en la resolución de problemas de Biología, los estudiantes parten de unos niveles de realización muy altos; en la resolución de problemas las variables metodológicas en las que más evolucionan los estudiantes desde los primeros a los últimos problemas son el análisis cualitativo del problema y el diseño de una estrategia de resolución. Los estudiantes del grupo experimental, gracias a la metodología para la resolución de problemas como investigación (MRPI), realizan un aprendizaje significativamente más correcto, que el grupo control, de los contenidos conceptuales sobre Genética y Herencia humana. Los estudiantes del grupo experimental, gracias al MRPI, resuelven de forma significativamente mejor, que el grupo de control, los problemas cerrados de Genética y Herencia humana en los que no han sido entrenados. El cambio conceptual sobre Genética y Herencia humana, producido en el grupo experimental debido al aprendizaje de la MRPI, es estable en el tiempo y no sufre un retroceso significativo. Los estudiantes del grupo experimental evolucionan significativamente hacia niveles mayores de resolución de problemas a lo largo del desarrollo de la MRPI. Los estudiantes del grupo experimental, gracias a la MRPI, realizan un aprendizaje significativamente más correcto, que el grupo de control, de los contenidos conceptuales sobre reacciones químicas y energía química.