Estrategias metodológicas modernas para la enseñanza de las ciencias: Proyectos significativos

Estrategias metodológicas modernas para la enseñanza de las ciencias: Diseño de proyectos significativosIntroducción. La presentación propone compartir una experiencia de trabajo en el área de ciencias en el colegio que les permita diseñar sus actividades de aprendizaje. Hace seis años, venimos trabajando en una propuesta que busca desarrollar el trabajo cooperativo a través de proyectos significativos. Es una estrategia dinámica que ha ido evolucionando y que lo seguirá haciendo, porque en ella ha contribuido cada profesor del área.La estrategia nace de desarrollar en torno a un proyecto significativo una serie de actividades ricas en habilidades y actitudes y que respondan al currículo de contenidos propuesto por el Ministerio. Está última afirmación se acentúa en secundaria, por la preferencia de los alumnos de nuestro colegio a ingresar a la universidad.En esta propuesta se busca que el rol del profesor esté orientado a combinar el ser facilitador dentro de aula, con el ser asesor fuera de ella; el ser evaluador de procesos con el favorecer la coevaluación y la metacognición; y el diseñar y planificar los proyectos con el ser un agente motivador de procesos y productos.

Rol del profesor: Diseñar y planificar, motivar el logro de procesos y productos, Promover la coevaluación y la metacognición y facilitar la gestión de los alumnos y asesorarAl diseñar los proyectos significativos pretendemos proponer un esquema sencillo que nos permita combinar las habilidades y actitudes que deseamos desarrollar en los alumnos con los contenidos básicos; los conocimientos previos y la integración de otras áreas con las necesidades del alumno y el medio ambiente que lo rodea; y, finalmente relacionar las herramientas tecnológicas moderna y tradicionales con el diseño de las actividades de aprendizaje motivadoras. Para alcanzar esta última relación contamos con una serie de herramientas tradiconales, como el texto, el diario, la televisión y los vídeos, y las herramientas modernas como las computadoras, las redes de información, los correos electrónicos, las interfases, equipos de laboratorio y los programas. Ambos tipos de herramientas, asociadas adecuadamente permiten crear actividades estimulantes para los estudiantes.

El deseo de que nuestros alumnos logren las habilidades que aporta el área de ciencias lo podemos resumir en una frase “ver lo que todos ven y pensar lo que nadie pensó” (Albert Szent Györgyl, Nobel de Fisiología en 1937). Estamos a la búsqueda del estudiante que cueste lo que nadie se cuestiona. Por ejemplo, un alumno que al ver caracoles observe también que estos aparecen en aparecen en días lluviosos, o un estudiante que al ver por la televisión que echan sal en las pistas se pregunte: ¿Por qué hacen eso? El hecho de que un alumno o alumna demuestre su capacidad de preguntar, evidencia capacidad de reflexionar, interpretar evidencias, dar significado a los datos, relacionar, comparar, tanto como la necesidad de experimentar para responder. El futuro de la ciencia está en el cuestionamiento. Así se deduce del hecho de uqe la reconocida revista Science, creada en 1880 por Tomás Alva Edison, en su número especial de este año reunió a sus editores científicos para plantear interrogantes que la ciencia debía responder. El este número Science proponme 125 preguntas de todo tipo, destinadas a orientar el desarrollo futuro de la ciencia (http://www.sciencemag.org/)

Como pedagogos, nuestra orientación debe ser similar. Cualquier estrategia que apliquemos para lograr el aprendizaje debe partir de preguntas claves: ¿Quién aprenderá ciencias? ¿Para qué quiere aprenda ciencias? ¿Cómo lograr que aprenda ciencias?¿Quién aprenderá ciencias?En secundaria serán los adolescentes. Como con toda nueva generación, esto plantea una serie de retos. Hoy sabemos que el funcionamiento del cerebro de un adolescente es diferente al de un adulto, por lo tanto su aprendizaje es diferente. Esto significa que lo que nosotros los profesores planifiquemos con nuestra mentalidad adulta no necesariamente será fácil trasladar a un aula con adolescentes.Nuestro cerebro alcanza el 90% de su tamaño a los 6 años, pero luego sufre cambios importantes durante la adolescencia, se presenta una pérdida masiva de tejido cerebral para dar paso a una función más eficiente del cerebro, terminando su desarrollo total recién a los 20 años. En el 98 se sabía que las regiones del cerebro que se usaban se fortalecían con una mayor vascularización sanguínea y las que no se usaban se debilitaban y que para la neurociencia la evidencia del aprendizaje está mediado por la memoria. Cuando aprendemos usamos todo nuestro cerebro, pero hay dos estructuras, el hipocampo y la amígdala, que juegan roles muy importantes en la formación de la memoria. Funcionan como accesos a través de los cuales pasa la información a la corteza para que se fije el aprendizaje. El hipocampo procesa y organiza la información. Está región es responsable de responder a las situaciones de emergencia y supervivencia básicas. Pero en situaciones de mucha tensión y estrés y por la liberación constante de cortisol (hormona del éstres), genera problemas con el procesamiento y recuperación de la información en el hipocampo. Además al ser responsable de las necesidades básicas (hambre, sed, etc) es responsable de los instintos de comer y beber en cualquier momento. La respuesta del hipocampo es regula por la corteza prefrontal, que da el control y el juicio, pero al no estar madura en los adolescentes predomina el impulso y hay poco control sobre sus necesidades. La amígdala juega un rol en la memoria emocional (alegría, placer tristeza, odio, etc) y en las reacciones emocionales instintivas (temor, agresividad) . Por ello, al tener una corteza prefrontal inmadura incapaz de contener en su totalidad a la amígdala, el adolescente expresa sus sentimientos con bastante emotividad y poco control.El reloj biológico, que tiene que ver con nuestro horario diurno y nocturno, en el adolescente está en proceso de ajuste y suele estar despierto hasta tarde y dormir por la mañana. De hecho un adolescente tendría que dormir más de ocho horas para estar alerta, pero esta situación es rara.¿Cómo podemos usar esta información para diseñar nuestro trabajo con adolescentes?

Lo primero que debemos reconocer es que todos nuestros adolescentes son diferentes y que les debemos respeto a su individualidad. Segundo, lograr un aprendizaje con ellos, cuya emotividad les cuesta controlar, es usarla a nuestro favor estableciendo buenos vínculos emocionales (como ubicarlo por el nombre, conocer lo que le gusta, reconocer sus fortalezas y dificultades, comprenderlos, apoyarlos, etc. pero siempre dentro de límites claros). Tercero, desarrollar actividades motivadoras (emocionalmente estimulantes). Cuarto, no imponer una tarea sino permitir que los alumnos escojan una tarea entre varias similares o que tengan la libertad para ejecutar una tarea (siempre dentro de criterios claros). Quinto, diseñar actividades que permitan el trabajo grupal organizado (aprendizaje cooperativo). Sexto, desarrollar herramientas de evaluación que establezcan las exigencias claras de los que se desea alcanzar con cada actividad, con los niveles de logro bien definidos y orientados a los aspectos básicos.¿Para que quiero que aprendan ciencias?La ciencia tiene una ventaja importante y la de ser capaz de globalizar las habilidades de otras áreas, es decir podemos incorporar en el diseño de las actividades herramientas de la matemática (proporciones, conversiones, ecuaciones de primer y segundo grado, construcciones, etc.), de comunicación integral (tipos de texto, trabajo con conectores, tiempos verbales, ortografía y gramática, etc), de arte (selección y uso de materiales, colores, diseño y diagramación, etc.) y de las ciencias sociales (geografía, sociología, economía y gestión, tec.). Además, al diseño podemos sumarle las herramientas tecnológicas (textos, libros de consulta, diarios y revistas, programas de televisión, cable, vídeos y radio, Internet, etc) que nos dan los la información. El aprendizaje de las ciencias significa estimular todos nuestros sentidos e integrar en ellas la lectura, la escritura, la expresión oral, las matemáticas y la tecnología. (Steven Zemelman, Harvey Daniels y Arthur Hyde).

El crecimiento de la información científica y tecnológica produce anualmente cientos de miles de publicaciones escritas, electrónicas, televisivas, radiales, etc. por lo que nos obliga a que las actividades que diseñemos estén orientadas a las habilidades en el manejo de la información por un lado, pero por el otro al logro de un pensamiento independiente, es decir un pensamiento crítico y reflexivo, y un pensamiento divergente, es decir un pensamiento creativo y que acepte la diversidad de opciones.

Estos elementos se recogen en el perfil de habilidades y actitudes que buscamos en nuestros alumnos de ciencias y que están resumidas en cinco competencias generales a partir de las cuales se derivan una serie de indicadores y niveles de logro básicos que se les asocia con los contenidos respectivos.

o Piensa acerca de los fenómenos de su entorno, por lo tanto es capaz de observar, preguntar, comparar y predecir.

o Diseña y desarrolla de forma adecuada un experimento para explicar una predicción.o Usa el conocimiento científico, demostrando sus habilidades y aplicando conceptos, para resolver las situaciones propuestas en el área y es capaz de replantear sus afirmaciones.

o Usa adecuadamente el lenguaje científico para comunicar sus trabajos.

o Comprende y valora la importancia del conocimiento científico en el quehacer diario y lo aplica en la solución de los problemas ambientales, de salud y para mejorar su calidad de vida.¿Cómo lograr el aprendizaje en ciencias?

Nos toca promover el aprendizaje en una generación adolescente catalogada como perteneciente a la era de la información y la comunicación electrónica, con capacidad para hacer varias cosas al mismo tiempo con un buen nivel de eficiencia. Una generación que necesita la información concisa, de un retorno gratificante rápido, muy gráfico y visual. Si bien hemos dicho que se trata de una generación de la información, la disponibilidad de información no significa un conocimiento que pueda aplicarse a favor de mejorar su calidad de vida y de su entorno. Una generación adolescente de información globalizada, que según McCarthy determina un cambio en el dinamismo personal, movimiento de valores y una transformación de la cultura. Una generación con un exceso de información y poco tiempo para abordarla. Esta estrategia de proyectos significativos nos permite abordar el diseño de las actividades con coherencia y con una visión global de las habilidades que buscamos.¿Cómo diseñamos actividades de aprendizaje a través de los proyectos significativos?

La estrategia de aprendizaje por proyectos está enmarcada dentro del aprendizaje cooperativo. Existe un consenso y una experiencia bien documentada acerca de que el trabajo cooperativo es la mejor forma de abordar el aprendizaje de las ciencias (Kempa y Ayob, 1995); (Rodríguez y Escudero, 2000). Hoy se aplica como estrategia a todos los niveles y en una gran cantidad de centros escolares del continente americano, Europeo, Asiático y Australiano y en muchos países del mundo. Hace tiempo que sabemos que la organización cooperativa de las tareas de clase es claramente superior a las organizaciones competitivas o individualistas (Alonso Tapia, 1991); (Johnson y Johnson, 1985); (Ames, 1984); (Coll, 1984). El aprendizaje cooperativo presta atención, no sólo a las interacciones dentro del grupo, sino a las interacciones entre grupos (Windschitl, 2001). La organización cooperativa de las actividades de clase consigue concentrar la atención en los procesos, más que en los resultados. En este tipo de organización, la sensación de fracaso en las tareas se suele atribuir a una falta de esfuerzo, más que de capacidad. El nivel de aprendizaje que alcanzan los alumnos que trabajan de acuerdo con una orientación cooperativa de las tareas de clase suele ser mayor que el que obtienen los que trabajan de manera individual y, por supuesto, el que consiguen los que trabajan en un entorno competitivo (Johnson y Johnson, 1985). La heterogeneidad dentro de un grupo cooperativo fomenta el conflicto cognitivo y las controversias conceptuales y, según Coll, este es el primer paso para la construcción del conocimiento (Coll, 1984). Se destaca una ventaja adicional del trabajo en grupos de cuatro a cinco alumnos: que los más experimentados ayuden a los menos experimentados tanto a aprender más y mejor, como a controlar su propio aprendizaje. Por otra parte, la organización cooperativa de las tareas de clase fomentan actitudes positivas y comportamientos sociales que fortalecen el vínculo entre los alumnos, compenetración e interdependencia, así como a desarrollar la tolerancia y apoyar en la solución de conflictos (Glencoe, 2005)Antes del diseño de las actividades de aprendizaje, primero debe ser planificarse en el tiempo, es decir, si vamos a trabajar cuatro proyectos durante el año escolar con treinta y seis semanas, le asignaremos nueve semanas a cada uno. Una vez definido el tiempo y teniendo claras las habilidades del aprendizaje en el área, lo segundo es dividir los conocimientos del área en básicos y avanzados, de manera que partamos de lo básico para alcanzar el producto y estos nos aporte el tiempo necesario para trabajar las habilidades a través de las actividades con tranquilidad. Tercero desarrollar y aplicar herramientas de evaluación con niveles de logro sobre las habilidades que nos permitan diseñar los instrumentos de evaluación con énfasis en el proceso y dejar muy claro los criterios sobre los cuales evaluaremos las actividades. Cuarto hacer un inventario de las herramientas tecnológicas con las que contamos. Quinto diseñar nuestros planes de clase con objetivos claros e ideas centrales bien definidas, con actividades de aprendizaje que tomen en cuenta las herramientas tecnológicas disponibles, los materiales necesarios, una evaluación coherente y con un cierre de clase que resuma los logros más importantes y defina alguna tarea para la casa.Si consideramos cuatro horas semanales para ciencias y 9 semanas para cada proyecto, deberíamos tener en cuenta que hay que trabajar como mínimo 18 planes de clase. Los planes de clase nos dan la oportunidad de mostrar a los alumnos un modelo de trabajo organizado, nos asegura coherencia en la clase, contar con el material y los equipos necesarios a tiempo, organizar las tareas para la casa y un ahorrar tiempo y energía para el siguiente año.

En nuestro proyecto significativo dirigido a los alumnos de segundo de secundaria titulado: ¿El jabón cosmético es una mezcla o un compuesto? tiene como objetivo que los estudiantes planteen una hipótesis y a través del aprendizaje de los contenidos de química acerca de la formación de compuestos y mezclas. Y que durante la experimentación puedan verificar su hipótesis elaborando un jabón cosmético a partir de grasa vegetal. En este proceso deben explicar la forma como actúa el jabón y discutir su importancia en la higiene personal y los riesgos para el ambiente. Además, deberán presentar un reporte de laboratorio y exponer la validez de su hipótesis. La organización de grupos de trabajo en torno a la diversidad de actividades que se desarrollan muestra la amplia gama de oportunidades que se dan para el logro de las habilidades que queremos alcanzar en los alumnos de ciencias, entre las actividades podemos citar: lecturas guiadas, análisis de imágenes y manejo de contendidos del texto, experimentos de laboratorio, trabajo con webquest, solución de problemas, debates sobre el impacto ambiental y la salud, desarrollo de fichas de contenido y de laboratorio, el uso de la computadora para la construcción de tablas y análisis de datos y para la redacción de un reporte científico, visitas a centros de producción o empresas, charlas de especialistas invitados y exposiciones. Finalmente, por un lado la tecnología de las redes de información ofrece una cantidad de recursos que podemos adecuar o integrar en el diseño de nuestras actividades que enriquecerán el trabajo del alumno como: simulaciones, software, webquest, proyectos para la clase, foros de discusión, museos de ciencias, zoológicos, parques naturales y la posibilidad de desarrollar proyectos colaborativos con otros colegios. Hay que llamar la atención al hecho que cuando promovamos búsquedas en la Internet debemos adelantarnos y ofrecer al alumno una gama de páginas web, ya que la experiencia de búsqueda sin páginas web previamente definidas requiere de mucho más tiempo, hay mucha basura y hace que el alumno pierda el objetivo de la investigación. Por otro lado, para el profesor, la tecnología también contribuye al desarrollo profesional mediante cursos en línea; foros y listas de discusión para intercambiar opiniones y experiencias con maestros de todo el mundo; artículos y trabajos académicos de autoridades en el área; suscripciones a boletines y revistas electrónicas; etc.

El texto, entre otras herramientas importantes, ayuda a organizar al estudiante en la secuencia de los temas, permite el enfoque sobre los conceptos fundamentales, ubica al alumno en la búsqueda específica y puntualiza las aplicaciones de la ciencia y la tecnología en el Perú. El diario, las revistas, los programas de televisión, etc. nos aportan un material rico para analizar y discutir temas, además nos dan herramientas para evaluar el logro de las habilidades de nuestros alumnos.