Una aproximación científica a la educación científica – Cambio institucional y tecnológico

Quinta y última parte de la saga sobre educación científica. Artículo anterior Una aproximación científica a la educación científica – Creencias, pensamiento guiado y tecnología

Asigno a los estudiantes a grupos en el primer día de clase (normalmente tres o cuatro estudiantes en sitios adyacentes) y diseño cada charla alrededor de una serie de siete a diez preguntas de mando a distancia que cubren los objetivos clave del día. Se dice a los grupos que deben llegar a una respuesta consensuada (introducida a través de los mandos) y que se preparen para ofrecer razones para su elección.

Es en estas discusiones por pares donde la mayor parte de los estudiantes hacen el proceso primario de las nuevas ideas y aproximaciones a la resolución de problemas. El proceso de criticar las ideas del resto para llegar a un consenso mejora enormemente tanto la capacidad de llevar a cabo un discurso científico como para probar la comprensión propia.

Los mandos también dan una valiosa información (aunque a menudo dolorosa) al profesor cuando se revela, por ejemplo, que sólo el 10 por ciento de los estudiantes comprendieron lo que se acababa de explicar. Pero también proporciona una información de formas menos obvias.

Andando por la clase y escuchando las discusiones para el consenso del grupo, rápidamente me di cuenta de qué aspectos del tema confundían a los estudiantes y entonces pude centrarme en esos puntos en la discusión posterior. Tal vez incluso más importante es la retroalimentación proporcionada por los estudiantes a través de los histogramas y sus propias discusiones. Invierten mucho más en su propio aprendizaje.

Usando los mandos y los grupos de consenso, he tenido drásticamente más preguntas sustanciales por periodo de clase – más estudiantes hacen preguntas y los estudiantes representan una distribución muy amplia en etnia y género — que cuando se hace una aproximación de clase en grupo sin mandos.

Una tercera potente tecnología educativa es la simulación interactiva on-line sofisticada. Esta técnica puede usarse de forma altamente efectiva y lleva menos tiempo incorporarla a las clases que el material más tradicional. Mi grupo ha creado y probado unas 60 de tales simulaciones y las han publicado gratuitamente (www.phet.colorado.edu). Hemos explorado su uso en charlas y problemas de tareas para casa y como reemplazo, o mejora de los laboratorios.

El “kit de construcción de circuitos” es un ejemplo típico de simulación. Permite que se construyan circuitos arbitrariamente incluyendo resistencias parecidas a las reales, bombillas (que se encienden), cables, pilas, e interruptores y se logra una correcta interpretación de voltajes y corrientes. Existen voltajes realistas y amperímetros para medir parámetros de circuitos. La simulación también muestra electrones similares a los de los cómics moviéndose por el circuito en los caminos apropiados, con velocidades proporcionales a la corriente. Hemos encontrado que esta simulación ayuda drásticamente a los estudiantes en su comprensión de conceptos básicos de corriente y voltaje eléctrico, cuando se sustituyen por en un laboratorio equivalente a sus componentes reales.

Como toda buena tecnología educativa, la efectividad de una buena simulación procede del hecho de que su diseño está gobernado por la investigación de cómo aprende la gente, y las simulaciones son probadas cuidadosamente para asegurar que logran el aprendizaje deseado. Pueden mejorar la capacidad de un buen profesor para describir cómo piensan los expertos cuando ven una situación en la vida real y proporcionan un entorno en el que el estudiante puede aprender observando y explorando.

El poder de una simulación es que estas exploraciones pueden ser restringidas cuidadosamente, y lo que ven los estudiantes puede ser mejorado adecuadamente para facilitar el aprendizaje deseado. Usando varias estrategias pedagógicas efectivas, mi grupo y muchos otros han visto una drástica mejora en el aprendizaje.

Cambio institucional

Ahora tenemos buenos datos que demuestran que la aproximación tradicional a la enseñanza de la ciencia no tiene éxito para una gran proporción de nuestros estudiantes, y hemos hecho algunas aproximaciones basadas en la investigación para lograr un mejor aprendizaje. La aproximación científica a la enseñanza de la ciencia funciona pero, ¿cómo hacer que esto sea la norma de cada profesor en cada clase, en lugar de sólo un conjunto de proyectos experimentales? Este ha sido mi tema principal durante los últimos años.

Una condición necesaria para cambiar la educación universitaria es cambiar la enseñanza de la ciencia en las principales universidades investigadoras, debido a que ellas fijan las normas que impregnan el sistema educativo respecto a cómo se enseña la ciencia y qué significa “aprender” ciencia. Estos departamentos producen la mayor parte de los profesores universitarios quienes pasan entonces a enseñar ciencia a una gran mayoría de estudiantes universitarios, incluyendo futuros profesores de escuela. Por lo que debemos empezar por cambiar las prácticas de esos departamentos.

Existen grandes retos a la modificación de cómo educan a sus estudiantes. Primero, en las universidades normalmente no existe conexión entre los incentivos del sistema y el aprendizaje de los estudiantes. Mucha gente diría que esto se debe a que las universidades investigadoras y su profesorado no se preocupan de la enseñanza o el aprendizaje de los estudiantes. No creo que eso sea cierto — muchos profesores tienen un gran cuidado. El problema real es que casi no tenemos una evaluación auténtica de lo que en realidad aprenden los estudiantes, por lo que es imposible una medida amplia del aprendizaje y por tanto es imposible conectar recursos e incentivos.

Tenemos evaluación del profesorado por parte de los estudiantes, pero son principalmente concursos de popularidad y no medidas de aprendizaje. El segundo reto es que aunque sabemos cómo desarrollar las herramientas necesarias para evaluar el aprendizaje de los estudiantes de una forma práctica y amplia a nivel universitario, llevar a cabo esto requeriría una inversión significativa.

Introducir una enseñanza efectiva basada en la investigación en todos los cursos de ciencia de las facultades — por ejemplo, desarrollando y probando materiales pedagógicamente efectivos, apoyando la tecnología, y proporcionando desarrollo del profesorado — también requeriría recursos. Pero el presupuesto para I+D y la implementación de métodos educativos mejorados en la mayor parte de las universidades es básicamente cero. Más generalmente, no es la voluntad política del campus dar los pasos requeridos para llevar a cabo el cambio cultural en organizaciones como departamentos de ciencia.

Nuestra sociedad se enfrenta tanto a una demanda de una educación científica mejorada como a unas apasionantes oportunidades para cometer esa demanda. Llevar a cabo una aproximación más erudita a la educación – es decir, utilizar la investigación de cómo aprenden los cerebros, realizar una cuidadosa investigación sobre lo que aprenden los estudiantes, y ajustar nuestra práctica educativa de acuerdo a ello — es muy prometedor.

La investigación demuestra claramente los fallos de los métodos tradicionales y la superioridad de algunas nuevas aproximaciones para la mayoría de estudiantes. No obstante, permanece una dificultad a la hora de insertar en cada facultad y universidad y clase universitaria estas aproximaciones pedagógicas y una idea de que la enseñanza debería ser seguida con los mismos rigurosos estándares de cuidado que la investigación científica.

Aunque soy reacio a ofrecer una solución simple para problemas tan complejos, tal vez el primer paso más efectivo será proporcionar suficientes palos y zanahorias para convencer al profesorado de cada departamento o programa para que lleguen a un consenso respecto a las salidas de aprendizaje deseadas en cada nivel (curso, programa, etc.) y crear unos medios rigurosos para medir las salidas reales.

Estas salidas de aprendizaje no pueden ser vagas generalidades sino que deberían ser cosas específicas que quieren que los estudiantes sean capaces de hacer y que demuestren las capacidades deseadas de dominio y por tanto puedan medirse de una forma relativamente directa. Los métodos e instrumentos para evaluar estas salidas deben encajar con ciertos objetivos estándares de rigor y ser de acuerdo global y usarse de forma consistente, como se hace en la investigación científica.


Referencias:

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E. Redish (2003), Teaching Physics with the Physics Suite, Wiley, Hoboken, NJ.

Autor: Carl Wieman
Fecha Original: 20 de abril de 2009
Enlace Original

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