DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES
TEMA1: IMPORTANCIA DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN
EDUCACIÓN PRIMARIA
TEMA 2: EL PROCESO DE APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS Y SUS
PRINCIPALES DIFICULTADES.
TEMA 3: IDEAS CIENTÍFICAS PREVIAS DE LOS ALUMNOS:
CARACTERÍSTICAS Y REPERCUSIÓN .
DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES
TEMA1: IMPORTANCIA DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN
EDUCACIÓN PRIMARIA
Ciencias Naturales en los programas escolares
- tradicionalmente: eminentemente expositiva,
- en la actualidad: a través del descubrimiento.
Nuevos enfoques pedagógicos de las Ciencias Naturales: alteración de valores en:
- contenidos
- métodos de enseñanza.
El nuevo concepto de ciencia abandona la idea que considera la enseñanza de la ciencia
una tarea simple, para la que basta conocer la materia, tener alguna práctica docente y
algunos conocimientos “psicopedagógicos” .
La ciencia es considerada un método de trabajo aplicado a unos contenidos y su
objetivo radica en ampliar cada vez más el ambiente de las teorías y modelos que dan
una explicación coherente del mundo en que vivimos.
La presencia en los programas escolares de la Educación Obligatoria de las Ciencias está
justificada, ya que facilita el desarrollo del pensamiento formal mediante la repetición
sistemática de una serie de habilidades intelectuales.
Las ciencias enseñan a pensar científicamente, porque establecen las pautas de
actuación para justificar los conocimientos relacionados con las teorías científicas y los
fenómenos.
CONCEPTO DE DIDACTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES
Por didáctica entendemos enseñar, instruir.
Didáctica de las ciencias es la ciencia de enseñar ciencia.
Las ciencias empíricas han evolucionado buscando leyes y modelos interpretativos que
sobre diferentes observaciones empíricas.
En este sentido, todas las ciencias de tipo empírico han surgido a partir de
observaciones y descripciones simplistas de la realidad.
La nueva visión de las ciencias (modelo contextual o pragmático) ha fundamentado
propuestas de corte constructivista, considerando la necesidad de aprender
aprendiendo sobre contenidos elementales, erróneos o no.
La didáctica de las ciencias empíricas se basa en la reconstrucción de los procesos
(físicos y mentales) que han llevado a la adquisición de los conocimientos científicos
(al menos a los más sencillos).
La ciencia se aprende haciendo ciencia, de acuerdo con un método establecido y con
una meta determinada, para desarrollar la capacidad humana de representación mental
de los procesos y de emisión de juicios sobre los resultados.
DIDACTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES EN LA EDUCACION
PRIMARIA. CURRICULO
La Ley de Instrucción Pública de 1838 (del Marqués de Someruelos) estableció por
primera vez la enseñanza de las Ciencias Físicas, Químicas y Naturales.
La enseñanza se dividía en elemental, primaria y superior. Concretamente, se introdujo
la asignatura Nociones generales de Física en el grado superior.
La Ley de Instrucción Pública de 1857, (Ley Moyano), mantuvo la estructura de la
Ley anterior, aunque completando los contenidos.
En el grado superior se introdujo la asignatura Nociones generales de Física y de
Historia Natural aunque sólo para los niños
Para las niñas se introdujo la asignatura Elementos de Dibujo Aplicado a las Labores y
Ligeras Nociones de Higiene Doméstica.
El Plan de estudios del Conde de Romanones (1901) comenzó a considerar
fundamental la enseñanza de las Ciencias Físicas, Químicas y Naturales en todos los
niveles de la enseñanza primaria y para ambos sexos, con la asignatura Nociones de
Ciencias Físicas, Químicas y Naturales en los tres grados de la enseñanza primaria:
elemental, medio y superior.
Lamentablemente, tras la Guerra Civil (1936-1939), la Ley de Primaria (1945), que
desarrolló un ideario basado en el “nacional-catolicismo”, consideró preferentes las
asignaturas “formativas”: Religión, Formación del Espíritu Nacional –que incluía
Geografía e Historia-, Lengua nacional, Matemáticas y Educación Física.
Las Ciencias Naturales quedaron calificadas como materia complementaria, relegadas
a un segundo plano.
La Ley General de Educación (1970) introdujo la asignatura Conocimiento del
medio físico, dentro de la primera etapa de la Educación General Básica, incorporando
principios como la globalización y la interdisciplinariedad.
La Ley de Ordenación General del Sistema Educativo, LOGSE, (1990), introdujo
el idioma extranjero a partir del segundo ciclo y el derecho al estudio de la lengua de
cada Comunidad Autónoma.
La asignatura Conocimiento del medio natural, social y cultural desarrolla una
metodología basada en constructivismo (de Ausubel), similares a los establecidos por
la Institución Libre de Enseñanza,
La Ley Orgánica de Educación, LOE (2006), mantiene la estructura de la enseñanza
primaria de la LOGSE, con tres ciclos de dos cursos cada uno.
- define las competencias que deberá desarrollar el alumnado, que pasan a formar
parte de las enseñanzas mínimas y del currículo escolar.
Aunque las competencias no están ligadas a materias, la tercera, competencia en el
conocimiento y la interacción con el mundo físico, es la más cercana al área.
- evaluación de diagnóstico de las competencias básicas
- voluntariedad de la asignatura de Religión
- introducción de una nueva asignatura de Educación para la ciudadanía y los
derechos humanos en uno de los dos cursos del tercer ciclo.
- área Conocimiento del medio natural, social y cultural se imparte en todos los
ciclos.
La Ley Orgánica de Mejora de la Calidad Educativa, LOMCE (2013), mantiene
la estructura de la enseñanza primaria de la LOE, con seis años, pero sin diferenciar en
ciclos.
- define las competencias que deberá desarrollar el alumnado, que pasan a formar
parte de las enseñanzas mínimas y del currículo escolar.
También definen los estándares de aprendizaje evaluables: especificaciones de los
criterios de evaluación que permiten definir los resultados de aprendizaje.
Aunque las competencias no están ligadas a materias, la segunda, “competencia
matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología”, es la más propia del
área, si bien “incrustada” en las matemáticas.
Área de Ciencias de la Naturaleza, como troncal, todos los cursos.
TEMA 2: EL PROCESO DE APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS Y SUS
PRINCIPALES DIFICULTADES.
EL APRENDIZAJE DE CONCEPTOS CIENTÍFICOS: APRENDIZAJE
SIGNIFICATIVO Y CAMBIO CONCEPTUAL
En los currículos existen tres tipos básicos de contenidos datos, conceptos y
principios.
Los hechos o los datos deben aprenderse literalmente, no es necesario comprenderlos.
Conocerlos significa poder reproducirlos.
El aprendizaje de las ciencias requiere muchos datos y hechos concretos.
Comprender un dato requiere utilizar conceptos, es decir, explicar por qué se producen
y qué consecuencias tienen.
Dos concepciones del aprendizaje de las ciencias:
- como un conjunto de datos
- como un sistema de conceptos
emplear uno implica formas muy distintas de orientar la enseñanza de la ciencia, las
actividades de enseñanza, aprendizaje y evaluación.
Los datos y hechos pueden ensañarse:
- como un fin en sí mismos,
- como un medio para acceder a otras formas de conocimiento verbal más próximas
a la comprensión.
Los datos solo son útiles en el marco del aprendizaje significativo.
APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO Y CONOCIMIENTO PREVIO
Los hechos o datos pueden aprenderse “de memoria”, por repetición reiterada.
Los conceptos no, solo se adquiere un concepto cuando se es capaz de dar significado
a una información, entonces se comprende.
Para comprender es necesario establecer relaciones con conocimientos anteriores. El
aprendizaje significativo requiere comprensión.
- Los datos pueden aprenderse de una sola vez, se olvidan rápidamente.
- Los conceptos se adquieren de forma gradual y se olvidan lentamente.
Evaluación del aprendizaje conceptual:
- criterios abiertos
- evitar respuestas correctas o incorrectas.
Para ello es debe:
- Evitar preguntas que permitan respuestas reproductivas
- Evaluar en situaciones y tareas nuevas
- Evaluar al comienzo de las sesiones
- Valorar las ideas personales de los alumnos
- Valorar las interpretaciones de los alumnos que se desvían de la idea aceptada
- Utilizar técnicas indirectas
El material de aprendizaje debe tener una estructura conceptual explícita, con una
terminología no excesivamente novedosa ni difícil.
El material no solo debe estar organizado en sí mismo sino que debe estar
organizado para los alumnos cuyos conocimientos previos y motivación deben
tenerse en cuenta.
La teoría del aprendizaje significativo de Ausubel y Novak es la base epistemológica
de la LOGSE y la LOE (también de la LOMCE, actualmente en desarrollo normativo)
CONSTRUCTIVISMO, APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO Y CIENCIAS
EXPRIMENTALES.1.- El aprendizaje del nuevo conocimiento depende de lo que ya se sabe.
Aprendemos por la construcción de redes de conceptos, agregando nuevos conceptos a
ellas.
Por ello, un mapa conceptual es un recurso de primer orden, pues hace patente la
estructura del conocimiento previo de cada alumno.
2.- Para aprender significativamente, se debe relacionar el nuevo conocimiento con
los conceptos relevantes que ya se conocen.
El nuevo conocimiento debe interactuar con la estructura de conocimiento existente.
El aprendizaje significativo puede conseguirse independientemente de la estrategia
utilizada (memorística o conceptual).
Lo que es crucial para que ocurra el aprendizaje significativo es cómo se integra la
nueva información en la estructura de conocimiento existente.
3.- Los conceptos tienen diferentes niveles de profundidad.
Por ello su aprendizaje puede ir de lo más específico a lo más general o viceversa.
El material que se utilice deberá estar diseñado para superar el conocimiento
memorístico tradicional y lograr un aprendizaje más integrador, comprensivo y
autónomo.
La propuesta fundamental del aprendizaje significativo es siempre partir de lo que el
alumno conoce.
La finalidad del planteamiento significativo es la adquisición de habilidades para la
autonomía: aprender comprendiendo la realidad e integrarla en un entorno
significativo.
Condiciones para que se produzca un aprendizaje constructivo.. A).- Material: Organización (estructura conceptual explícita)
Vocabulario y terminología (adaptados al alumno)
B).- Alumno: Conocimientos previos
Predisposición favorable.
Pero….
Los conocimientos previos resisten a la modificación a través de la instrucción. Se
observa que la enseñanza de la ciencia apenas cambia los conocimientos previos a
partir de los cuales se interpretan los conceptos científicos que se aspira a enseñar.
El aprendizaje significativo ha dado paso al estudio del cambio conceptual,
entendido como el cambio de los conocimientos previos que poseen los alumnos
Las concepciones alternativas.- (teorías de dominio y teorías implícitas)
Son explicaciones de los alumnos a las actividades de cambio conceptual, que no son
las esperadas, son diferentes, alternativas, pero relevantes para quienes las emiten.
El conocimiento conceptual de los alumnos y con él sus actitudes y procedimientos,
se refiere al mundo cotidiano, próximo e intuitivo, mientras que el conocimiento
científico se refiere a un mundo más imaginario que real, plagado de extraños
símbolos y conceptos abstractos.
Las concepciones de los alumnos tienen un origen sensorial, cultural y escolar.
Origen sensorial (concepciones espontáneas).- Son propias de la necesidad de
procesar información con recursos limitados. En ocasiones solo son procedimientos,
no verbalizables:
1. Semejanza entre causa y efecto
2. Contigüidad espacial
3. Contigüidad temporal
4. Covariación entre causa y efecto
Origen cultural (concepciones sociales).- El alumno es bombardeado por diversos
canales de comunicación que le proporcionan ideas confusas y concepciones
alternativas.
Origen escolar (concepciones analógicas).- Los alumnos mezclan todo tipo de
conocimientos en la escuela y los modelos científicos se difuminan.
Las concepciones alternativas no son algo accidental sino que tienen una naturaleza
estructural sistemática, por ello es necesario conocer algo más sobre cómo están
organizadas esas concepciones alternativas y qué es lo que hay que cambiar para
conseguir el cambio conceptual.
Cambio no implica tanto sustituir unas ideas por otras, como modificar las relaciones
entre esas ideas que son las que determinan su significado.
Las concepciones intuitivas que las personas tienen sobre el aprendizaje se incluyen
dentro de las “teorías de dominio”, que:
- se encuentran explícitamente representadas en la memoria,
- son poco accesibles a la conciencia
- son difíciles de explicitar y
- son representaciones más estables y persistentes que los modelos mentales.
Las teorías implícitas se establecen a partir de un proceso de la información que
determina la selección de la información procesada y las relaciones establecidas entre
los elementos de la información.
El alumno puede cambiar su teoría de dominio pero manteniendo los mismos
supuestos implícitos.
Entre las teorías de dominio y las teorías científicas mantenidas por los alumnos,
existen incompatibilidades básicas:
- Intentan explicar la realidad de modo absoluto, mientras que las teorías
científicas plantean modelos elaborados para dar sentido a la realidad. (Color,
gravedad……)
- Plantean pocas categorías ontológicas, mientras que la ciencia no fija el número.
- Consideran la relación causa-efecto lineal y sencilla, en las teorías científicas se
trata de una causalidad compleja.
- Se centran en los cambios, la ciencia implica conservación, equilibrio.
- Son cualitativas, mientras que la ciencia se caracteriza por el uso de operaciones
cuantitativas precisas.
CAMBIO CONCEPTUAL
Cambio epistemológico
Solemos asumir una posición realista: el mundo es tal cual como lo vemos.
Esta tendencia realista resulta dominante y difícil de superar incluso en el ámbito
científico.
Las primeras concepciones surgen alrededor de los 3 y 4 años, con un fuerte
componente realista.
La instrucción contribuye a la formación de un ‘realismo interpretativo’: nuestro
conocimiento es una copia de la realidad. (Docencia expositiva)
El constructivismo asume que todos los modelos y teorías son una construcción, la
ciencia no es un discurso sobre lo real sino sobre modelos posibles.
Conocer no es descubrir la realidad sino elaborar modelos para interpretarla.
Cambio ontológico.
El cambio conceptual requiere la utilización de nuevas entidades ontológicas, de una
complejidad creciente
A partir de cierta edad, los niños tienden a superar la confusión entre estados mentales
y materiales, por lo que en el aprendizaje de la ciencia los fenómenos se presentarán
primero como estados y luego como procesos.
Se irá aumentando la complejidad incorporando nuevos factores causales a la
explicación del hecho, como paso previo a la comprensión de los fenómenos dentro de
un sistema.
El cambio conceptual implica la organización integrada de los diferentes procesos
dentro de un sistema.
Cambio en las estructuras conceptuales.El desarrollo del conocimiento científico requiere cuantificar las relaciones en
función de reglas complejas , como el uso de proporciones, probabilidades y
correlaciones propio de las teorías científicas, con un rigor que falta en los contextos
cotidianos caracterizados por la imprecisión e indefinición.
….....................................
Aprender ciencia requiere superar las diferencias epistemológicas, ontológicas y
conceptuales entre las teorías implícitas mantenidas por los alumnos y las teorías
científicas .
El currículo de ciencias debe hacer explícitas las diferencias y señalar la forma de
superarlas.
Una de las metas de la educación científica es favorecer las relaciones entre las formas
de conocimiento cotidiano y científico.
TEMA 3: IDEAS CIENTÍFICAS PREVIAS DE LOS ALUMNOS:
CARACTERÍSTICAS Y REPERCUSIÓN .
Las ideas previas provienen de la experiencia del alumno acerca del comportamiento
del mundo físico y de las ciencias en general , que son eficaces para predecir
determinados comportamientos de este mundo pero que no siempre coinciden con el
punto de vista científico, es decir entonces que dichas ideas son "erróneas" desde el
punto de vista científico pero no desde el punto de vista del alumno.
Características:
- Científicamente incorrectas.
- Relacionadas con la experiencia.
- Conocimiento implícito (sin reflexión).
- Personales (autoaprendidas).
- Estables en el tiempo.
- Con cierta coherencia interna.
- Muy difíciles de modificar.
Diferentes posiciones teóricas en relación con el cambio conceptual.-
- Congnición situada (Spada, Cravita y Haidén): coexisten múltiples
representaciones, siendo la tarea del estudiante aprender a discriminar el contexto
adecuado para cada representación, por lo tanto nada debe cambiarse para producir el
cambio conceptual.
- Conocimiento fragmentado (DiSessa): la adquisición del saber científico implica
un cambio estructural y no una sustitución de contenidos, por ello lo que debe cambiar
son fragmentos de conocimiento.
- Categoría ontológica (Chi): el cambio conceptual se produce cuando cambia la
categoría ontológica a la que están asignados los conceptos dentro de la red del
individuo.
- Teoría-marco (modelos mentales) (Vosniadou, Brewer) el cambio implica una
reinterpretación gradual de las restricciones que se presentan al cambio.
- Reestructuración radical y reestructuración débil, (Carey) ha de producirse una
reestructuración repentina , no gradual , que cambie una teoría por otra.
- Cambios metacognitivos (White y Gunstone): para que se produzca el cambio
conceptual, es necesario comprender qué es aprender y la utilidad del aprendizaje.
Para la superación de ideas previas erróneas que conduzca a un aprendizaje
significativo, es necesario:
- disposición para aprender, considerando los diferentes estilos de aprendizaje,
- concepciones alternativas, elementos centrales del cambio conceptual ,
- material potencialmente significativo , que proporcionen una progresión de la
información , en relación con los conocimientos previos.
Otros elementos de instrucción :
- comunidades de aprendizaje orientadas a la generación de conflictos cognitivos,.
- herramientas heurísticas (o de resolución de problemas)
- elaboración de mapas conceptuales
- situaciones problemáticas
Este tipo de actividades promueven nuevas formas de razonamiento que hacen más
hábiles a los estudiantes a la hora de pensar y proponer sus respuestas.
- historia de las ciencias , investigando el mundo que rodeaba a diferentes
científicos, del que partieron para llegar al nuevo conocimiento.
Interrogantes……
Algunos de los interrogantes respecto al cambio son:
1. Características de las representaciones del alumno .
2. La naturaleza de lo que en realidad se modifica al producirse el cambio conceptual
3. Posibilidad de diferentes tipos de cambios conceptuales.
4. Las conveniencia o eficacia de diferentes estrategias de instrucción en relación a los
diferentes tipos de cambios conceptuales
5. La integración de aspectos motivacionales y afectivos al proceso de cambio
conceptual .
…………………………
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