Como se mencionó en la sección anterior, el ciclo de aprendizaje diseñado con base en el Sistema 4MAT, se probó en dos grupos de estudiantes de séptimo semestre de la ESCOM-IPN. Las estrategias sugeridas en el ciclo de aprendizaje se decidió video grabarlas para un mejor análisis. Las estrategias se dirigieron a enseñar el concepto de fuerza, y se agruparon en sesiones de una hora y media, en las cuales se trabajó un estilo de aprendizaje por sesión (dos pasos del ciclo de aprendizaje por sesión), por lo tanto el ciclo de aprendizaje se completó en cuatro sesiones. Cada estrategia se diseñó por separado, sin embargo se diseñaron de manera que se “eslabonara” el final de una con el principio de la siguiente, tal como lo pide el ciclo de aprendizaje.
Por otro lado, para este trabajo se decidió realizar un estudio de tipo cualitativo, siguiendo el esquema sugerido por Sampieri, Fernandez-Collado y Baptista (Sampieri, Fernandez-Collado y Baptista, 2006). Las características señaladas por Sampieri, y que se comparten en este trabajo se pueden resumir en las siguientes:
En la investigación cualitativa se pueden utilizar técnicas de recogida de datos tales como las video grabaciones. Con esto se pretende estudiar lo que la gente “dice y hace”, en lugar de lo que “dice que hace” más propio de las encuestas y métodos cuantitativos. En la metodología cualitativa el análisis de datos va paralelo a la recogida de los mismos. No se distinguen como fases distintas. Hay una interacción permanente entre observación e interpretación; datos recogidos y análisis; en definitiva, acción-reflexión.
Por otro lado, dentro de las técnicas de la investigación cualitativa, se tiene la observación participante, donde el observador se dedica a las actividades que está observando. Es uno más del grupo de estudio, en este trabajo el autor es profesor de física del grupo de investigación y es el que aplica directamente las estrategias diseñadas. De acuerdo a la teoría, los pasos a seguir, y que se aplicaron en la investigación de este trabajo, se pueden resumir en los siguientes términos:
Bajo esta metodología se desarrolla la investigación a partir de los datos recogidos al aplicar y video grabar las estrategias contenidas en el ciclo de aprendizaje propuesto. En las siguientes secciones se muestra a detalle el trabajo de diseño y aplicación de cada estrategia, mientras que en el capítulo cuatro se analizan los resultados obtenidos a partir de los datos recogidos.
3.4.1 Discusión grupal (Estilo 1)La primera estrategia propuesta en el ciclo de aprendizaje (Fig. 3.1), fue una discusión, en la cual se abarcan los pasos uno y dos del ciclo.
El esquema general de la discusión se hizo de manera similar el estudio de Hammer (Hammer, 1995), el cual estudia los errores conceptuales y desviados de los estudiantes en física. Hammer estudia por medio de la discusión grupal, diferentes perspectivas que tienen los instructores al organizar su pensamiento y cómo auxilian a los estudiantes en este proceso. Hammer realiza la discusión grupal acerca del tema de si la fricción o la gravedad afectan el movimiento de una pelota al deslizarse, en estudiantes de nivel bachillerato. Hammer video grabó las sesiones y actuó únicamente como moderador, es decir, no emitió juicios acerca de los conceptos que vertían los estudiantes. Posteriormente a la discusión, Hammer realiza el análisis de la misma y estudia los misconceptions encontrados, lo cual es el foco de su investigación.
La ventaja que se obtuvo de seguir este esquema fue tener en principio un punto de comparación con un estudio similar, además permitió encontrar conceptos errados y desviados en los estudiantes que pudieron ser abordados y eventualmente eliminados en los siguientes pasos del ciclo de aprendizaje.
En esta investigación, la discusión se llevó a cabo en el laboratorio de física de la ESCOM-IPN, donde a los estudiantes se les pidió que se sentaran formando semicírculo. El profesor creó un ambiente agradable y de confianza. Durante el tiempo que duró la discusión el profesor, en ningún momento, enjuició las respuestas de los estudiantes; es decir, él sólo fue un moderador de la discusión.
La discusión fue grabada en audio y video, para lo cual se utilizaron dos video cámaras. Una permaneció fija, frente al grupo; la otra, móvil. Con esta última se filmó la participación de cada estudiante. Como se mencionó en la sección anterior el grupo de investigación se dividió en dos secciones, en ambas, la duración de la discusión tuvo una duración aproximada de 25 minutos.
El profesor inició con una breve presentación sobre la importancia de la fuerza, sin mencionar el concepto de fuerza al grupo.
A partir de la transcripción de la discusión grabada se registró el número de intervenciones de cada estudiante en la charla.
Algunas de las situaciones observadas al llevar a cabo la discusión son las siguientes:
Al terminar esta estrategia de aprendizaje, se pudo ligar con la siguiente, la clase tradicional teórica, tal como lo muestra el ciclo de aprendizaje propuesto.
Clase Teórica Tradicional (Estilo 2)La clase teórica tradicional se basó en lo estipulado en el programa propuesto para la materia de Física en la ESCOM-IPN. Como se mostró en la introducción de este capítulo, las características del programa de Física de la ESCOM-IPN corresponden al estilo 2 de aprendizaje dentro del Sistema 4MAT. En esta sesión el profesor tendría el tiempo asignado normalmente para la clase tradicional de física, es decir, una hora con treinta minutos. El material didáctico que utilizó el profesor fue únicamente pizarrón blanco y marcadores, utilizando sus notas como apoyo. Dichas notas están basadas en una bibliografía diversa, de las cuales destacan los textos de Resnick (Resnick, 2002), Sears-Zemansky (Sears, 2004) y Tarasov-Tarasova (Tarasov, 1976), La clase, al igual que la discusión de la sección anterior, fue video grabada con el fin de facilitar su análisis posterior.
La clase se desarrolló como una exposición “magistral” por parte del profesor, planteando los antecedentes del tema, exponer los principios teóricos, desarrollar las ecuaciones correspondientes, resolver problemas, pedir a los estudiantes que resuelvan problemas tipo y finalmente resolver dudas. Al terminar, la clase el profesor propuso una lista de problemas a resolver como apoyo a lo visto en clase. La lista de problemas está incluida también en las notas del profesor y corresponden a los textos antes mencionados. Con las acciones mencionadas en esta sección, se cubren los pasos 3 y 4 del ciclo de aprendizaje propuesto.
Al video grabar la clase se pudo estudiar las reacciones de los estudiantes ante la exposición del profesor. En particular, se buscó estudiar los gestos y el lenguaje corporal de los estudiantes en la clase1 . Existen gran cantidad de estudios acerca de cómo los gestos y el lenguaje corporal se pueden utilizar para conocer las reacciones de los estudiantes durante su instrucción (Key 1977; Siegman, 1987; Meadow 2005).
Como se mencionó en el capítulo dos, los estilos de aprendizaje y la hemisfericidad cerebral, bajo la metodología del Sistema 4MAT que se utiliza en este trabajo, son el resultado de estudios neurológicos del cerebro. De la misma manera, la comunicación no verbal se ha estudiado desde el punto de vista neurológico, por lo que se puede establecer en principio una relación entre el Sistema 4MAT y el lenguaje corporal. En este trabajo no se pretende profundizar en el estudio del lenguaje corporal, sin embargo, basados en lo observado en las video grabaciones es importante establecer que en las cuatro actividades propuestas para cubrir el ciclo de aprendizaje, los estudiantes de los diferentes estilos presentan comunicación no verbal particular dependiendo de su estilo de aprendizaje individual y la orientación de la actividad. En el caso de la clase teórica, es importante señalar que también son relevantes los gestos y el lenguaje corporal del profesor, dado que en esta actividad es la única donde es de suma importancia el papel del “experto” para el estilo 2, como se señaló en el capítulo 2. En esta sección únicamente se presenta un análisis preliminar de la comunicación no verbal por parte del profesor. En el capítulo cuatro se profundiza el análisis de lenguaje corporal de los estudiantes, ya que se han completado las cuatro actividades.
El profesor realizó el cuestionario de estilo de enseñanza y el de hemisfericidad cerebral, dando por resultado ser estilo 2 con hemisfericidad cerebral izquierda. Debido a lo anterior resultó ser el profesor ideal para probar la estrategia de la clase teórica. El profesor al dar su exposición, en pocas ocasiones tenía contacto visual con los estudiantes, en muchas ocasiones “hablaba con el pizarrón” al dar sus explicaciones. Sus movimientos se restringieron a un espacio de un metro por delante del pizarrón al frente y a la distancia del pizarrón a los lados. Los gestos del profesor se redujeron al mínimo, sobre todo al desarrollar ecuaciones. En el extremo contrario, el profesor fue más expresivo cuando explicó los antecedentes del tema. En su contacto físico con los estudiantes este fue nulo, a pesar de que en las dos sesiones clase (un grupo matutino y uno vespertino) no se sobrepasaron los 15 estudiantes. Otro aspecto importante de la comunicación no verbal es la forma de escribir en el pizarrón, en este sentido, el profesor utilizó un solo color al escribir en el pizarrón, manteniendo un orden en su escritura, de arriba abajo, de izquierda a derecha, dividiendo el pizarrón en tres columnas. Con esta descripción general de lo observado sobre el profesor, se pudo observar el impacto sobre los estudiantes de los diferentes estilos presentes en la clase, este impacto se puede resumir en los siguientes puntos:
Al terminar la clase y recibir las instrucciones para el trabajo extra clase, se pudo ligar con el siguiente paso, el paso 5 del ciclo de aprendizaje, para tal efecto se proporcionó una lista de materiales de laboratorio a utilizar, así como una “práctica” propuesta, para su análisis y que se describe a detalle en la siguiente sección.
3.4.3 Clase Práctica de Laboratorio (Estilo 3)La clase de laboratorio se llevó a cabo en el laboratorio de física de la ESCOM-IPN. Para el desarrollo de la práctica se tomó como base la práctica de laboratorio número tres del plan de estudios de la materia de física de la ESCOM. En esta práctica se utilizó un riel de aire, pesas de diferentes pesos (entre 5 y 100 gramos), un cronómetro electrónico, una polea y un tren deslizante. Todo este equipo es de la marca PHYWE, quien proporciona un manual de uso en el cuál se basó la práctica diseñada por la academia de ciencias básicas de la ESCOM.
Al igual que las dos primeras actividades, esta actividad fue video grabada para su posterior análisis. En este punto es importante recordar que el Sistema 4MAT propone en el ciclo de aprendizaje “repetir” en los pasos 4 y 5 la hemisfericidad izquierda. Por esta razón en el ciclo de aprendizaje propuesto para este trabajo se propone como paso 5, el que los estudiantes propongan una práctica de laboratorio con el fin de comprobar los conceptos teóricos vertidos en el paso 4 por medio de los problemas de tarea propuestos en la clase tradicional. A los estudiantes se les dio la práctica propuesta por el programa de la materia junto con los problemas de la clase tradicional, pero se les indicó que no era obligatorio seguirlo, sino que se podía utilizar como consulta o guía, solicitando que ellos dieran una propuesta.
En el laboratorio, el profesor únicamente mostró la forma en la cual trabajan los equipos, dejando posteriormente en total libertad a los estudiantes el manejo del equipo para probar sus propuestas que demostraran el concepto de fuerza que recibieron en la clase teórica y que se introdujo en la discusión. El objetivo fue observar y analizar cómo los estudiantes de cada estilo reaccionaban en esta estrategia diseñada con el Estilo 3.
Al igual que en las dos actividades anteriores, la actividad se desarrolló en dos grupos, uno matutino y uno vespertino. Se utilizó un solo equipo para 7 estudiantes en el caso matutino y 6 en el caso vespertino. En el capítulo cuatro se mostrará a detalle las reacciones que tuvieron los estudiantes en esta actividad, así como su grado de comodidad en comparación con el resto de las actividades, además de detallar la comunicación no verbal que presentaron los estudiantes en esta actividad.
La práctica consistió en utilizar el material detallado anteriormente, con el fin de observar el efecto de la fuerza en el movimiento, utilizando para este objetivo un riel de aire, polea, y las masas de diferentes pesos. Los estudiantes incorporaban masas al “carrito”, utilizaron el disparador, que a su vez arrancaba el cronómetro, y observaban el tiempo que tardaba en recorrer cierta distancia con cierta masa. Incorporaban masas diferentes y observaban la variación de tiempo en el recorrido de la misma distancia. Los estudiantes incorporaban variaciones de este esquema inicial, al utilizar la gravedad, amarrando masas al otro lado de la polea y notando la variación de tiempo al aumentar la masa, al recorrer el carro la distancia total del riel. En otros momentos, los estudiantes, no utilizaron el disparador, sino que con su propio empuje vieron la variación en la distancia recorrida por el carro.
En general el comportamiento observado al realizar la práctica por parte de los estudiantes de los diferentes estilos fue el siguiente:
Después de terminar esta actividad, los estudiantes podían confrontar sus creencias sobre el concepto de fuerza (estrategia 1, discusión) con el concepto teórico formal (estrategia 2, clase teórica tradicional) y la observación del fenómeno físico directamente (estrategia 3, práctica de laboratorio). Esta confrontación permitió solicitar a los estudiantes que utilizarán este conocimiento para realizar una exposición de un tema de manera libre, de manera que manifestaran como introducirlo en su vida diaria, orientado en particular sobre la carrera que cursan (Ingeniería en Sistemas Computacionales). En la siguiente sección se muestran a detalle las características de las exposiciones, estrategia con la que se cerró el ciclo de aprendizaje propuesto.
3.4.4 Exposición Individual de los Estudiantes (Estilo 4)Al igual que las tres primeras actividades, las exposiciones se llevaron cabo en el laboratorio de física de la ESCOM-IPN. Al terminar la práctica de laboratorio se pidió a los estudiantes preparan una presentación donde el concepto de fuerza fuera utilizado y un problema particular. Para cumplir este objetivo se dio la libertad a los estudiantes de realizar dicho trabajo de manera individual o en equipo, utilizar el material didáctico de su elección (pizarrón, cañón, presentaciones en Power Point, dinámicas de grupo, etc.), la única restricción fue incorporar el tema de fuerza en su exposición. Al ser estudiantes de Ingeniería de Sistemas Computacionales, la sugerencia hecha por el profesor fue presentar simulaciones de problemas físicos utilizando algún lenguaje de cómputo (C++, JAVA, Irlich etc.), en particular se sugirieron como materiales de consultas los textos de Esquembre (Esquembre, 2005) y de Ortiz (Ortiz, 1998), los cuales tratan sobre simulación de fenómenos físicos. Lo anterior con la finalidad de cumplir con lo establecido por el ciclo de aprendizaje en los pasos 7 y 8, los cuales según McCarthy, deben de llevar a los estudiantes a apropiarse del conocimiento, llevándolo a ver la utilidad en su vida diaria, por lo que al estar estudiando Ingeniería en Sistemas Computacionales, el buscar la aplicación de la física en una simulación de computadora, lleva a los estudiantes a hacer uso de las herramientas aprendidas en su carrera.
Por otro lado, el exponer es una de las estrategias propuesta por el Sistema 4MAT para abordar los pasos 7 y 8 de un ciclo de aprendizaje.
Al igual que las actividades anteriores, las exposiciones fueron video grabadas para su posterior análisis.
Con esta actividad se cerró el ciclo de aprendizaje propuesto, por lo que se pudieron observar tres aspectos principales de manera prácticamente individual de los estudiantes, que en las etapas anteriores fueron un poco más difíciles de observar dado que las actividades previas (la discusión, la clase tradicional y la práctica de laboratorio) necesariamente por su diseño son actividades grupales. La exposición, a pesar de ser dirigida hacia el grupo y autorizar que se realizara en equipo, permite estudiar las reacciones de los estudiantes de manera individual. Los tres aspectos que se pudieron observar fueron, en primer lugar, la forma en que exponen a un público los estudiantes en función de su estilo de aprendizaje, en segundo término, las errores conceptuales o desviados que manifiestan los estudiantes después de las cuatro actividades, lo que permite una primera evaluación del ciclo de aprendizaje y finalmente, estudiar el lenguaje corporal de manera más directa de cada estudiante y poder establecer una relación con su estilo de aprendizaje particular.
En relación al primer punto, la forma en que se expuso por parte de los estudiantes en función de su estilo de aprendizaje, cabe recordar (como se mostró en el capítulo dos) que no existe un estilo absoluto en el que se puedan englobar a un número determinado de estudiantes, sino que, cada estudiante presenta una combinación de estilos personal, donde uno de los estilos puede presentar una predominancia sobre el resto. Sin embargo, después de una primera revisión de los videos, se pueden englobar las características generales de las exposiciones en función del estilo de aprendizaje de la siguiente forma:
Después de concluir esta actividad, se cerró el ciclo de aprendizaje propuesto para enseñar el tema de fuerza. Con la finalidad de estudiar el grado de comodidad de los estudiantes en las cuatro actividades de este ciclo, se diseñó un nuevo cuestionario que se dividió en tres partes (Anexo 3): 1) Los antecedentes del estudiante (recordando que en este estudio de caso, los estudiantes eran de séptimo semestre y ya habían cursado la materia); 2) El grado de satisfacción en las diferentes actividades y su actividad favorita; y 3) La experiencia personal obtenida (el concepto de fuerza que se tiene, la influencia de la grabación y la opinión del material utilizado).
La siguiente actividad fue el análisis de los videos y los cuestionarios de los estudiantes.
En el siguiente capítulo, se desarrollan los resultados encontrados al aplicar este ciclo de aprendizaje y se da respuesta a las preguntas de investigación planteadas en el primer capítulo de este trabajo.