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Curso: Introducción a la Enseñanza de las

Ciencias y la Tecnología

Modulo 3. Aprendizaje basado en problemas

Autora: Maricel Ocelli

Esta obra está licenciada bajo una

Licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Compartir Obras Derivadas Igual 2.5 Argentina.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/

Disponible en el sitio OCW de la Universidad Nacional de Córdoba.

Cómo citar el material:

Ocelli, Maricel (2014). Introducción a la Enseñanza de las Ciencias y la Tecnología.

Modulo 3. Aprendizaje basado en problemas. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y

Naturales, Universidad Nacional de Córdoba. Recuperado del sitio OCW de la

Universidad Nacional de Córdoba.

[Fecha de consulta:……………]

Curso l Introducción a la Enseñanza de las Ciencias y la Tecnología

Autora l Maricel Ocelli

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A priori ¿en qué

piensa cuando

hablamos de un

problema a

resolver en el

aula?

Todos hemos resuelto problemas y justamente esta palabra puede estar cargada de

sensaciones negativas en función de aquellas situaciones cotidianas a las cuáles les llamamos

problemas…

En el contexto educativo suele utilizarse a este término también con múltiples significados.

Una representación muy frecuente es pensar en la resolución individual de situaciones como

las siguientes:

FÍSICA: Un automóvil parte del reposo y se mueve con una aceleración de 4 m/s2, y viaja durante 4 s. Durante los próximos 10 s, se mueve con movimiento uniforme. Se aplican los frenos y el automóvil desacelera a razón de 8 m/s2hasta que se detiene. ¿Cuál es la posición del móvil al final de cada intervalo y cuál es su posición cuando se detiene?

QUÍMICA: Tenemos 3,50 L de un gas que, sabemos, corresponde a 0,875 mol. Inyectamos gas al recipiente hasta llegar a 1,40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (la temperatura y la presión las mantenemos constantes).

BIOLOGÍA: El albinismo es un carácter recesivo con respecto a la pigmentación normal. ¿Cuál sería la descendencia de un hombre albino en los siguientes casos?: a) Si se casa con una mujer sin antecedentes familiares de albinismo; b) Si se casa con una mujer normal cuya madre era albina; c) Si se casa con una prima hermana de pigmentación normal pero cuyos abuelos comunes eran albinos.

Una referencia clave para hablar de problemas proviene de la educación en matemática a

través de George Polya, quien escribió en 1945 el libro "Cómo plantear y resolver problemas".

Módulo 3: Aprendizaje Basado en Problemas Autora: Maricel Occelli



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Allí, el autor indica que resolver problemas requiere justificar y también a veces realizar

demostraciones (no solamente aplicar un algoritmo), y lo considera un proceso de aprendizaje

así como un objetivo en sí mismo y como una técnica básica que es necesario desarrollar

(Gaulin, 2000).

En la didáctica de las ciencias se registran numerosas acepciones para este concepto, algunas

de ellas han sido recopiladas por (Sigüenza y Sáez, 1990):

“una situación estimulante para la cual el individuo no tiene respuesta, es decir, el

problema surge cuando el individuo no puede responder inmediata y eficazmente a la

situación” Woods et al. (1985).

“una persona considerará a una situación como un problema en función de sus ideas y

conocimientos previos, o sea que es totalmente subjetivo” Garret (1986).

“una situación cuya solución requiere que el sujeto analice unos hechos y desarrolle

razonadamente una estrategia que le permita obtener unos datos (numéricos o no),

procesar estos datos (relacionarlos entre sí y con los hechos), interpretarlos y llegar a

una conclusión (respuesta)”.

Una definición más actual es la que propone Gaulin (2000):

“situaciones donde hay que reflexionar, buscar, investigar, donde para responder hay

que pensar mucho, es decir, son situaciones en las cuales los alumnos deberán trabajar y

no será suficiente aplicar un algoritmo o una fórmula, para resolverlo tendrán que

pensar y definir una estrategia”

Por otra parte, así como son diversas las definiciones de problema, también es variada la

clasificación de tipos de problemas. Algunos distinguen a los problemas en artificiales o reales.

Los artificiales serían aquellos que tienen una respuesta conocida para quien los plantea, ya

sea el profesor, el libro de texto, etc.; mientras que los problemas reales serían aquellas

situaciones que no tienen una respuesta conocida de antemano e incluso puede que ésta no

exista. Pozo y Gómez Crespo (1998) clasifican a los problemas en cualitativos (problemas

abiertos en los cuales se busca predecir, explicar y analizar situaciones mediante

razonamientos teóricos sin necesidad de cálculos matemáticos o manipulaciones

experimentales), cuantitativos (estos problemas requieren la manipulación de datos

numéricos) y pequeñas investigaciones (situaciones problemáticas que para ser resueltas

exigen llevar a cabo un trabajo práctico).



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¿Qué características debe tener

un problema para promover

aprendizajes?

Johnstone (2001) propone una clasificación según las diferentes combinaciones entre las

formas de presentar los datos, los métodos a utilizar para resolver el problema y los objetivos

que se persiguen, así delimita por lo menos ocho tipos de problemas posibles. En un extremo

estarían aquellos que responderían al concepto de “ejercicios” en los cuales están todos los

datos, la metodología de resolución es conocida y los objetivos están claramente definidos, es

decir que sólo requiere de la aplicación de los procedimientos adecuados para resolverse. En el

extremo opuesto se encontrarían aquellos problemas que no presenta todos los datos ni los

valores de las situaciones iniciales, la metodología a seguir para resolverlo no está clara y debe

ser construida por los estudiantes y a su vez la meta final a alcanzar o el resultado no está

previamente definido. La Tabla 1 ilustra los diferentes tipos de combinaciones posibles.

Tabla 1: Clasificación de tipos de problemas propuesta por Johnstone (2001).

Tipo Datos Método de resolución Objetivos

1 Completos Familiar Definidos

2 Completos No Familiar Definidos

3 Incompletos Familiar Definidos

4 Completos Familiar No definidos

5 Incompletos No Familiar Definidos

6 Completos No Familiar No definidos

7 Incompletos Familiar No definidos

8 Incompletos No Familiar No definidos

Más allá del tipo de la clasificación que se utilice, lo que parece claro es que cualquier situación

no constituye un “buen problema” a la hora de enseñar y aprender.



5

Para responder a esta pregunta nos ubicaremos desde el marco teórico del “Aprendizaje

Basado en Problemas“ (ABP). Este enfoque que en inglés es conocido como “Problem-Based

Learning (PBL)” tiene una larga historia. Solo para contextualizarla mencionaremos que tiene

sus orígenes en las décadas de los 60-70 con un grupo de educadores en medicina de la

Universidad McMaster1 en Canadá. Ellos buscaron una nueva metodología de enseñanza que

les permitiera responder a las nuevas demandas de la práctica profesional. Se requería un

perfil de egresados con habilidades para la solución de problemas, lo cual incluía la habilidad

para acceder a información, plantear posibles hipótesis y probar esas hipótesis con

información adicional (Morales Bueno y Landa Fitzgerald, 2004). Actualmente es muy utilizado

en el ámbito universitario y ha comenzado a incorporarse también en otros niveles del sistema

educativo.

El ABP busca organizar el aprendizaje a través de un ciclo de actividades que se desarrolla en

pequeños grupos colaborativos, y cuya meta principal es resolver un problema (Torp y Sage,

2002). Desde este enfoque, los problemas necesitan ser complejos, abiertos, realistas,

multidisciplinarios y resonantes con las experiencias de los estudiantes para permitir su

motivación intrínseca (Hmelo-Silver, 2004). Los problemas abiertos admiten varias soluciones,

no indican qué conceptos y qué reglas deben aplicarse para ser resueltos. Este tipo de

situaciones son las que invitan a pensar, ya que no existe una respuesta o solución

predeterminada a la cual se debe llegar, sino que por el contrario el aporte de cada uno se

convierte en oportunidades para analizar el problema y elaborar una solución. A su vez, un

buen problema proporciona retroalimentación en el sentido que permite a los estudiantes

evaluar el efecto de su conocimiento, razonamiento y estrategias de aprendizaje. Por lo tanto,

estos problemas funcionan dialógicamente, ya que permiten un número indefinido de

respuestas aceptables y abren el campo a las ideas de los estudiantes.

Los problemas deben estar pensados para obligar a los estudiantes a realizar una búsqueda de

información que les permita aprender aspectos teóricos y prácticos ineludibles para la

construcción de la solución. Estos aspectos por aprender no se limitan a contenidos, sino que

contemplan también el desarrollo de habilidades intelectuales transferibles. Enfocar los

procesos de enseñanza y aprendizaje desde esta postura resulta un planteo contrario a la

1 http://www.mcmaster.ca/home.cfm



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enseñanza tradicional, la cual primero introduce los conceptos y luego presenta problemas de

aplicación de estos nuevos conceptos.

Las situaciones de enseñanza y aprendizaje estructuradas desde el ABP se pueden pensar

como un ciclo en el cual se les presenta un problema contextualizado a pequeños grupos de

estudiantes, para analizarlo y reformularlo en función de los hechos relevantes desde el

contexto en el cual está planteado (Figura 2.1). A su vez, se les proporciona un mínimo de

información sobre el problema, por lo que son ellos quienes tienen que ir solicitando la

información que estimen necesaria. Durante la resolución del problema reflexionan más allá

de los datos que han colectado, generando preguntas acerca de esos datos e hipótesis de los

mecanismos que podrían explicarlos, e identifican qué conocimiento no poseen y necesitan

tener para resolverlo, lo cual crea las condiciones para un proceso de aprendizaje auto dirigido

del inglés “Selft-Directed Learning (SDL)” (Torp y Sage, 2002). Luego de analizar de manera

grupal al problema a partir de su conocimiento intuitivo, investigan desde roles diferentes y de

manera individual aquellos aspectos que son necesarios conocer, evaluar, comparar, etc. A

continuación se reagrupan para compartir lo que aprendieron, reconsiderar sus hipótesis y

generar otras a la luz de su nuevo aprendizaje, es decir, se reúnen en grupos para construir

conocimiento de manera colaborativa. Por último, reflexionan sobre el problema, el proceso

de su resolución llevado a cabo y el trabajo colaborativo.

Figura 1: Representación de un ciclo de Aprendizaje Basado en Problemas (ABP).



7

¿Cuál es el rol

del profesor en

propuestas

como estas?

A través de la reflexión los estudiantes logran comprender la relación entre su aprendizaje y

los objetivos de la resolución del problema. Este proceso ayuda a los estudiantes a realizar

inferencias, identificar aquellos aspectos deficientes en sus conocimientos y transferir a nuevas

situaciones las estrategias de resolución de problemas y de aprendizaje auto dirigido

desarrolladas así como también el nuevo conocimiento. Por lo tanto, reflexionar ayuda a los

estudiantes a relacionar su nuevo conocimiento con sus ideas previas, a hacer consciente el

conocimiento abstracto y a comprender cómo su aprendizaje y las estrategias de resolución de

problemas pueden ser reaplicados (Hmelo-Silver, 2004).

Ya no estamos pensando en un profesor que lo sabe todo y que tiene

“LA respuesta”… Desde la perspectiva del ABP, el profesor se

desempeña como un tutor o facilitador que guía el desarrollo de

herramientas de pensamiento de nivel superior. Por lo tanto, juega un rol

importante en la elaboración de la solución del problema y en la promoción del aprendizaje

auto dirigido. El profesor puede utilizar una variedad de estrategias, por ejemplo, solicitar a los

estudiantes que justifiquen sus posturas y que así expongan las explicaciones de su

razonamiento. Asimismo, les puede ayuda a identificar cuál fue el aspecto que les permitió

conocer qué necesitaban aprender, favoreciendo que externalicen su autoreflexión. Otra

estrategia de organización que pueden ofrecer es la utilización de “pizarras en blanco” para ir

colocando allí sus ideas según:



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También pueden utilizar la estrategia de preguntar cómo relacionan las hipótesis generadas

(relaciones causa-efecto) con el objetivo de ayudarlos a elaborar una explicación del

mecanismo causal (Hmelo-Silver y Barrows, 2006).

Para que los aprendices puedan desenvolverse exitosamente en la resolución de un problema,

se requiere que tengan una conciencia metacognitiva de lo que deben hacer y de lo que no

saben; deben identificar qué necesitan aprender para resolver la tarea, y tercero deben ser

capaces de planificar su aprendizaje y seleccionar las estrategias apropiadas. En otras palabras,

deben decidir el curso de acción que seguirán para el cumplimiento de esos objetivos.

Finalmente, llevan a cabo su plan, y en esta instancia deben ser capaces de monitorear y

evaluar si se están cumpliendo con los objetivos (Hmelo-Silver y Lin, 2000). Una manera de

ayudarlos en este proceso metagognitivo es a través de las siguientes preguntas:

Por otra parte, se puede asumir que la estructura de trabajo en

grupos pequeños propuesta por el ABP potencia las

capacidades individuales. Así, a través del trabajo en grupos

colaborativos se pueden resolver situaciones problemáticas

que normalmente serían muy difíciles de abordar de manera

individual.

Algunas de las actividades que se realizan en el marco del ABP y que ayudan a trabajar de

manera colaborativa es la escritura en cooperación, la enseñanza recíproca y el uso de roles.



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Una ventaja que ofrece el trabajo desde roles claramente definidos es que personalizan el

aprendizaje y hacen que los estudiantes se sientan “dueños” del problema (Torp y Sage, 2002).

Estas experiencias colaborativas colocan a los estudiantes en una posición epistémica (de

construcción de conocimiento), ya que a través de la interacción dialógica se produce un

encuentro de voces, una oportunidad para generar de manera conjunta (con el otro) nuevos

significados.

Así, el ABP permite que los estudiantes establezcan conexiones sustantivas autogeneradas y

por lo tanto percibidas como no arbitrarias entre la nueva información y el conocimiento

previo, lo cual facilita la comprensión. Si el problema que deben resolver toma significado, se

promueve una disposición afectiva positiva y motiva a los alumnos. Por otro lado, a través del

trabajo en grupos colaborativos se crean las condiciones para un aprendizaje social, como

resultado de la interacción comunicativa (Hmelo-Silver, 2004). Por lo tanto, la naturaleza del

problema y el trabajo colaborativo constituyen dos elementos claves de esta estrategia.

Por último ¿sabía usted que según el papel que se le asigna al estudiante será lo que este

podrá recordar? El siguiente gráfico muestra los porcentajes de retención de información

después de 24 horas de haber realizado diferentes actividades:



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¿Qué prácticas educativas suyas cree que

serán imprescindibles modificar o

incorporar?

En función de esta información:

Algunos ejemplos:

Modificar el ejercicio propuesto para FÍSICA por la siguiente situación “Un alumno plantea que

ha estado siguiendo el desarrollo del Rally Dakar. En última etapa Spataro perdió la segunda

posición en la clasificación general ¿En qué momento de la etapa ocurrió esto?”. (Modificado

de Cabrera Rodríguez, G.T. (2004). La resolución de trabajos prácticos como problemas. Tesis

Doctoral. Universidad de la Laguna.)

Para resolver esta situación se requiere emitir hipótesis, analizar el problema discutiendo:

Actividad:

Quizás en el contexto de la materia en la cual cada uno de ustedes se

desempeña, no sea posible plantear toda la estrategia completa del ABP, pero de

seguro habrá alguna de estas “ideas” que pueden ayudar a que la resolución de

problemas se convierta en una estrategia para aprender y no solo de aplicación

de fórmulas o teorías para obtener el “resultado correcto”. Es por ello que en

esta oportunidad los invitaremos a transformar un típico ejercicio en una

situación problemática según las características solicitadas desde la estrategia

del ABP. Deberán incluir en su archivo la versión original de la actividad, la nueva

propuesta y la fundamentación (máximo más de 3 hojas A4 con tipología 12

espacio entre líneas 1.5)



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a) las condiciones de contorno: por ejemplo, el tiempo máximo será el que corresponde al ganador de la etapa;

b) Se decide qué conocimientos nos pueden ayudar (teoría de Cinemática), qué datos se necesitan o disponen, qué variables nos interesan, etc.

c) Aspectos de ambigüedad que requieran decisiones previas. d). Suposiciones iniciales: por ejemplo, ‘que el movimiento sea rectilíneo y uniforme’, etc.

Transformación de la típica situación de resolución en QUÍMICA para la Ley de Charles que

presentamos al comienzo por el siguiente problema extraído de: “García García, J.J. 2000. La

solución de situaciones problemáticas: una estrategia didáctica para la enseñanza de la

Química. Enseñanza de las Ciencias 18 (1), pp: 113-129”

UN GLOBO PARA LA LIBERTAD (Tema: Sobre la ley de Charles. Fuentes: Tecnología e historia

universal)

La familia Menuhen había sido capturada en 1941 por el ejército nazi en Berlín y llevada a un

campo de concentración alemán. Ellos eran muy conscientes de que allí posiblemente

encontrarían la muerte. El hijo menor de la familia, Rahit, había leído en los libros de Julio

Verne que a la tierra se le podía dar la vuelta en ochenta días utilizando un globo. Rahit le

comentó a su padre y le propuso construir un globo para escapar del campo de concentración.

Los Menuhen procedieron a conseguir los materiales para construir el globo: con las sábanas

armaron el cuerpo del globo, utilizando tablas de los camarotes hicieron la cesta y con hilos de

alambre desenredado de las mallas del campo de concentración fabricaron las cuerdas. De la

cocina, la señora Rebeca tomó prestado un quemador, un pequeño cilindro de gas y una

manguera corta. En septiembre de 1942, cuando estuvo listo el globo y con ocasión de una

inspección del Fuhrer y sus generales al campo de concentración, la familia Menuhen pensó

que los oficiales y soldados estarían haciendo honores a sus superiores, y que ésta podría ser la

oportunidad para escaparse. Ese día las corrientes de aire iban hacia el norte y era muy

probable que, escapándose en el globo, pudieran llegar a Suiza. A las 12 de la noche, la familia

Menuhen subió al techo y estiró la tela envolvente del globo, prendió el quemador y sopló aire

hacia el interior; una vez inflado, se acomodaron en la cesta, sacaron de ella unos sacos de

arena que tenían como lastre y así comenzaron su ascenso elevándose por el aire rumbo a

Suiza. Después de tres horas de viaje, el globo no se elevó más sino que conservó una altura

determinada; sin embargo, siguió desplazándose aprovechando las corrientes de aire que

seguían hacia Suiza. La familia Menuhen siguió su travesía cuidando siempre que el quemador

no se apagara. Al divisar los Alpes Suizos, Rahit cerró la llave del cilindro de gas y así hizo que el

quemador se apagara. De esa forma el globo comenzó a descender rápidamente hacia

territorio suizo. Una vez la canasta tocó el suelo, Rebeca, la madre de Rahit, descosió un

parche que había colocado en la tela del globo para que éste se desinflara rápidamente. Días



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después, los héroes judíos que habían escapado del campo nazi fueron recibidos en la

embajada suiza. El gobierno alemán negó todo lo sucedido.

¿Por qué era necesario prender el quemador para que el globo iniciara el ascenso?

¿Por qué el globo al alcanzar cierta altura no subió más y siguió desplazándose a esa

altura?

¿Por qué, para que el globo pudiese descender, Rahit tuvo que apagar el quemador?

Vuelve a formular tus explicaciones a las preguntas dadas utilizando los conceptos de

presión, temperatura, densidad de un gas, volumen y energía cinética o molecular.

De acuerdo con tu explicación, describe las posibles relaciones que hay entre los

factores contemplados en la pregunta anterior.

Expresa con símbolos a manera de fórmulas las relaciones que creas que existen entre

los diferentes factores.

Piensa en otras situaciones en las cuales estas relaciones puedan ser observadas.

Para la situación de BIOLOGÍA se podría proponer lo siguiente: Con la llegada de los europeos

al continente americano se produjo a lo largo del tiempo cruzamientos entre europeos y

personas de los pueblos originarios. Un carácter muy estudiado por los antropólogos son los

grupos sanguíneos y su frecuencia en función del origen de las poblaciones. Si tomáramos para

el análisis el establecimiento de una comunidad, compuesta por europeos e indígenas ¿Cómo

crees que serán los grupos sanguíneos de los bebés que nazcan después de muchas

generaciones?

En la resolución de este problema los alumnos necesitarán conocer cómo se heredan los

grupos sanguíneos (número de genes y alelos), qué tipo de grupo sanguíneo se podrían atribuir

a los europeos y a los indígenas. Estudiar si se hay datos referidos a posibles mutaciones que

provoquen el cambio de un fenotipo a otro en cruces entre individuos homocigotas o si hay

datos que apoyen que algún factor ambiental, sea el clima o cualquier otro, cambie el tipo de

grupo sanguíneo. Por último, deberán realizar cruzamientos de prueba para poder responder a

esta pregunta (estableciendo genotipos y números de habitantes de inicio). En este contexto

también se puede discutir el concepto de “razas humanas”.



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Bibliografía

Gaulin, D.C. (2000). Tendencias actuales de la resolución de problemas Conferencia

pronunciada el día 15/12/2000 en el Palacio Euskalduna (Bilbao). En:

http://sferrerobravo.files.wordpress.com/2007/10/7_tendencias_actuales.pdf. Consultado

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Morata

Sigüenza, A.F. y Sáez, M.J. (1990). Análisis de la resolución de problemas como estrategia de

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2nd ed. Alexandria, Virginia: Association for Supervision and Curriculum Development.

(ASCD).

Esta obra está licenciada bajo una

Licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Compartir Obras Derivadas Igual 2.5 Argentina.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/ Disponible en el sitio OCW de la Universidad Nacional de Córdoba

www.ocw.unc.edu.ar

Cómo citar el material:

Ocelli, Maricel (2014). Introducción a la Enseñanza de las Ciencias y la Tecnología.

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Naturales, Universidad Nacional de Córdoba. Recuperado del sitio OCW de la

Universidad Nacional de Córdoba.

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