Pozo y Cols

Francisco Jos de Caldas (1771-1816)

Naturalista y gegrafo colombiano nacido en Popayn, de noble familia. Empez sus

estudios en el seminario de esa ciudad y los termin en el Colegio del Rosario, donde

recibi el ttulo de abogado. Sin embargo, se consagr totalmente a las matemticas, la

astronoma y las ciencias naturales, en las que alcanz tantos adelantos que lleg a ser

reconocido y a su vez llamado El Sabio Caldas.

Caldas tom parte en diversas expediciones cientficas , entre ellas la de Celestino Mutis y la de Humboldt. Recorri gran parte del Nuevo Reino estudiando sus riquezas: clasific las quinas, hizo un herbario de un gran volumen de plantas, midi bastantes alturas por medio del agua y del barmetro, hizo muchas observaciones meteorolgicas, levant varios mapas entre ellos el de Per, trazando y sealando las cumbres andinas.

Entre otras obras, public La Memoria sobre la Nivelacin de las Plantas del Ecuador,

Historia de Nuestra Revolucin, Educacin de Menores, Importancia del Cultivo de la

Cochinilla y Chinchografa y Geografa de los Arboles de Quina.

(tomado de : http://www.colciencias.gov.co/entidad/caldas.htm)

Francisco Jos de Caldas (1771-1816)

Colombian naturalist and geographer born in Popayn, from a noble family. He

studied at the seminary of his native city, and then at the Colegio del Rosario, where he

graduated as a lawyer. Nevertheless, he dedicated entirely to the study of mathcmatics,

astronomy, and natural sciences, in which he reached many achievements that led him to

be recognised and to be called El Sabio Caldas (Caldas, the wise).

Caldas took part in different scientific expeditions, including those of Jos Celestino

Mutis and Humboldt. He travelled through most of the territories of the New Kingdom of

Granada, studying their natural resources. He classified "quinas" (cinchona), made a

herbarium with a great number of plants, measured a lot of altitudes by means of the

water and the barometer, made many meteorological observations, drew several maps

-such as that of Per-, designing and pointing out the Andean summits.

La memoria sobre la nivelacin de las plantas, Historia de nuestra revolucin,

Educacin de menores, Importancia del cultivo de la cochinilla, and Chinchografa y Geografa de los rboles de Quina, are some of his publications.

VOL. X N 21 MAYO - AGOSTO 1998 119

La resolucin de problemas en la didctica de las ciencias experimentales

F. Ja vier Perales Palacios *F. Ja vier Perales Palacios *F. Ja vier Perales Palacios *F. Ja vier Perales Palacios *

Resumen

Se pretende una caracterizacin didctica de los modelos de aprendizaje, desde el papel asignado a la resolucin de problemas. Esta caracterizacin contribuir a mejorar la eficiencia del aprendizaje cientfico y la superacin de los altos niveles de fracaso escolar. Otra contribucin significativa es la reflexin sobre la evaluacin en clase de solucin de problemas.

Abstract

A didactic characterisation of learning models is ntended, starting from the role of problem solving. This characterisation will help to obtain a higher efficiency in science learning and to lower the high levis of school failure. Another meaningful contribution is the reflection on problem solving assessment in the classroom.

Resume

L'auteur soutient une caractrisation didactique des modeles d'apprentissage, fondee sur le role assign la rsolution de problmes. Cette caractrisation contribura amliorer l'efficience de l'apprentissage scientifique et suprer les niveaux eleves d'chec scolaire. La reflexin sur l'valuation en cours de la solution de problmes est galement un apport significatif.

Departamento de Didctica de las Ciencias Experimentales, Facultad de Ciencias de la Educacin, Universi-dad de Granada (Espaa)

LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS EN LA DIDCTICA.

120 REVISTA EDUCACIN Y PEDAGOGA

Palabras claves: enseanza de las ciencias, modelo didctico, aprendizaje significativo,

fracaso escolar, aula, evaluacin Keywords: Science teaching, didactic model, meaningful

learning, school failure, classroom, assessment

INTRODUCCIN

La resolucin de problemas constituye una de las facetas educativas que cualquier alumno suele relacionar con la enseanza de las Ciencias o de las Matemticas. Ese reconocimiento suele tambin identificarse con listas interminables de problemas suministradas por el profesor o incluidas en monografas, pero en las que el alumno es incapaz de hallar una mnima relacin con los problemas que acontecen en su quehacer diario. Las conductas que desencadena en el profesor y el alumno la resolucin de problemas tradicional estn impregnadas de una serie de rutinas descontextualizadas, inalteradas dcada tras dcada. El resultado no puede ser ms frustante: altos ndices de fracaso escolar, rechazo a estas materias durante la enseanza obligatoria o descensos preocupantes en el ndice de inscripcin de los estudiantes universitarios en carreras cientficas. Resulta evidente, pues, la necesidad de renovar en profundidad este tpico educativo, tal y como reclaman insistentemente expertos e investigadores en Didctica de las Ciencias Experimentales.

ALGUNAS PRECISIONES SEMNTICAS

No estara de ms establecer, inicialmente, algunas matizaciones en torno a los vocablos ms comunes implicados en esta temtica antes de abordar su anlisis: problema, resolucin, solucin, resultado, problemas cotidianos, problemas acadmicos.

Comenzando por el concepto genrico de problema, podramos definirlo como una situacin incierta queprovoca en quna situacin incierta queprovoca en quna situacin incierta queprovoca en quna situacin incierta queprovoca en quien lapadece una conducuien lapadece una conducuien lapadece una conducuien lapadece una conducta ta ta ta (resolucin del problema)(resolucin del problema)(resolucin del problema)(resolucin del problema) tendente a hallarla tendente a hallarla tendente a hallarla tendente a hallarla solucinsolucinsolucinsolucin (resultado)y redu(resultado)y redu(resultado)y redu(resultado)y reducir de esta cir de esta cir de esta cir de esta forma la tensin inherente a dicha incertidumbre.forma la tensin inherente a dicha incertidumbre.forma la tensin inherente a dicha incertidumbre.forma la tensin inherente a dicha incertidumbre.


ENSEANZA DE LAS CIENCIAS Y RESOLUCIN DE PROBLEMAS

En el mbito cotidiano existen referencias continuas a estos trminos. Expresiones tales como: no me des problemas, tengo un problema muy gordo y no me des problemas, tengo un problema muy gordo y no me des problemas, tengo un problema muy gordo y no me des problemas, tengo un problema muy gordo y no s cmo resolverlo,... no s cmo resolverlo,... no s cmo resolverlo,... no s cmo resolverlo,... son habituales en el lenguaje de la calle. Los mbitos en las que surgen son igualmente variados: afectivo, econmico, policial, etc. Pero el hecho de que surja un problema no implica que posea una solucin nica u ptima, ni siquiera que la persona afectada disponga de la capacidad de dar con ella, aunque en cualquier caso, suele requerirse una voluntad decidida de abordarlo y un conocimiento declarativo y procedimental mnimo. Por otra parte, el propio concepto de problema posee una dimensin altamente idiosincrtica: lo que para una persona puede representar un problema (p. ej., conducir un coche para un novato) no tiene porqu serlo para otra (cambiar de marchas para un conductor experto).

En cuanto a los problemas acadmicos tradicionales, albergan serias diferencias con respecto a los cotidianos. En primer lugar, aquellos no surgen espontneamente, sino de un modo intencionado para servir los fines didcticos perseguidos. En segundo lugar, contrariamente a lo que sucede habitualmente, los problemas acadmicos poseen una solucin conocida por anticipado. En tercer lugar, generalmente estos problemas incluyen unos datos inicialmente explcitos, algo que no suele ocurrirle a los problemas cotidianos, donde deben ser buscados intencionadamente.

Las nuevas corrientes pedaggicas, que tienden a aproximar los contextos escolar y cotidiano en la enseanza, incorporan entre sus recomendaciones la necesidad de utilizar en el aula la resolucin de problemas abiertos -que comentaremos ms adelante-, donde estas diferencias se veran atenuadas.

RESOLVER PROBLEMAS... PARA QU?

Existe un consenso prcticamente unnime, entre los educadores a favor de la oportunidad de que los alumnos de ciencias resuelvan problemas o hagan trabajos prcticos en el laboratorio, pero para qu ?. En las clases tradicionales esa pregunta, aplicada a la resolucin de problemas, podra tener un primer nivel de respuesta a partir de un anlisis de su utilizacin habitual:


* Las clases dedicadas a problemas persiguen que el alumno sepa aplicarlas nociones tericas previas, por un lado, y que aprenda a resolverlos, por el otro ; por cuanto se supone que representan un buen medio para la adquisicin de determinadas habilidades consustanciales con el aprendizaje cientfico (p. ej., desde el clculo matemtico al diseo y aplicacin de estrategias de resolucin).

* La inclusin de problemas en los exmenes de las materias cientficas supone su consideracin como un instrumento evaluador especialmente indicado para estas disciplinas.

Si matizamos y completamos estos objetivos clsicos de acuerdo con las nuevas tendencias educativas, podramos afirmar que, la resolucin de problemas podra permitir:

* Diagnosticar las ideas previas de los alumnos y ayudarles a construir sus nuevos conocimientos a partir de las mismas.

* Adquirir habilidades de distinto rango cognitivo.

* Promover actitudes positivas hacia la Ciencia y actitudes cientficas.

* Acercar los mbitos de conocimiento cientfico y cotidiano, capacitando al alumno para resolver situaciones problemticas en este ltimo.

* Evaluar el aprendizaje cientfico del alumno.

UNA CLASIFICACIN DE LOS PROBLEMAS

Aunque existen distintas clasificaciones de los problemas y un relati-vamente abundante vocabulario al respecto (problemas de lpiz y papel, cuestiones, ejercicios, etc.), hemos optado por establecer distintos criterios y, a partir de ellos, agrupar los problemas.

La fig. 1 reproduce la clasificacin aludida y la Tabla I se centra en la descripcin de los tipos de problemas segn el procedimiento seguido en su resolucin.

LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS EN LA DIDCTICA...


FIGURA 1. Clasificacin de los problemas segn los criterios men-cionados.

UNA MIRADA EMPRICA: MODELOS DE INVESTIGACIN EN RESOLUCIN DE PROBLEMAS

Si uno trata de sintetizar la tradicin investigadora en resolucin de problemas de Ciencias Experimentales, es posible hacerlo en torno a unos modelos de investigacin que describiremos, brevemente, a continuacin:

La resolucin de problemas como un problema de muchas variables

Este enfoque de investigacin supone considerar la resolucin de pro-blemas como una tarea compleja en la que intervienen un gran nmero de factores o variables.



El reto que se plantea a los investigadores sera el de hacer explcitos tales factores, identificar su peso especfico y, en consecuencia, intervenir educativamente sobre ellos, a fin de mejorar la eficiencia de tal actividad.

Los supuestos que se asumen tras ese enfoque, podran ubicarse alre-dedor de la enseanza tradicional de las Ciencias y de la Psicologa Conductista. En el primer caso, la resolucin de problemas se concebira como una actividad cuyo principal objetivo consistira en que el alumno alcance como meta la solucin correcta del problema, valorando, a tal, efecto las variables que pudieran contribuir a ello. En el segundo caso, la identificacin de variables que correlacionan fuertemente con el xito en la resolucin de problemas permitira, en ltima instancia, extraer leyes experimentales que predijeran el rendimiento de los alumnos en dicha tarea y, consiguientemente, planificar de un modo ms cientfico su enseanza.

En la Tabla II se enuncian algunas de las variables investigadas.

La resolucin de problemas por expertos y novatos

Esta perspectiva difiere claramente de la anterior. Ahora se opta por hacer valer el papel del propio solucionador del problema, bajo una pers-pectiva netamente pragmtica: existen individuos que desarrollan de un

TABLA I. Caractersticas de los problemas segn el procedimiento seguido en su resolucin.



modo eficiente la resolucin de problemas -expertos- y otros que ado-lecen de tal habilidad -novatos-. Se tratara entonces de poner de ma-nifiesto de un modo riguroso cmo abordan los primeros la resolucin de problemas para, en ltima instancia, tratar de ensear a los novatos los procesos seguidos por aqullos. El origen de este modelo de investigacin hay que situarlo en la Psicologa del Procesamiento de la Informacin y en la Inteligencia Artificial. Desde los primeros balbuceos de los ordenadores, la obsesin de sus creadores ha sido la generacin de mquinas inteligentes que resolvieran problemas (sistemas expertos). Esto hizo que se volviera la mirada hacia la caracterizacin de la resolucin de problemas por parte de los individuos y, especialmente, de los ms competentes, con el fin de tratar de imitar tal comportamiento en el propio lenguaje informtico.

TABLA 2. Algunas variables que pueden influir en la tarea de resolver problemas.

LA NATURALEZA DEL ENUNCIADO Estructura funcional (componentes) Estructura semntica (claridad, precisin, grafismo, etc.) Solucin (conocida/desconocida EL CONTEXTO DE LA RESOLUCIN Manipulacin de objetos reales Consulta de material de apoyo Verbalizacin de la resolucin Suministro del algoritmo de la resolucin Tiempo disponible para la resolucin Resolucin individual, en pequeo grupo o en gran grupo EL SOLUCIONADOR Conocimiento terico Habilidades cognitivas (nivel operatorio, estilo cognitivo, metaconocimiento, pensamiento divergente, etc.) Otras variables (actitud, ansiedad, edad, sexo, etc.)



Naturalmente, la investigacin se top con las dificultades intrnsecas a este tipo de estudios, aunque tuvo como efecto indirecto un avance significativo de este campo de trabajo.

Algunas consecuencias genricas de esta lnea de investigacin se mencionan seguidamente:

* Resulta inadecuado concebir la dimensin experto /novato como una variable discreta, antes bien debe contemplarse como un continuo (Lpez-Ruprez; 1991).

* Persisten serios interrogantes sobre las fuentes cognitivas de la condicin de experto/novato. Habra que conceder ms peso a la experiencia del solucionador con el contenido implicado en el problema en cuestin o cabra hacerlo para sus habilidades o desarrollo cognitivo? La respuesta no es fcil ni unvoca. En primer lugar, habra que considerar la naturaleza de la tarea, esto es, no sera igual abordar un problema semnticamente pobre (p. ej., los pasatiempos que consisten en descubrir las diferencias entre dos dibujos aparentemente iguales) que otro inscrito en un contenido cientfico bien delimitado (p. ej., un problema de mquinas trmicas) e, incluso, dentro de estos ltimos habra que considerar el tipo de problema en cuestin. En segundo lugar, si aceptamos el carcter continuo de la conducta de resolucin de problemas, las diferencias individuales que evidencian alumnos con una formacin acadmica equivalente deberan ser explicadas en razn de las diferentes caractersticas de su propio desarrollo cognitivo. Parece razonable admitir la doble contribucin del conocimiento declarativo y procedimental en la adquisicin de expertez en la resolucin de problemas (vase Pozo y col.; 1994, 34-52).

* Como instrumento de investigacin ha sido profusamente utilizado el formato de pensamiento en voz alta (thinking aloud), mediante el cual y a partir de la grabacin de las expresiones verbales de los solucionadores para explicar cmo van resolviendo los problemas, permite categorizar los procesos seguidos.

* En razn de ese objetivo ltimo de elaborar programas informticos y ordenadores que imitaran la conducta de los expertos, la necesaria



elaboracin de diagramas de flujo como herramienta en la programacin ha permitido operativizar y secuenciar las estrategias seguidas por los expertos en la resolucin de problemas.

* En el mbito docente, las diferencias experto/novato cuando se equiparan a profesores/alumnos, respectivamente, resultan tiles para comprender los frecuentes muros cognitivos que separan a unos de otros en la identificacin de los problemas y de su resolucin, y que tan nefastas consecuencias posee para el xito de la tarea. A su vez, conocer las estrategias seguidas por los profesores en la resolucin de problemas no presupone necesariamente el modo en que se ensea su resolucin, tendiendo normalmente a reproducir las conductas aprendidas en su propia formacin inicial.

La enseanza de estrategias heursticas

Este subapartado constituye la tercera opcin que, a nuestro juicio, puede contemplarse en la investigacin ms relevante en torno de la resolucin de problemas en ciencias experimentales. Tambin puede contemplarse como la opcin que apuesta claramente por la vertiente aplicada frente a las dos anteriores que, aunque indirectamente podran desprenderse de sus resultados consecuencias para la intervencin educativa, sta no constitua su premisa bsica.

Como su denominacin indica, los estudios que pueden englobarse bajo ella pretenden ensear a los alumnos estrategias de resolucin de problemas que, presuntamente, les permitirn resolver los problemas con un mayor acierto. El haber especificado como estrategia preferente la heurstica (vase la Tabla I) representa haber considerado a sta como la representante ms genuina y requerida para la mayor parte de los problemas al uso en las aulas.

En general, tales estrategias pueden adscribirse a las etapas prescritas tempranamente por Polya (1945) a partir de su anlisis de los modos de resolucin de problemas por parte de los individuos:

* Definicin del problema: seleccin de la informacin pertinente.

* Planificacin del problema: elaboracin del esquema de resolucin.



* Ejecucin: resolucin propiamente dicha.

* Retroaccin: revisin del proceso.

UNA MIRADA TERICA: MODELOS DIDCTICOS Y RESOLUCIN DE PROBLEMAS

Por contraposicin al apartado anterior en el que, mediante un pro-cedimiento inductivo, se agrupaba el cuerpo emprico de investigacin sobre resolucin de problemas en tres lneas bien definidas, ahora se partir de los modelos reconocidos como ms influyentes en la reciente historia de la Didctica de las Ciencias -aun a riesgo de incurrir en la artificiosidad que puede conllevar la explicitacin de unos modelos que en gran medida han posedo una fuerte carga implcita- para ubicar el papel que la resolucin de problemas ha jugado en su puesta en prctica habitual.

Se desarrollar cada modelo en un orden cronolgico respecto de su irrupcin en la enseanza de las Ciencias y atendiendo a sus caractersticas bsicas y al papel desempeado por la resolucin de problemas, prestando una mayor atencin a los modelos con una mayor vigencia actual.

Modelo por transmisin-recepcin.

El modelo que se refiere a continuacin constituye, con unas variaciones de mayor o menor calado, el paradigma dominante en la enseanza tradicional e, incluso, en la actual. Este ltimo hecho reviste una especial gravedad por cuanto dicho modelo ha sido coherente con las premisas y circunstancias que han rodeado la enseanza academicista seguida desde la creacin de las primeras universidades o en la propia tradicin escolstica, esto es, una cuidadosa seleccin del profesorado y del alumnado, una aceptacin tcita del sistema de enseanza, etc; lo que se contrapone radicalmente con el papel de la enseanza en el mundo actual, especialmente en los pases desarrollados, es decir, educacin obligatoria hasta la adolescencia, prdida del prestigio social del profesor, potencial educativo de los mass media, etc. Es por ello llamativo y paradjico el man-tenimiento de unos supuestos y hbitos claramente desfasados que slo



cabra justificarlos desde la verificacin de la ley del mnimo esfuerzo. 1.

Caractersticas

* El alumno es considerado como una tabla rasa donde es posible grabar toda la informacin suministrada por el profesor.

* El profesor se constituye como el principal artfice del proceso de en-seanza-aprendizaje, utilizando los recursos necesarios para optimizar el acto de la enseanza verbal: repeticin, asociacin de ideas, analogas, contraste (mediante contraejemplos), deduccin,...

* El contenido que se imparte debe estar lgicamente estructurado y ser de naturaleza preferentemente conceptual.

Una secuencia prototpica de exposicin del contenido especialmente vlida en el caso de la Fsica podra ser la siguiente:

Introduccin (contextualizacin lgica del nuevo contenido)

Presentacin de los nuevos conceptos (definicin, clasificacin, unidades, ejemplos contraejemplos, representacin grfica)

Relacin con otros conceptos previamente definidos (ecuaciones, leyes, teoras, demostraciones, ...)

Aplicaciones (resolucin de problemas, prcticas de laboratorio, ...)

* La evaluacin del aprendizaje es de naturaleza esencialmente reproductiva (desarrollo de temas, cumplimentacin de demostraciones, resolucin de problemas-tipo, etc.).

LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS EN LA DIDCTICA..


Naturalmente, las caractersticas aludidas no deben contemplarse como un molde del que surgen como rplicas las distintas modalidades de enseanza reales, detectndose diferencias notables en funcin de la ciencia elegida como objeto de enseanza. As, este esquema sera ms difcilmente aplicable siguiendo la progresin de las siguientes ciencias: Fsica -> Qumica -> Biologa -> Geologa.

2. Papel asignado a la resolucin de problemas

* Los problemas poseen un carcter esencialmente aplicativo y evaluador.

* Se refuerza la consideracin de los problemas-tipo como medio para resolver la mayora de los problemas.

* La gran parte de los problemas utilizados son cerrados y cuantitativos.

* Se dedican a ellos sesiones docentes exclusivas.

* Se potencia la matemtica del problema.

* Se concede mayor importancia a la obtencin de un resultado correcto que al propio proceso de resolucin.

Modelo por descubrimiento.

La gran reforma que supuso el surgimiento de la Didctica de las Ciencias Experimentales en los Estados Unidos durante la dcada de los aos 50, deba basarse en unas cuantas premisas antagnicas con respecto a las vigentes entonces, sustentadoras de la enseanza tradicional, y que haban supuesto un relativo fracaso en comparacin con algunos resultados alcanzados por la ciencia sovitica. Y eso fue lo que promovieron las grandes asociaciones cientficas y educativas, amn de un incremento notable en las partidas presupuestarias destinadas a la educacin.

1. Caractersticas

* El alumno es considerado como el gran artfice del proceso de ense-anza-aprendizaje, a travs de una construccin/reinvencin del co-nocimiento ya establecido.



* El profesor juega un papel ms o menos secundario en el aprendizaje, dependiendo de las distintas opciones del modelo (descubrimiento dirigido, semidirigido o autnomo).

* El contenido cientfico a ensear debera poseer una fuerte carga procesual (observacin, recogida de datos, elaboracin de hiptesis, etc.)

Se recoge a continuacin un ejemplo de secuencia de actuacin didctica tomado de Joyce y Weil (1985), citado en Pozo (1987):

* Confrontacin del alumno a una situacin problemtica (generalmente sorprendente).

* Verificacin de los datos recogidos con respecto a esa situacin (se tratara de responder a la pregunta: qu ha sucedido realmente?).

* Experimentacin en torno a dichos datos (separacin de variables intervinientes y comprobacin de su efecto).

* Organizacin de la informacin recogida y explicacin de la misma (es decir, elaboracin de una teora con respecto a la situacin observada).

* Reflexin sobre la estrategia de investigacin seguida (anlisis del m-todo cientfico).


* Los problemas suponen un medio para la adquisicin de habilidades cognitivas (especialmente, el razonamiento hipottico-deductivo).

* Lo que importa en la resolucin es el mtodo seguido, ms que el con-tenido al que se refiere el problema.

* La organizacin docente del aula suele basarse en el trabajo individalizado o de pequeo grupo.

* Se acenta el carcter prctico y creativo del problema.

* El resultado obtenido en el problema se interpreta normalmente en trminos de descubrimiento (p. ej., la ley del pndulo).


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Modelo constructivista.

La revolucin en la enseanza de las Ciencias que supuso el movimiento de renovacin que se ha englobado bajo la denominacin de Modelo por Descubrimiento, si bien tuvo los efectos positivos de prestar su atencin a este dominio didctico y favorecer su despegue, comenz a entrar en crisis al coincidir con movimientos sociales y polticos que ponan en entredicho el papel idealizado de la Ciencia y la Tecnologa en el mundo actual; a ello se unieron otros factores de tipo prctico como las dificultades de compatibilizar las exigencias metodolgicas y materiales del modelo con el cumplimiento de los programas escolares o las limitaciones presupuestarias destinadas a la enseanza pblica. Tales hechos, junto con otros factores de carcter extrnseco o intrnseco, fueron abonando el terreno del cambio de paradigma en pos del surgimiento de todo un movimiento de renovacin que se ha venido a englobar bajo el paraguas del denominado Modelo Constructivista.

1. Caractersticas

El movimiento didctico que aqu nos ocupa, podra ser contemplado desde una triple perspectiva, fruto del intento de responder a tres preguntas clave en todo proceso de enseanza-aprendizaje:

a) Qu sabe el alumno?

b) Cmo aprende?

La literatura educativa ha abundado en la descripcin de dichos co-nocimientos previos sobre un gran nmero de tpicos cientficos (vase, por ejemplo, Pfundt y Duit; 1994; Hierrezuelo y Montero; 1991), a los que ha denominado de muy diferentes formas (ideas previas, preconcepciones, ideas intuitivas, concepciones espontneas, marcos alternativos, etc.) y asignado distintas propiedades, algunas de las cuales podran ser:

* Se diferencian de un modo significativo de las contruidas por la Ciencia para describir los fenmenos naturales, variando desde aproximaciones groseras hasta claramente errneas o confusas.

* Poseen un carcter implcito, slo activadas por el sujeto cuando se le enfrenta a situaciones que inducen a su utilizacin.



* No suelen variar sustancialmente entre sujetos de contextos socioculturales diversos.

* Son profundamente resisitentes al cambio con la edad y la instruccin.

* En determinados casos se ha comprobado una cierta analoga con la evolucin experimentada por los conceptos cientficos en su devenir histrico.

La primera consecuencia que se deriva de este conocimiento previo dotado de estas propiedades es que evidencia una situacin harto preocupante, tanto desde el punto de vista didctico como social, puesto que una lectura rpida de tal situacin nos enfrenta a una sensacin de prdida de tiempo, esfuerzo, recursos econmicos, que no han conseguido un aprendizaje real por parte de los alumnos de los cursos de Ciencias. Una segunda consecuencia sera que, no slo resulta f rustan te la esterilidad de la enseanza oficial, sino que ese conocimiento previo acta como un profundo obstculo para el nuevo aprendizaje.

No menos inters posee el intento de explicar la naturaleza de tales concepciones espontneas, aunque la tarea presenta una complejidad enorme por cuanto interviene, no slo la informacin recibida por los individuos, sino tambin el procesamiento que efectan sobre la misma. De cualquier modo no es difcil aventurar un mltiple origen para tal conocimiento:

* Intrnseco, debido a factores intelectuales de los individuos (por ejemplo, nivel de desarrollo cognitivo, estilo cognitivo, metaconocimiento, etc.) y actitudinales (atencin prestada a determinada informacin).

* Extrnseco, que abarcara desde el propio conocimiento escolar hasta el proporcionado por los medios de comunicacin de masas.

Asimismo habra que mencionar la capacidad individual de establecer analogas entre los contenidos desconocidos y los conocidos con ante-rioridad (Pozo y col., 1991).

Por ltimo, cabra detenerse en los mecanismos que pueden conducir a la identificacin de ese conocimiento previo, es decir, a los instrumen-


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tos de diagnstico. En general, se han utilizado las clsicas herramientas evaluativas tales como los tests de eleccin mltiple o ms restringidos como las entrevistas individuales, obtenindose una informacin que indudablemente depende, no ya slo del propio instrumento, sino del contexto de la tarea que se requiere resolver (Marn; 1995), lo que aade, si cabe, ms incertidumbre a los resultados obtenidos.

b) La segunda interrogante debiera poseer una respuesta dentro del mbito psicolgico, aunque se dista an mucho de poder resolverla de un modo satisfactorio, recurriendo a la elaboracin de modelos que avanzan hiptesis explicativas sobre cmo se genera el aprendizaje de los alumnos.

Desde la ptica constructivista se ha recurrido a distintas teoras psico-lgicas, especialmente las relativas a los trabajos de Piaget y Ausubel, toma-dos de un modo bastante literal, o se han reelaborado mediante modelos que han intentado explicar la gnesis del denominado cambio conceptual, esto es, concibiendo el aprendizaje del alumno como la evolucin desde sus con-cepciones iniciales hasta las concepciones cientficas. Algunas de ellos son debidas a Hewson (1981), Posner (1982), Osborne y Wittrock (1983) o Pozo (1987).

c) La tercera pregunta que se desea responder ha sido la vertiente delmodelo ms descuidada, lo que cabe comprender debido a su juventud. Conella se pretendera contrastar las previsiones del modelo deducidas de lasrecomendaciones de los autores de aportaciones en los dos apartados ante-riores (Perales; 1988, fig. 1) con su viabilidad en las aulas. Hay que recono-cer, no obstante, el esfuerzo realizado durante los ltimos aos en esta direc-cin y los resultados logrados que han sido informados en la literatura, ensu mayora favorables a la consecucin del cambio conceptual buscado. Ellono implica la existencia de un consenso en torno a cmo debiera articularsela instruccin, sino slo en los objetivos que se desean alcanzar, lo que posi-bilita una gran disparidad de metodologas que van, desde la enseanzatransmisiva compatible con la psicologa ausubeliana, a la metodologa porinvestigacin sobre la que se incidir seguidamente.


* Los problemas deben jugar un papel esencial en el aprendizaje con-ceptual.



* Su enunciado y resolucin deben estar conectados con la experiencia previa del sujeto (p. ej., problemas del entorno prximo).

* El objetivo fundamental del problema ser facilitar el cambio conceptual:

- Articulando el propio alumno sus ideas previas (el problema como diagnstico).

- Contrastando sus ideas previas con la explicaciones cientficas (el pro-blema como actividad para el cambio conceptual).

- Aplicando las nuevas ideas (el problema como consolidacin del cam-bio conceptual).

* En una extensin de la nocin de cambio conceptual, tambin debera servir la resolucin de problemas para un cambio de estrategias o metodolgico, desde las espontneas puestas de manifiesto habitual-mente por los alumnos, a las heursticas ms propias del mbito de resolucin cientfica.

Modelo por investigacin.

Durante los ltimos aos, en un intento de salvar algunos de los in-convenientes y limitaciones de los presupuestos constructivistas ya ex-puestos y, por otra parte, recuperar los elementos ms positivos del Modelo por Descubrimiento, viene abrindose paso el Modelo por Investigacin (Gil, 1993).

1. Caractersticas

Segn ste, la actividad docente debera integrar las pautas de trabajo que tienen lugar en la investigacin cientfica habitual y que han permitido, en buena medida, alcanzar el nivel de desarrollo que hoy da la Ciencia ostenta. Esto no supone someterse a los rgidos patrones que se han intentado atribuir al mtodo cientfico en la Epistemologa tradicional sino, como se ha adelantado, extraer algunas caractersticas mnimas de este quehacer investigador:

* La investigacin se plantea sobre problemas significativos para el grupo de trabajo, ya sean de carcter terico o prctico.



* El investigador novel trabaja bajo la direccin y supervisin del in-vestigador principal.

* La labor investigadora implica recurrir a distintas fuentes: explicaciones del investigador principal, bsqueda y consulta de bibliografa, entrevis-tas, visitas, etc., as como poseer habitualmente una dimensin prctica: diseo de dispositivos experimentales, calibrado de los mismos, recogida y tabulacin de datos, utilizacin de paquetes estadsticos, etc.

* La investigacin est orientada por unas hiptesis derivadas de in-vestigaciones previas o de la fase informativa y que habrn de con-trastarse.

* El informe final de la investigacin debe ser evaluado frente a expertos externos al grupo (tribunales de tesis doctorales, editores y asesores de revistas, etc.).

Estas caractersticas no pueden ser naturalmente extrapoladas de un modo mimtico al campo didctico, dadas las notables diferencias que separan a uno y otro mbito de actuacin, pero s es posible extraer algunas consecuencias aplicadas de notable inters:

* La enseanza-aprendizaje de la Ciencia se convierte en una actividad con unos objetivos claros y explcitos para los alumnos, en la medida en que se intentan resolver problemas significativos para ellos, ya sea en razn de sus conocimientos previos, peso social, potencialidad para explicar otros fenmenos, etc.

* Este modo de trabajo aproxima al alumno al quehacer cientfico normal y, por tanto, destierra el modelo didctico tradicional consistente en presentar la Ciencia como un contenido esttico y cerrado.

* Sirve de aglutinante para el aprendizaje de las tres dimensiones bsicas del conocimiento: conceptos (leyes, teoras, principios), procesos (destrezas y habilidades) y actitudes (normas, creencias, valores, hbitos), de un modo natural y dinmico.


* La Ciencia se considera como un empresa fundamentada en la resolucin de problemas.



* El problema representa el ncleo de la investigacin, lo que implica que la enseanza ha de plantearse en torno a interrogantes cuya respuesta ha de ser investigada.

* La resolucin de problemas se convierte as en ocasin para el cambio conceptual, el aprendizaje de procesos y la adquisicin de actitudes derivadas de la propia investigacin.

* La resolucin de problemas difuminara las diferencias entre las acti-vidades docentes clsicas: clases tericas, clases de problemas y ex-periencias de laboratorio.

* En esa lnea, la resolucin de problemas englobara esencialmente y, bajo la direccin del profesor, el trabajo individual, el grupal y la co-municacin de los resultados.

CMO MEJORAR EL PROCESO DE RESOLUCIN DE PROBLEMAS EN EL AULA?

No es fcil dar una respuesta unvoca a este interrogante, pero s se pueden aportar algunas propuestas que salven los defectos clsicos co-mentados con anterioridad, lo que abordaremos en funcin de la variable sobre la cual se puede actuar:

Naturaleza del problema.

Deberan combinarse, en una proporcin adecuada, problemas de aplicacin directa (ejercicios) para la verificacin de leyes, clculos matemticos, unidades, etc.; problemas cuantitativos de una mayor com-plejidad; y problemas cualitativos que implican habitualmente la inter-pretacin cientfica de fenmenos naturales y contemplando asimismo la inclusin de problemas abiertos (con ms de una solucin y con un carcter creativo).

Enunciado del problema.

Este debera ser expresado con un lenguaje fcilmente comprensible para los alumnos e incluyendo las explicaciones adicionales, verbales y



grficas adecuadas. Asimismo, deberan graduarse los datos o pistas precisas para el hallazgo de la solucin de un modo decreciente. En cualquier caso los problemas deberan estar referidos a fenmenos reales y con datos verosmiles.

Metodologa de resolucin del problema.

Naturalmente, el xito de la resolucin de problemas depende de dis-tintas variables que afectan, tanto al problema en s, como al solucionador, al instructor y al contexto de la resolucin. Por consiguiente, resulta difcil y arriesgado prescribir recetas mgicas para el logro de dicho xito, aunque s podemos enunciar algunas recomendaciones de carcter genrico:

* La resolucin de problemas debe ser afrontada, preferentemente, de un modo individual o de pequeo grupo, resultando bastante estriles las resoluciones pasivas y colectivas o su lectura simple a travs de los libros de problemas.

* No debe olvidarse que la mejor garanta de xito para resolver correc-tamente problemas es un profundo conocimiento terico.

* La resolucin de problemas en los distintos tpicos cientficos debera ser enmarcada en procedimientos de carcter lo ms general posible (por ejemplo, dentro de la Dinmica a travs de los Principios de Newton), evitando recurrir a resoluciones esencialmente especficas de cada problema, lo que puede producir entre los alumnos una reaccin desalentadora al pensar que la Ciencia es incapaz de disponer de procedimientos de resolucin generales.

* De forma colectiva, el profesor puede prescribir y ensayar algunas secuencias de trabajo, cuyo origen hay que hallarlo en los trabajos de Polya (1945) y que hemos adaptado del modo siguiente (Perales, 1994):

I. Informacin previar.Informacin previar.Informacin previar.Informacin previar.

* Leer detenidamente el enunciado y anotar las dudas o posibles inter-pretaciones del mismo.



* Escribir los datos, las incgnitas y las condiciones previstas en los apartados del problema.

* Utilizar un sistema de unidades coherente, haciendo para ello los cam-bios de unidades pertinentes.

* Preguntarse sobre las partes de la materia que estn implicadas en la resolucin.

II. Elaboracin de un plan de resolucin.Elaboracin de un plan de resolucin.Elaboracin de un plan de resolucin.Elaboracin de un plan de resolucin.

* Tratar de materializar la informacin suministrada, por ejemplo, uti-lizando la representacin grfica.

* Escribir los conceptos bsicos que estn implicados.

* Compararlo con otros problemas ya resueltos con anterioridad.

* Establecer las hiptesis precisas para la resolucin.

* Reproducir las ecuaciones que deberan ser utilizadas e identificar las magnitudes presentes con los datos de que se dispone.

* En caso de no conocer la resolucin, acometer un problema ms sencillo dejando constancia de las hiptesis introducidas para ello.

III. Resolver elproblema.Resolver elproblema.Resolver elproblema.Resolver elproblema.

* Resolver las ecuaciones.

* Resaltar la solucin o soluciones del problema con sus unidades per-tinentes.

IV. Revisin del proceso.Revisin del proceso.Revisin del proceso.Revisin del proceso.

* Verificar el proceso seguido: ecuaciones, clculos matemticos, solucin, unidades...

* Si se cree que existen otras formas alternativas de resolucin, enun-ciarlas.

LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS EN LA DIDCTICA..


Cmo acometer la resolucin de problemas por investigacin?

Existen dos formas alternativas de conseguirlo: convirtiendo los pro-blemas cuantitativos en actividades abiertas o problema tizando la actividad de enseanza-aprendizaje. Comentmoslas brevemente:

* En el primer caso, se trata de transformar los enunciados de los ejercicios o problemas cuantitativos en problemas cualitativos que induzcan a abordar su resolucin como pequeas investigaciones, dotando, asimismo, al problema de una mayor significacin para el alumno. As, por ejemplo, algunos problemas habituales de cinemtica del punto mvil podran reconvertirse en problemas cotidianos como el siguiente: Vamos Vamos Vamos Vamos a afra vesar una calle de circulacin rpida y vemos venir un coche: pasamos o a afra vesar una calle de circulacin rpida y vemos venir un coche: pasamos o a afra vesar una calle de circulacin rpida y vemos venir un coche: pasamos o a afra vesar una calle de circulacin rpida y vemos venir un coche: pasamos o nos esperamosnos esperamosnos esperamosnos esperamos7777. . . . (Gil y col., 1993).

* En segundo lugar, es el propio problema el que debe guiar toda la accin didctica, con lo que la triloga teora-trabajos prcticos-problemas queda diluida en el objetivo comn de investigar la resolucin del problema planteado. A este planteamiento responde la siguiente propuesta:

El aislamiento acstico y trmico es un factor esencial para la caliEl aislamiento acstico y trmico es un factor esencial para la caliEl aislamiento acstico y trmico es un factor esencial para la caliEl aislamiento acstico y trmico es un factor esencial para la calidad de una dad de una dad de una dad de una vivienda y para el ahorro energtico. Qu factores y materiavivienda y para el ahorro energtico. Qu factores y materiavivienda y para el ahorro energtico. Qu factores y materiavivienda y para el ahorro energtico. Qu factores y materiales permiten les permiten les permiten les permiten optimizarlo?optimizarlo?optimizarlo?optimizarlo?

En uno y en otro caso la enseanza podra organizarse siguiendo los planteamientos del modelo didctico por investigacin al que aludimos an-teriormente, aunque, naturalmente, exigira un estimable grado de dedica-cin personal, temporal, material, ... Una propuesta viable sera el que los alumnos desarrollaran la investigacin de problemas abiertos durante el trascurso del ao acadmico, de un modo paralelo a las clases habituales y estableciendo un proceso tutorial del profesor para su seguimiento.

CMO EVALUAR EL APRENDIZAJE MEDIANTE LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS?

Para finalizar, quisiramos referirnos al papel de la resolucin de pro-blemas en la evaluacin del aprendizaje. En este sentido, no debe resultar una excepcin este elemento didctico dentro de los nuevos aires que



tambin soplan para la evaluacin y que la han enriquecido de modo notable, hacindola pasar desde un instrumento coercitivo a un potente impulsor del aprendizaje. Vamos a ir proponiendo distintas formas de utilizar la resolucin de problemas en el contexto de los diferentes modos de evaluacin que se vienen manejando en la literatura educativa:

Evaluacin inicial.

Los problemas se conciben aqu como un medio de diagnstico de los conocimientos y habilidades previas de los alumnos, para lo cual seran tiles los problemas cualitativos centrados en situaciones cotidianas o significativas para los alumnos.

Evaluacin formativa.

Los problemas son considerados como instrumento de aprendizaje du-rante el proceso de instruccin, en cuyo caso sera deseable utilizar proble-mas de distinta naturaleza con el fin de satisfacer distintos objetivos instruc-tivos: problemas cualitativos/cuantitativos, cerrados/abiertos.

Evaluacin sumativa.

Los problemas se entienden como controles del aprendizaje. Eviden-temente su nmero debe ser limitado dado el escaso tiempo con que se dispone para las pruebas; por ello los problemas han de ser cuidadosamente seleccionados en cuanto a ciertas variables, tales como la claridad del enunciado, la renuncia a problemas-tipo, la valoracin preferente del proceso de resolucin sobre la obtencin de una solucin correcta o la relajacin del ambiente de examen. Asimismo se har especial hincapi en la discusin y revisin posterior de los problemas solucionados por parte de los alumnos. Tampoco debera descartarse el permitir resolver determinados problemas haciendo libremente uso de material de consulta por parte de los alumnos.

Evaluacin criterial.

A fin de poder integrar este nuevo enfoque evaluador se deben establecer previamente a la realizacin de las pruebas establecidas los

LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS EN LA DIDCTICA.


criterios de calidad de las respuestas previstas, de acuerdo especialmente con los objetivos instructivos que se planteen (expresin correcta de las unidades, representacin grfica de los fenmenos, elaboracin de hiptesis, etc.).

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Documents

Pozo y Cols