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C:SEOOc,:J0O 7:x::)99 Qp t. j T !--,<~ ·--:..._)···...,) ZJ-Z.. INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY UNIVERSIDAD VIRTUAL DE MOl\'TERREY le D Íl l' rli id ad \' ( r I U a 1 ESTRATEGIAS PARA EL DESARROLLO DE HABILIDADES LÓGICO MATEMÁTICAS EN TERCER GRADO DE SECUNDARIA PROYECTO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OBTENER EL TÍTULO DE: MAESTRO EN EDUCACIÓN AUTORES: NORMA ANGÉLICA ISLAS BAEZA ROCÍO PANIAGUA GUZMÁN OTON FERNANDO CRUZ COLIN ASESOR: MAESTRA MARÍA TERESA ESQUIVIAS SERRANO Toluca, México Mayo 2003 Estrategias para el Desarrollo de Habilidades Lógico Matemáticas en Tercer Grado de Secundaria Proyecto presentado por: NORMA ANGÉLICA ISLAS BAEZA ROCÍO PANIAGUA GUZMÁN OTON FERNANDO CRUZ COLIN Ante la Universidad Virtual del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey como requisito para obtener el título de: Maestro en Educación Mayo 2003 11 RESUMEN En el presente trabajo, se proponen actividades enfocadas al desarrollo de habilidades lógico matemáticas para favorecer el aprendizaje significativo de contenidos de matemáticas y física en alumnos de tercer grado de secundaria. Para ello se realizó un examen escrito a manera de diagnóstico a fin de tener un punto de partida, así mismo; se aplicaron una serie de actividades, (problemas matemáticos) acordes a su edad y habilidades, donde todos los actores educativos participaron activamente en la resolución de problemas. Los problemas seleccionados se aplicaron durante 12 clases, por último se efectuó un examen final para de verificar el avance de los estudiantes, y se elaboró una guía de trabajo para los maestros interesados en el tema. 111 ÍNDICE TEMÁTICO Página RESUMEN ... ........ .................................. ................ iii INTRODUCCIÓN ................... ................................ vii 1. ANÁLISIS DE LA REALIDAD ............................ 1 1.1 Características de la comunidad ..... ...... 1 1.2 Características de la escuela ................ 2 1.3 Características de los alumnos ....... ....... 3 1.4 Descripción del trabajo docente en la escuela ... ..................... ......... ............ 4 1.5 Realidad académica de los alumnos .... ................. ...................... 6 2. MARCO TEÓRICO ...................................... ..... 8 2.1 El ambiente de aprendizaje ................... 8 2.2 Las matemáticas y su relación con otras asignaturas ...... ........... ............. .... 9 2.3 Qué son las habilidades ....................... 9 2.4 Estilos de aprendizaje ....... .................... 11 2.5 Estilos de enseñanza ............................ 13 2.6 Estrategias de enseñanza .................... 15 2.7 Estrategias para desarrollar habilidades lógico matemáticas ............ 16 2.8 Ambientes de aprendizaje .................... 18 IV 2.9 Confianza en sus procesos cognitivos y motivación para aprender ................. 20 2.1 O Desarrollo de habilidades lógico matemáticas .............................. 21 2.11 Investigaciones sobre el tema ............ 23 3. JUSTIFICACIÓN ............... ................................ 26 3.1 El Plan y Programas de Estudios .... .... ......... .......................... 26 3.2 El programa de estudios ....................... 27 3.3 Porque se va a implementar el proyecto ............................................ 29 4. OBJETIVOS DEL PROYECTO ......................... 31 4.1 Objetivo general ............... .................... 31 4.2 Objetivos particulares ........ ........ ........... 31 5· CARACTERÍSTICAS DE LOS USUARIOS DEL PROYECTO .................................... .......... 32 6. DISEÑO DE LA PROPUESTA ........................... 34 6.1 Diseño instruccional del proyecto .......... 34 6.1.1 La solución de problemas ..... ......... 38 6.2 Metas y objetivos de aprendizaje .......... 39 6.3 Contenido temático ................. .............. 41 6.3.1 Estrategias para solucionar problemas .............................................. 42 6.4 Actividades de aprendizaje ................... 44 V 6.5 Evaluación (prueba piloto) ..................... 46 6.6 Desarrollo de materiales del proyecto ... 60 7. ANÁLISIS DE LA PROPUESTA ........... ........ ..... 98 8. CONCLUSIONES .... ................... ....................... 102 9. RECOMENDACIONES ...................................... 104 1 O. CRONOGRAMA Y RECURSOS ..................... 105 11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................. 107 12. ANEXOS ..... ................ ........ ............................. 110 VI INTRODUCCIÓN El aprendizaje en las asignaturas de Física y de Matemáticas, siempre ha sido difícil para los estudiantes de secundaria, las razones pueden ser diversas, entre las más comunes está la falta de conocimientos previos requeridos para trabajar con el nivel de los programas curriculares, así como a la escasa atención para fomentar el desarrollo de las habilidades lógico matemáticas. Con este trabajo se pretende que mediante la implementación de diversas estrategias, tales como; la resolución de problemas, el cálculo mental, la seriación y el tratamiento de la información, se propicie en los estudiantes de tercer grado de secundaria, el desarrollo de habilidades lógico matemáticas, a fin de beneficiar el aprendizaje en las asignaturas de Física y Matemáticas, esto a través de la resolución de problemas en donde apliquen estrategias generadas por ellos mismos con ayuda de su maestro. Es de reconocer que lo relacionado con los conocimiento:, previos está fuera del alcance de esta propuesta, pero en cuanto al interés que se genere en los estudiantes hacia las asignaturas referidas, será impulsado con la práctica frecuente de ejercicios que favorezcan el desarrollo de habilidades lógico matemáticas. Vil 1. ANÁLISIS DE LA REALIDAD 1.1 Características de la comunidad La institución educativa donde se realizó la implementación del proyecto es la Escuela Secundaria Técnica Industrial y Comercial No. 14 "Julián Díaz Arias", la cual se encuentra en la parte noroeste de la cabecera municipal de San Miguel Chapultepec, Méx., su dirección es calle de los Constituyentes SIN, esquina con la calle de los Libertadores. El municipio de Chapultepec se localiza en el Estado de México al sur de la ciudad de Toluca, a 15 km por la carretera a Santiago Tianguistenco. Según datos del INEGI (Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática) publicados durante el año 2000, este municipio cuenta con una superficie de 11.82 km2 y está habitado por 5 735 personas, de las cuales 2 743 son hombres y 2 992 mujeres, del total de población 1 090 personas se encuentran en posibilidades de cursar la educación básica, es decir con una edad de 6 a 14 años, de estos asisten a la escuela el 95.77% La población económicamente activa está constituida por 2 013 individuos, de los cuales únicamente 26 están desempleados, y contrariamente a lo que se pudiera pensar, la actividad productiva a la que más se dedica la gente, es el trabajo en la industria manufacturera con un 31.95%, en segundo lugar le sigue el comercio, con el 15.04%, y en tercer lugar a actividades relacionadas con el sector agropecuario, que ocupa al 13.42%, el resto se distribuye en la industria de la construcción, la eléctrica y otras. Las familias se componen de cinco miembros en promedio más sin embargo, la tendencia es de cuatro, siendo la tasa global de fecundidad 3.4004 la cual es superior en un 25.31 % al promedio estatal. La mayor parte de la gente que vive en este municipio, es originaria del Estado de México, 4 898 habitantes, y 837 llegaron de otro lugar, destacándose el Distrito Federal con 331 personas. En cuanto a los servicios de salud, en la comunidad se cuenta con dos clínicas del Instituto de Salud del Estado de México, las cualesdan servicio a 2 748 habitantes que no son derechohabientes a instituciones como el IMSS, ISSSTE u otras. Respecto a la vivienda, en el municipio existen 1 183 casas habitadas con un promedio de 4.9 personas por cada una de ellas; del total de hogares, el 97.7% cuenta con servicio de agua potable, el 90.6% tiene drenaje y el 98.9% tiene energía eléctrica. La religión predominante es la católica con 4 789 creyentes mayores de cinco años. 1.2 Características de la escuela La Escuela Secundaria Técnica Industrial y Comercial No. 14 "Julián Díaz Arias" se fundó en el año de 1978 por iniciativa de los habitantes y autoridades Municipales, instalándose en el edificio que se había reservado para la escuela de Artes y Oficios de la localidad. Actualmente cuenta con una superficie de 7 hectáreas de las cuales, 24,670 m2 son construcción y lo demás son áreas verdes y deportivas. Se tiene ocho naves en donde se ubican diferentes servicios tales como: área administrativa, sala de mecanografía, aulas, laboratorio, taller de electricidad, taller de mecánica, canchas deportivas (Consultado en planos otorgados por el Comité de Instalaciones Educativas). Se trabaja en el turno matutino, y para alojar a los estudiantes se dispone de nueve aulas, tres para primer grado, tres para segundo y tres para tercero. Al ser una Escuela Secundaria Técnica, se da importancia a las actividades relacionadas con las tecnologías, y para ello se imparten ocho horas a la semana de talleres. 2 Para cubrir las necesidades académicas se tiene una plantilla de 33 profesores en funciones incluyendo: directivo, subdirector, secretario escolar y orientadores; también cuenta con dos secretarias para apoyo administrativo y cinco personas dedicadas a labores de intendencia, mantenimiento y cuidado nocturno de las instalaciones educativas. Cada año se promueven y estructuran organismos de apoyo como: Sociedad de Padres de Familia, Consejo Técnico Escolar, Academias de asignatura, Sociedad de Alumnos y Comisiones Permanentes (Consultado en el documento del Plan Institucional). 1.3 Características de los alumnos A la institución educativa asisten 370 jóvenes en los tres grados (ciclo escolar 2002-2003), la distribución de los alumnos en las aulas corrió a cargo de las orientadoras, quienes aplicaron los test OTIS y COBAPRI, y a partir de los resultados obtenidos, los estudiantes fueron integrados a sus respectivos grupos, para que de esta manera sean más homogéneos. Estos test, también se aplican a los niños que van a ingresar a primer grado antes de iniciar el ciclo escolar. De acuerdo a documentos encontrados en los expedientes de los estudiantes y la consulta del libro de inscripción de la institución, se logró saber que el 25% de los alumnos vive con un solo padre o sin ninguno de ellos, sin embargo en un 98% siempre tiene a un adulto que se hace responsable de su educación y necesidades. Las familias de los estudiantes son de bajos recursos económicos y según la clasificación de Kong (1999) el 35.5% son alumnos pertenecen a clase social baja (trabajadores manuales sin cualificar), el 61 % a clase trabajadora (semicualificada) y sólo un 3 % son de clase media (trabajadores no manuales y profesionales). 3 En tercer grado se tienen 107 estudiantes distribuidos en tres grupos, de estos el 50% son mujeres. 1.4 Descripción del trabajo docente en la escuela Como se mencionó anteriormente, en la escuela de referencia trabajan 33 profesores en un solo turno (matutino), de ellos el 60% laboran en otras instituciones en el mismo turno o en el vespertino. La preparación profesional de los docentes es diversa y se tiene 19 maestros con preparación profesional a nivel licenciatura, 3 con maestría y 11 cuentan con educación media básica o normal elemental, del total de profesores, cuatro han permanecido más de 20 años de servicio en la institución, los demás se han estado incorporando durante los últimos 7 años. La observación del trabajo docente permite percibir que la institución vive un ambiente de tranquilidad y respeto, en donde cualquier idea o posibilidad de cambio causa desajustes y resistencias. Los directivos tratan las problemáticas de manera particular sin involucrar ni alterar el orden de las normas ocultas de las que se disfrutan. Existe un grupo de profesores (los de mayor antigüedad) que se mantiene bien organizado y estructurado para no permitir que algo altere las dinámicas, estos docentes tienen gran ingerencia en las decisiones institucionales y proyectos educativos dejando entrever su poder. Los directivos no intervienen más haya de sus conceptos de educación y disciplina así como los requisitos administrativos en donde se ve envuelto el docente. Las prácticas educativas se reconocen como tradicionales, aunque en reuniones oficiales y talleres de actualización los docentes discuten y comentan actividades y estrategias que llaman constructivistas; por su parte la comunidad reconoce el trabajo 4 de los docentes y lo aprueba, sólo interviene cuando los profesores faltan o se presenta alguna situación problemática. El alumno llega a primer grado inquieto, curioso, intrépido, ansioso de descubrir una nueva etapa de su vida, los docentes se esfuerzan por lograr grupos homogéneos en conductas y trabajos; cuando estos llegan a tercer grado, conocen perfectamente las dinámicas de las clases y a sus maestros porque la mayoría de ellos ya les había impartido alguna otra asignatura. Las orientadoras son las responsables de canalizar y organizar actividades extracurriculares, el docente se concentra en su asignatura con la libertad de elegir su práctica educativa. La evaluación es controlada por la dirección, el subdirector se encarga de revisar los proyectos de examen (test), estos se reproducen para aplicarse a los alumnos en fecha y hora establecida de antemano. Cuando algún maestro no cubre el requisito puede presentar un proyecto de evaluación, que deberá antes ser aprobado por la subdirección escolar. El "maestro poco eficaz" ante directivos y docentes es aquel que no mantiene orden y silencio en su aula, el llamado "control de grupo" es fundamental. Lo anterior fomenta que se dé poca atención en lo que pasa en el aula, en la relación alumno- conocimiento-aprendizaje; el concepto de aprendizaje que perdura es el memorístico, reproductivo y acumulativo; se ha notado que las clases se distinguen por salones silenciosos, grandes dictados y cuestionarios. 5 1.5 Realidad académica de los alumnos La escuela es la institución más importante de la localidad, se dice entre los padres de familia lo "buena escuela" que es. Para estudiar llegan alumnos de otros pueblos que tienen sus propias secundarias pero eligen esta por estricta y dedicada al trabajo. Los .alumnos al terminar la secundaria en un 87 % (encuesta del año 2002 a alumnos de 3º año realizada por la profesora de Física) deciden entrar a nivel medio superior, eligiendo carreras técnicas en su mayoría. Algunos alumnos se arriesgan a la educación universitaria en la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM), pero de 100 alumnos solo pasan el examen dos o tres, los estudiantes que no pasan el examen de selección a la universidad tiene la opción de entrar a preparatorias particulares, pero como la mayoría no puede pagar las mensualidades, prefieren estudiar carreras técnicas a nivel medio superior Por la poca demanda de las escuelas técnicas en la localidad, la captación de jóvenes es total, en donde son recibidos con agrado pues los maestros mencionan que los estudiantes egresados de esta institución llegan con el mejor nivel académico de todos sus alumnos. Desde una percepción personal, los alumnos no logran alcanzar el desarrollo de habilidades necesarias para acceder a la Universidad por carecer de herramientas necesarias para facilitar la construcción de estosprocesos. Los docentes se preocupan por trabajar con contenidos como productos terminados y no como procesos generadores. 6 Los estudiantes que logran entrar a la Universidad son aquellos que están en ambientes ricos de estímulos e información, pero hay que aceptar que esto viene del entorno familiar y cultural. 7 2. MARCO TEÓRICO 2.1 El ambiente de aprendizaje Parte importante en la aplicación de este proyecto fue buscar la meiora del ambiente donde se lleva a cabo el proceso de enseñanza aprendizaje, lo cual implica, una vez analizadas tanto las características del entorno escolar como las del estudiante, así como contar con una buena planificación de la clase desde el punto de vista técnico pedagógico, que el maestro propicie un ambiente, tanto dentro como fuera del aula, a fin de motivar el aprendizaje de los alumnos, para ello debe procurar que el salón tenga condiciones que permitan la concentración de los estudiantes en sus actividades, así como el buen estado de la ventilación, la iluminación y las bancas. Otro elemento de apoyo, es la comunicación con cada uno de los jóvenes, pues con ella se fomenta la confianza hacia el maestro y entre los estudiantes (González y Flores 2000). Esto significa que el maestro se interese por sus alumnos para comprender como se sienten, cuales son sus necesidades e inquietudes, es como mencionan Eggen y Kauchack (2001, p.49) "difícil ser un docente verdaderamente eficaz sin interesarse por los alumnos", está claro que los estudiantes perciben el clima emocional, el cual está directamente vinculado con un bajo rendimiento (Soar y Soar, 1978, en Diaz-Barriga y Hernández 2002).De esta manera, se considera que el buen maneio del ambiente de aprendizaje fomentará la adquisición y el desarrollo de habilidades lógico matemáticas en los alumnos. En resumen para crear un ambiente propicio para el aprendizaje significativo es necesario tener las siguientes características: Entusiasmo, modelización, calidez y empatía, así como expectativas positivas (Eggen y Kauchak , 2001, p. 264 y Diaz- Barriga y Hernández, 2002 p. 69) 8 2.2 Las matemáticas y su relación con otras asignaturas. Uno de los propósitos de este proyecto consistió en buscar el desarrollo habilidades lógico matemáticas en estudiantes de tercer grado de secundaria, como apoyo al aprendizaje de Matemáticas y de Física, lo cual pudiera considerarse poco acertado, pero es necesario aclarar que los contenidos académicos se tratan de tal manera que se relacionan unos con otros, de esta forma el aprendizaje y desarrollo de habilidades en una asignatura, en este caso matemáticas, favorece el aprendizaje en otras pues los estudiantes se apoyan en ellas para entender diferentes temas; así por ejemplo, el dominio de fracciones y sus operaciones, se aplican en física pues muchas fórmulas y unidades se representan de esta manera. Los fundamentos de álgebra se relacionan con la asignatura de química, donde se manejan operaciones algebraicas cuando se tratan los temas de formación de compuestos con valencias positivas y negativas; también existe relación con la física, cuando se hace uso de fórmulas para resolver problemas con escalas de temperatura con grados bajo cero o negativos; el manejo de ecuaciones, permite entender contenidos de la asignatura de física como la concentración molar, las escalas de temperatura, carga eléctrica, resistencia eléctrica, eficiencia de la Ley de Joule y longitud de onda. (SEP, 2000, p. 11 O, 112, 121,122) 2.3 Qué son las habilidades Aunque en la literatura se habla de habilidades y sus diferentes tipos, su definición es un tanto confusa y ésta se da, de acuerdo al contexto en el cual se pretende ubicar dichas habilidades, así por ejemplo; una habilidad consiste en la capacidad de actuar y se desarrolla gracias al aprendizaje, al ejercicio y a la experiencia. (Bruno, 1997), o bien desde el punto de vista de la Guía Didáctica para actividades de desarrollo en telesecundaria, las habilidades son actividades intelectuales y/o psicomotrices que 9 muestra el individuo para realizar tareas o resolver problemas en situaciones determinadas. (Ambriz, Gómez, et al, 2001, p. 17) Ahora bien, se puede tener habilidades de tipo cognitivo o del pensamiento y sociales. Las habilidades cognitivas permiten al individuo conocer rápidamente y resolver problemas no tan especializados como: hacer abstracciones, deducciones, manejo simbólico y describir un problema; así como, ordenar, dar nombres, priorizar, depurar, hacer pruebas, documentar, analizar, entender flujos, relaciones, conexiones, simplificar, generalizar, comparar, intercambiar y asociar, entre otras cosas (Rivera, 2003) Las habilidades sociales son aquellas aprendidas en el contexto social de las personas y se integran por el conjunto de comportamientos interpersonales que configuran su competencia social en todos sus ámbitos (Mendoza, Mendoza y Moreno, 1999. p. 12, 13), de esta forma, la adquisición de actitudes, valores y normas también se logra por la interacción del individuo con el grupo social al que pertenece y se hace de manera implícita, y su aprendizaje suele asociarse a procesos de modelado o de emulación (Pozo, 1999, p. 93, 94). Se espera que las habilidades se logren como operaciones cognitivas con tres características: (Doyle, 1983 en Díaz-Barriga y Hernández, 2002, p. 259) 1.- Tienen un conjunto específico de operaciones o procedimientos que se identifican. 2.- Pueden ser ilustradas con un número abundante y variado de ejemplos. 3.- Se desarrollan mediante la práctica. 10 Cuando se intenta desarrollar habilidades se plantea como metas a lé.lrgo plazo la automatización y la transfe:-encia (Díaz-Barriga y Hernández, 2002, p. 259) 2.4 Estilos cognitivo y de aprendizaje Cuando se enfrenta a un grupo escolar es posible visualizar la individualidad de cada alumno, a estas diferencias se les conoce como "estilos" y pueden clasificarse en: de carácter psicológico (motivación, emociones, atención y percepción), sociológico (cultura y contextual) e intelectual (creatividad, manejo de información, intuición y perspicacia) (Castañeda y López, 1992, citado en Lozano, 2001 ). La identificación de estos estilos es de gran ventaja a la hora de diseñar un ambiente de aprendizaje, los estilos que interesan a los docentes son los cognitivos y los de aprendizaje, estos suelen confundirse pero tienen diferencias, así los estilos cognitivos son predisposiciones en procesamiento de la información, percepción, recordar y la resolución de problemas; por su parte los estilos de aprendizaje son tendencias concientes donde intervienen emociones, sentimientos y comportamientos (Stmith citado en Lozano, 2001 ). A pesar de que los estilos cognitivos son predisposiciones pueden enseñarse; así mismo, los estilos de aprendizaje no son absolutos y es posible adaptarlos a situaciones diversas; tanto los estilos cognitivos como los de aprendizaje se interrelacionan entre sí porque están involucrados en todo manejo del pensamiento, procesamiento, almacenamiento y respuesta, ante los estímulos de la escuela y el medio. Existen varias corrientes en la estilística del aprendizaje: 1.- Procesamiento de la información 2.- Preferencias 11 3.- Personal 4.- Interacción social Estas corrientes intentan definir cada uno de los estilos según los autores (Lozano, 2001 ), las que se han considerado en este trabajo son las de: • Preferencia. Fleming, Milis (Visual, Kinestésico, Auditivo y Lecto-escrito) • - Y las de procesamiento de la información. Kolb y Greco (convergente, divergente, acomodador y asimilador). Para ubicar los diferentes estilos se hacen: inventarios, test, observaciones, entrevistas y análisis de tarea, cada una de ellas debe mostrar las tendencias de los grupos con respecto a sus estilos. Esto favorecerá la predicción de conductasy desempeños a la hora de planear, organizar y evaluar el proceso de enseñanza aprendizaje. El diseño de cursos debe considerar que "para enseñar las habilidades del pensamiento en su conjunto, se debe tener en cuenta estos cuatro aspectos: el estilo, el saber como, la carga cognitiva y las capacidades básicas" (Nikerson, Perkins y Smith, 1994, p. 73). Por último es necesario explicar que los estilos no son habilidades en sí mismas, son preferencias en el uso de habilidades que forman parte fundamental del desarrollo de las mismas (Lozano, 2001, p. 41 y Díaz-Barriga y Hernández, 2002 p. 233, 237). Los estilos de aprendizaje se pueden definir como las preferencias o tendencias utilizadas (estrategias) para aprender, las cuales son resultado de factores diversos, entre ellas podemos citar la motivación, la situación cultural y la edad. Existen tres formas de representar la información; visual, auditivo y kinestésico. Ahora bien, si se requiere fomentar el desarrollo de habilidades en los estudiantes, es de primordial 12 importancia tomar en cuenta el estilo de aprendizaje utilizado por cada uno de ellos; así como el conocimiento y manejo del mismo por el maestro; de esta forma la planificación de las actividades docentes en general, debe considerar un abanico de actividades donde se promueva el aprendizaje de todos los alumnos sin privilegiar algún estilo de aprendizaje en lo particular, en lugar de ello es preciso conocer el estilo de cada uno de los alumnos, que por otro lado esto es algo muy complicado, pues la educación se imparte de manera grupal y no personal, por esto resulta necesario que el docente prepare actividades de enseñanza tomando en consideración, las características de los tres estilos de aprendizaje (visual, auditivo y kinestésico) cada estilo de aprendizaje permite al estudiante desarrollar de manera muy particular, estrategias para aprender y según Winstein y Mayer, citados por González y Flores (2000, p. 95), dichas estrategias son las "acciones y pensamiento de los alumnos que ocurren durante el aprendizaje, las cuales, tienen gran influencia en el grado de motivación e incluyen aspectos como la adquisición, retención y transferencias." Los mismo autores siguen diciendo "la meta de cualquier estrategia particular de aprendizaje será la de afectar el estado motivacional y afectivo y la manera en la que el aprendiz selecciona, adquiere, organiza o integra nuevo conocimiento" (González y Flores, 2000, p. 95), y es tarea del profesor; guiar, enlazar, promover y organizar actividades para conducir a los estudiantes hacia procesos superiores en su aprendizaje. 2.5 Estilos de enseñanza Los docentes sustentan su tarea educativa en lo que entienden por aprendizaje, la práctica se va a definir por su organización teórica sobre compresión, pensamiento, aprendizaje y su facilitación. Estas ideas o teorías de los docentes sobre el aprendizaje 13 provienen de elementos culturales adquiridos durante su vida, Pozo ( 1999, p. 30) dice "el aprendizaje de la cultura acaba por conducir a una cultura del aprendizaje determinada". Entonces la cultura será determinante en el cómo se entiende y cómo se aprende. Por otro lado, la cultura también exige a los alumnos no solo aprender contenidos sino también desde el contenido (González y Flores, 2000), actualmente se vive una cultura donde el manejo de información nos encamina a una sociedad del conocimiento. Esta prisa en el desarrollo de contenidos, aprendizajes y habilidades, nos lleva a la búsqueda genuina de alternativas de enseñanza y a la explicación de cómo se logra aprender y desarrollar ciertas habilidades. Las prácticas educativas que van a facilitar estos procesos deben ser innovadoras y asignadas con un previo diagnóstico de la realidad. Según Pozo (1999, p. 73). "se trata también de generar una nueva cultura del aprendizaje a partir de nuevas formas de instrucción. Se trata de que los maestros organicen y diseñen sus actividades teniendo en cuenta no sólo cómo aprenden sus alumnos, sino sobre todo, cómo quieren que aprendan sus alumnos". La cultura de las prácticas tradicionales creía que "el aprendizaje es como un proceso en el que se recibe información de manera pasiva. Desde esta postura se ha asumido que el contenido es un paquete a ser enseñado y aprendido, con lo cual se espera que todos los alumnos tendrán el mismo conocimiento y comprensión" (González y Flores, 2000, p. 89) Ahora sabemos que "el aprendizaje es una consecuencia del pensamiento... solo es posible retener, comprender y usar activamente el conocimiento mediante experiencias de aprendizaje en las que los 14 alumnos reflexionan sobre lo que están aprendiendo y con lo que están aprendiendo" (Perkins, 1995, p. 20). Por tanto en la realidad existen dos estilos de enseñanza, aquellos donde el contenido se entrega y así se aprende y aquel donde las experiencias de aprendizaje se sustentan en lo aprendido, y en como estos conocimientos son aprendidos (procesos y contenidos). 2.6 Estrategias de enseñanza Díaz Barriga y Hernández (1999), definen las estrategias de enseñanza como los procedimientos o recursos utilizados por el agente de enseñanza para promover aprendizajes significativos. Es decir, son las técnicas utilizadas por el profesor para promover aprendizajes significativos en el alumno, son la guía de las acciones a seguir para desarrollar habilidades de aprendizaje en los estudiantes, pero no sólo para los maestros, también los estudiantes hacen uso de ellas para apropiarse del aprendizaje. Weinstein y Mayer (1986) citados por González y Flores (2000, p. 75), determinan que las estrategias de aprendizaje son las acciones y pensamientos de los alumnos acontecidos durante el aprendizaje. Cuando se utiliza el término de Estrategias, se debe considerar que el maestro o el alumno, deberán emplearlas como procedimientos flexibles los cuales se adaptan a las distintas circunstancias de enseñanzas, como una serie de procedimientos utilizados en forma reflexiva y flexible para promover el logro de aprendizajes significativos (Mayer, 1984, Shuell, 1988; West, Farmer y Wolf, 1991 en Díaz-Barriga y Hernández, 2002 p. 141). 15 Pozo (1999, p.87) menciona que dentro del procesos enseñanza - aprendizaje el maestro es responsable de facilitar ei aprendizaje, creando determinadas condiciones favorables y dentro de ellas está el implementar estrategias como medios o recursos para prestar ayuda pedagógica, dichas estrategias de enseñanza se complementan con las estrategias motivacionales y de trabajo cooperativo para enriquecer y dar como resultado estrategias para desarrollar habilidades (Díaz-Barriga y Hernández, 2002). Para establecer estrategias encaminadas a regular el aprendizaje, se debe tomar en cuenta lo que se quiere que el alumno aprenda, como lo puede aprender y la manera en como se debe organizar la información para activar los procesos. Cabe resaltar que las estrategias son diversas, cada una facilita, determina y logra distintas posiciones y habilidades de aprendizaje. Se distinguen estrategias de enseñanza y estrategias de aprendizaje; las de enseñanza tienen como objetivo psicopedagógico las segundas. Las estrategias de enseñanza pueden ser para activar, conocimientos previos, generar expectativas apropiadas, orientar y guiar a los alumnos en mejorar su trabajo escolar, organizar nuevos contenidos, enlazar conocimientos previos con la nueva información y enseñar a pensar o alcanzar niveles de pensamiento superior, es decir desarrollar estrategias de aprendizaje y llegar al dominio de estrategias cognitivas (Díaz-Barriga y Hernández, 2002 p. 141,142). 2.7 Estrategias para desarrollar habilidades lógico matemáticas Díaz-Barriga y Hernández (2002, p.220) describen el aprendizaje basado en problemas y el aprendizaje como investigación, como aprendizaje"con mayor significatividad". También incluyen dentro de este tipo de aprendizaje la enseñanza con exposición y enseñanza directa, el aprendizaje cooperativo que son parte de las 16 estrategias de enseñanza matemáticas. propuestas para e: desarrollo habilidades lógico Entendiendo que la estrategia de enseñanza del proyecto, significa proponer problemas matemáticos como análisis de casos, simulaciones donde las variables sean valores numéricos y de análisis de datos; así como proporcionar a los alumnos la oportunidad de automatización de estos para que logren desarrollar estrategias cognitivas que a su vez los conduzcan a desarrollar habilidades lógico matemáticas. Se entiende que la solución de problemas puede facilitarse si los alumnos logran resolverlos mediante procesos Heurísticos, reconociendo que hay personas con una capacidad natural, otros adquieren esas habilidades mediante el aprendizaje de los procesos que permiten resolver problemas eficazmente. El proceso de solución de un problema supone dominar por un lado, estrategias de representación y por otro, estrategias de investigación. Aunque estas estrategias suelen ser específicas de cada materia y de cada situación presentada, se puede citar a las siguientes: a) Estrategias de Representación: Para entender un problema, el experto crea o imagina en su memoria operativa objetos y relaciones; puesto que son creaciones del individuo, cada uno puede crear representaciones internas diferentes del mismo problema. Una representación interna no es una fotocopia del enunciado, que reproduce todos los datos sin añadir nada. De hecho, es todo lo contrario: se trata de un proceso muy activo en donde la persona añade, suprime e interpreta la información, haciendo juicios sobre la relevancia o no, de los datos disponibles, a veces es posible resolver los problemas usando sólo las representaciones 17 internas. Estas representaciones ayudan a tener presente en la memoria de trabajo simultáneamente, la información inicial y las relaciones entre datos, así como ir almacenando conclusiones y nuevos datos obtenidos en operaciones intermedias. Entre los modos de representación externa más comunes, se puede citar a los siguientes: convencionalismos, gráficas, dibujos, mapas conceptuales, esquemas, representaciones tabulares, ecuaciones e inecuaciones, etc. b) Estrategias de Investigación: Resolver un problema equivale a encontrar las estrategias adecuadas que permitan pasar del estado inicial o enunciado al estado final o solución. Se puede hablar de estrategias particulares o específicas, muy vinculadas al ámbito de conocimiento concreto o singular a cualquier dominio del saber: y de estrategias comunes o generales, aplicables en principio a cualquier dominio del saber. Aquí, se citan únicamente las estrategias heurísticas o de investigación más útiles, que se analizan e ilustran con ejemplos de varias materias en las págs. 257-265 y en el capítulo 11 de la obra citada en este apartado. 2.8 Ambientes de aprendizaje Una vez seleccionados y organizados los problemas y eJercIcIos, habiendo definido los objetivos del curso, es muy importante considerar los elementos del ambiente de aprendizaje en el cual los alumnos tendrán la oportunidad de adquirir y desarrollar destrezas y habilidades establecidas en los objetivos del proyecto. Según Wilson, citado en González y Flores (2000), cuando la enseñanza se concibe como un medio ambiente de aprendizaje, dicha concepción está relacionada con una visión significativo-constructivista del conocimiento. Es decir, que " ... al agregar al término 'medio ambiente' el complemento 'constructivista' es una manera de destacar la 18 importancia de actividades auténticas y significativas que ayudan al aprendiz a construir comprensiones y desarrollar habilidades relevantes para resolver problemas" (Wilson, 1996, citado en González y Flores, 2000, p. 101 ). Estos mismos autores, señalan que los elementos de un medio ambiente de aprendizaje son: el alumno y el lugar o espacio donde actúa, usa herramientas, interactúa con otros, etc. Así, definen el medio ambiente de aprendizaje constructivista como " ... un lugar donde los alumnos trabajan juntos apoyándose mutuamente, usando una variedad de recursos de información y herramientas en el cumplimiento y búsqueda de sus metas de aprendizaje y actividades de solución de problemas" (González y Flores, 2000, p. 102). De acuerdo con Honebein (1996, citado en Gonzáles y Flores, 2000, p.102), los diseñadores de medio ambientes de aprendizaje constructivista deben considerar siete metas: 1.- Dar al alumno la oportunidad de experimentar un proceso de construcción del conocimiento. 2.- Proporcionar al estudiante la oportunidad de experimentar y apreciar múltiples perspectivas. 3.- Incluir el aprendizaje en contextos reales y relevantes. 4.- Animar la propiedad y voz en el proceso de aprendizaje. 5.- Incluir el aprendizaje de la experiencia social. 6.- Animar el uso de formas de representación múltiple. 7.- Promover el uso de la autoconciencia del proceso de construcción del conocimiento. Por otro lado, Posner y Rudnitsky (1997) consideran a la enseñanza como el conjunto de todas las actividades intencionales que ayuden a los alumnos a producir, 19 estimular y promover el aprendizaje. Para que dichas actividades se realicen, proponen cinco puntos a considerar en la creación de una atmósfera óptima para el aprendizaje en el aula: 1.- Metas 2.- Retroalimentación 3.- Motivación 4.- Toma de riesgos 5.- Y conocimientos previos (Posner y Rudnitsky, 1997 p. 159) 2.9 Confianza en sus procesos cognitivos y motivación para aprender Cuando alguien se dispone a aprender debe tener confianza en sí mismo, en sus capacidades y en su propio pensamiento, sin esto nadie podría enfrentarse a tareas nuevas ni tareas con mayor dificultad, el fortalecimiento de la confianza será resultado del reconocimiento por parte de los alumnos, de sus éxitos y errores en sus actividades es decir, un monitoreo de sus aprendizajes así como de sus respuestas esto; de acuerdo a su edad y desarrollo (Aebi, 1991, p. 181 ). La responsabilidad de los docentes y de la familia, para con los estudiantes, sería reconocer lo que describe Gardner, (citado por Lozano, 2001, p. 46) "los niños que se desarrollan en ambientes ricos en estímulos tienden a desarrollar patrones cognitivos más sofisticados que aquellos que no lo hacen", este ambiente hará que los alumnos fortalezcan la confianza en sus propios procesos. Perkins (1995, p. 25), dice que la economía cognitiva de la educación es la motivación, describe a las escuelas sin motivación como "tierra baldía habitada por maestros y alumnos que carecen de todo estímulo." 20 "Reconocer sobre cómo, qué y para que se aprende y enseña, dará la motivaciór. necesaria para las estrategias pertinentes en el desarrollo de habilidades que faciliten los procesos de pensamiento. Este conocimiento permitirá distinguir, que los motivos y la confianza en sí mismo son el combustible del proceso de enseñanza aprendizaje" (Perkins, 1995, p. 17). 2.10 Desarrollo de habilidades lógico matemáticas En la teoría de Inteligencias múltiples de Howard Gardner se sostiene la existencia de ocho inteligencias en el ser humano, y cada persona posee una combinación única de ellas, para Gardner la inteligencia es una manera de pensar para resolver problemas y elaborar productos (lnteligenius) es decir es una capacidad, que aunque tiene un componente genético, puede ser desarrollada de acuerdo al medio ambiente, la experiencias y la educación recibida (Cazua, 2003), es la capacidad para realizar tareas intelectuales exigentes tales como, clasificar patrones, razonar deductivamente, hacer generalizaciones, entender, desarrollar y utilizar modelos conceptuales entre otras. (Nikckerson, Perkinsy Smith, 1998. pp. 25 - 31). Según Gardner, las personas poseen ocho inteligencias (es posible haya más) y las llama; inteligencia lógico matemática, inteligencia lingüística, Inteligencia visual espacial, inteligencia musical, inteligencia corporal kinestésica, inteligencia intrapersonal, inteligencia interpersonal e inteligencia naturalista. • La inteligencia lógico-matemática hace posible calcular, cuantificar, considerar proposiciones e hipótesis, y llevar a cabo operaciones matemáticas complejas. Científicos, contadores, ingenieros, y los programadores de computación todos demuestran esta inteligencia (Campbell, Campbell y Dickinson, 1999) 21 000904 • La inteligencia lingüística, es la capacidad de usar eficientemente las palabré1S de manera oral o escrita, se encuentra muy desarrollada en escritores, poetas y oradores; se puede notar en niños que les gusta redactar historias, leer y hacer nmas. • La inteligencia visual espacial, permite percibir imágenes externas e internas, modificar e interpretar información gráfica, la muestran pilotos, escultores, marinos y arquitectos; la tiene estudiantes que aprenden mejor con gráficos, esquemas o cuadros. • La inteligencia musical se caracteriza por la capacidad de expresar, percibir y entender las formas musicales, es propia de músicos, directores de orquesta y compositores, entre otros; los estudiantes que son atraídos por los sonidos naturales y melodías, manifiestan este tipo de inteligencia. • La inteligencia corporal kinestésica, está determinada por la capacidad de usar el cuerpo para expresar ideas y sentimientos, se manifiesta por habilidades de coordinación, destreza, equilibrio, fuerza y velocidad, es propia de personas que les gustan los deportes, cirujanos y artesanos. • La inteligencia intrapersonal, permite tener una percepción respecto a uno mismo, incluye la autodisciplina, la autocomprensión y la autoestima, la manifiestan personas dedicadas a la teología, la filosofía y la psicología. • La inteligencia interpersonal, hace posible el entendimiento de los demás, así como la interacción eficaz, se desarrolla en actores, políticos, vendedores y profesores. 22 • La inteligencia naturalista, permite clasificar, distinguir y utilizar elementos de la naturaleza, se encuentra desarrnllada en gente dedicada al campo y profesionistas relacionados con la biología. (Lapalma, 2003). A través de su narrativa Gardner describe la íntima relación existente entre la lógica y la matemática, también presenta la experiencia de algunos científicos ubicados dentro de esta inteligencia, reconociendo esa capacidad de abstracción que los ubica dentro de un contexto diferente. Presenta algunos experimentos de Piaget donde descubre esa capacidad independiente sobre la abstracción matemática y su significabilidad en la vida diaria. Describe que "Cada inteligencia tiene sus propios mecanismos de ordenación, y por la manera en la que se desempeña una inteligencia su ordenación refleja sus propios principios y medios preferidos" (Gardner, 1995, p. 211, 212). Es esta la razón de considerarla de manera independiente y como un facilitador en el aprendizaje de materias como la física y las matemáticas dentro del contexto escolar. Si reconocemos que la inteligencia y sus capacidades pueden desarrollarse apoyándose en la múltiple bibliografía y en el fundamento mismo de las instituciones educativas, podemos enseñar a los ali :mnos a desarrollar capacidades que le permitan resolver problemas de un contexto contemporáneo y cambiante (Gardner, 1995, Nickerson, Perkins y Smith, 1994). 2.11 Investigaciones sobre el tema Los problemas presentados a lo largo del proceso enseñanza aprendizaje tanto en matemáticas como en física son diversos, estos han sido y siguen siendo motivo de arduas investigaciones, en este apartado se hará referencia a algunas de ellas, las cuales se enfocan o relacionan con las habilidades lógico matemáticas. 23 González (2001) estudió la influencia de la conceptualización de álgebra de los profesores en el aprendizaje de los alumnos de bachillerato, y encontró; que mediante la estrategia para la solución de problemas, el aprendizaje de los alumnos mejoró y con ello también la aceptación de las matemáticas, a su vez determinó algunos factores por los cuales, esta asignatura es rechazada por un número importante de jóvenes en la escuela, entre ellas se encuentra; la falta del dominio de los contenidos por parte de los profesores, la desvinculación de los contenidos con la realidad y la falta de elementos previos por parte de los estudiantes. Guerra (2000) logró aumentar el aprovechamiento de los estudiantes del curso de análisis matemático, en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Carabobo, en Valencia, Venezuela, en un 40% cuando aplicó técnicas para el desarrollo de habilidades de pensamiento, para ello trabajó con la técnica de la pregunta, interacción verbal, modelado y dinámicas de grupo, durante siete sesiones de clase consecutivas, con ello, además de lograr el aumento del rendimiento académico, también mejoró la participación de los estudiantes, se enriqueció el proceso de enseñanza aprendizaje, se mejoró las relaciones interpersonales y la seguridad en uno mismo. Por su parte Feregrino y sus colaboradores en un estudio similar al de Guerra, pero aplicado a estudiantes de la asignatura de química, en la Escuela Superior de Ingeniería Química (ESIQIE) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), encontraron también que el desempeño académico de los estudiantes mejoró hasta un 50%, comparando el desempeño de grupos paralelos que no llevaron este trabajo, cuando se aplicaron estrategias para el desarrollo de habilidades del pensamiento, así también se presentó un cambio de actitud en los alumnos tales como: el alumno no participaba en la clase y después no paraba de hablar, hasta hacia críticas y aportaciones hacia la 24 asignatura, clase y desempeño del profesor. Este trabajo muestra la importancia del planteamiento de problemas, ya que ello favorece el desarrollo de habilidades del pensamiento, que permiten en el futuro a los estudiantes superar las deficiencias metodológicas para la resolución de éstos. Por su parte el Departamento de Matemática Educativa. Del Centro de Investigaciones y de Estudios Avanzados del IPN (Cinvestav) estableció contacto con diversas instituciones educativas tanto del país como en el extranjero. Lo cual facilitó la realización de una investigación con alumnos mexicanos y británicos, a fin de analizar a estudiantes de dos ámbitos distintos, con diferentes culturas para visualizar la utilización de las matemáticas como herramientas universales, para la solución de problemas en diversas situaciones y en las diferentes ciencias. Como resultado de las investigaciones realizadas Sutherland (1996, p.14) se concluyó que: "La historia escolar personal del estudiante, influida por la cultura escolar, parece ser uno de los mayores factores que intervienen en la forma de trabajar de un estudiante, su elección de recursos de estructuración y, en particular, su elección de representaciones externas." 25 3. JUSTIFICACIÓN Para tener un punto de partida acerca del nivel que poseen los alumnos de la Escuela Secundaria Técnica Industrial y Comercial No. 14 "Julián Díaz Arias", en cuanto a las habilidades lógico - matemáticas, se diseño por parte de los autores, un instrumento de evaluación (anexo 1) el cual no pretende medir procesos matemáticos formales, sino la habilidad del alumno para procesar, analizar, clasificar y utilizar la información en la resolución de problemas. Pues se considera que de ello depende un mejor desenvolvimiento en cualquier ámbito, es decir que este instrumento nos permite a su vez el medir las capacidades del alumno para vincular y hacer uso de todos los conocimientos que hastael momento posee, auxiliándose claro está, de procesos matemáticos. Para la realización de este instrumento se tomaron como referencia ejercicios de la guía del CENEVAL (guía proporcionada a los alumnos que pretenden ingresar a nivel medio superior dependiente de la SEP), el examen elaborado por el Sistema Nacional de Evaluación Educativa; aunque este último mide conocimientos, se tuvo el cuidado de elegir problemas que implicaran más razonamiento que conocimiento y así mismo se consultaron ejercicios planteados tanto en el Libro para el Maestro de Matemáticas como en el de Física. 3.1 El Plan y Programas de Estudios La secundaria está considerada como parte de la educación básica en nuestro país, por lo cual la Secretaría de Educación Pública es la encargada de diseñar la currícula de este nivel educativo, y desde el año de 1993 el Plan y Programas de Estudios establece entre otras cosas: los propósitos y las prioridades, así como lo referente a cada una de las asignaturas (enfoques, propósitos y contenidos). 26 El propósito fundamental del plan de estudios es el de contribuir a elevar la calidad de la formación de los estudiantes que se integran a este nivel, a través del fortalecimiento de contenidos que satisfagan sus necesidades básicas de aprendizaje. Con las prioridades del plan de estudios, se pretende consolidar y desarrollar la formación adquirida durante la educación primaria por el estudiante. Y para matemáticas, física, química y biología se establece lo siguiente: • Ampliar y consolidar los conocimientos, habilidades matemáticas, las capacidades para aplicar la aritmética, el álgebra y la geometría en el planteamiento y resolución de problemas de la actividad cotidiana para entender y organizar información cuantitativa. • Fortalecer la formación científica de los estudiantes y superar los problemas de aprendizaje presentados en este campo, estableciendo una vinculación continua entre las ciencias y los fenómenos del entorno natural con mayor importancia social: la protección de los recursos naturales y del medio ambiente, la preservación de la salud y la comprensión de los procesos de intenso cambio que caracterizan a la adolescencia. En la educación secundaria, el desarrollo de habilidades lógico-matemáticas apoya el aprendizaje de las diferentes asignaturas, entre las que podemos mencionar a Física y Matemáticas; estas habilidades permiten alcanzar los propósitos y metas de la educación en estas áreas. 3.2 El programa de estudios Para las matemáticas en el programa de estudio se establece como propósito que el estudiante aprenda a utilizarlas para resolver problemas, no sólo a través del uso de procedimientos y técnicas aprendidas, sino mediante el descubrimiento, la curiosidad y 27 la imaginación creativa. Para ello es necesario desarrollar e incrementar habilidades operatorias, comunicativas y de descubrimiento de los alumnos. Para la asignatura de física, el propósito fundamental consiste en desarrollar la capacidad de observación sistemática de los fenómenos físicos inmediatos en su vida cotidiana; así como, reflexionar acerca de la naturaleza del conocimiento científico y la manera en como se genera, desarrolla y aplica. En su enfoque propone que el alumno descubra la ciencia, donde las habilidades de observación, análisis y reflexión, permitan al estudiante construir conceptos y resolver problemas de manera lógica y creativa. En cuanto a la resolución de problemas se pretende que el estudiante decodifique situaciones en busca del modelo adecuado, a fin de simplificar las situaciones, elaborar hipótesis, determinar las relaciones entre variables, además de anticipar resultados (Chamizo, Tonda, et al, 1999, p. 13). Cuando un alumno trata de resolver un problema indiscutiblemente analiza e interpreta datos y busca soluciones mediante la aplicación de la aritmética y el álgebra u otros conocimientos matemáticos para encontrar la respuesta; esto implica la utilización y desarrollo de habilidades matemáticas en un ámbito diferente en el que se adquirieron. En química, se procura estimular la curiosidad y la capacidad de análisis sobre procesos químicos, a través actividades donde se practique la observación, la experimentación y la investigación. En el área de biología se busca promover el conocimiento sobre el mundo viviente, mediante el desarrollo de actitudes como la diligencia, la imparcialidad la imaginación, la curiosidad, la apertura hacia nuevas ideas y el cuidado del medio ambiente (SEP, 1993, pp. 7,9, 35, 55, 77, 87, 88). 28 Desafortunadamente las matemáticas no son tan visibles como otros conocimientos; por ejemplo en biología, si se quiere ver las partes de la flor se puede recurrir a una, se manipula y se explica cada una de ellas, los alumnos la pueden ver y tocar; cosa que no ocurre con los conocimientos de tipo matemático, a los profesores encargados de la materia les es difícil hacer que los conocimientos sean tangibles y a los alumnos les hace falta hacer volar su imaginación para entenderlos. Un propósito central de las matemáticas, como ya se mencionó anteriormente, es que los alumnos aprendan a utilizarlas para resolver problemas, aplicando estrategias aprendidas en clase o mediante el uso de habilidades del pensamiento propias de cada uno de ellos; además de que los conocimientos aprendidos puedan relacionarlos con otras materias, entre las cuales están la física, la química y la biología; ya que generalmente se ha visto a la matemática como conocimientos aislados sin posibilidad de aplicarlos de manera práctica en otros ámbitos del conocimiento. Actualmente con las nuevas teorías de aprendizaje (constructivismo) el alumno requiere de ir relacionando los conocimientos aprendidos con anterioridad, para con ello elaborar nuevos. Regresando a la cuestión matemática; se considera de vital importancia el implementar como parte de la materia, la habilidad matemática que desarrolle en el alumno la capacidad para crear puentes entre los abstracto y lo concreto. 3.3 Porque se implementó el proyecto Al describirse la institución educativa, se visualizó como una escuela de prestigio ante los ojos de la comunidad; así como de las autoridades inmediatas (supervisión). Sin embargo, puede notarse que existe una desventaja en el aprovechamiento y manejo de contenidos de esta institución con respecto a otras de la ciudad de Toluca 29 (Capital del Estado de México), lo anterior se detecta por la escasa recepción de alumnos de la institución en la Universidad (UAEM), aunque hay que reconocer que se realiza poco intento de entrar a ella por la falta de elementos necesarios para ser aceptados. En cuanto al trabajo académico los alumnos tienden a desaprobar la asignatura de Física y Matemáticas por la gran cantidad de operaciones mentales (trabajo cognitivo), esto da origen a un aprendizaje poco significativo. Con el establecimiento de este proyecto se pretendió que alumnos de tercer grado de secundaria, desarrollaran habilidades lógico-matemáticas tales como; la flexibilidad y la reversibilidad del pensamiento, memoria generalizada, clasificación completa, imaginación espacial y estimación; a través de la resolución de problemas. Con lo cual se buscó beneficiar el aprendizaje en las asignaturas de Matemáticas y Física. ]() 4. OBJETIVOS DEL PROYECTO 4.1 Objetivo general. Elaborar estrategias de enseñanza para desarrollar habilidades lógico matemáticas en alumnos de 3er. grado de secundaria, a fin de construir una guía de ejercicios que apoye la transferencia de habilidades a contenidos, en el aprendizaje de las diferentes asignaturas particularmente en Física y Matemáticas. 4.2 Objetivos particulares. 1. Elaborar y aplicar un examen diagnóstico para ubicar el nivel de trabajo de los estudiantes, a fin de tomarlo como punto de partida en la elección de lasestrategias que apoyen el desarrollo de las habilidades lógico matemáticas. 2. Implementar estrategias para el desarrollo de habilidades lógico matemáticas, con el fin de favorecer al aprendizaje de los alumnos que cursan el tercer grado de secundaria, en las asignaturas de Matemáticas y Física. 3. Proponer una serie de ejercicios para que los maestros interesados en el tema, puedan implementar las estrategias sugeridas. 4. Elaborar una guía de aplicación formalizando los ejercicios propuestos. ]1 5. CAR,:\CTERÍSTICAS DE LOS USUARIOS DEL PROYECTO El proyecto está enfocado a estudiantes de tercer grado de secundaria y se realizó una prueba de los materiales con el grupo de 3° "A", de la Escuela Secundaria Técnica Industrial y Comercial No. 14 "Julián Díaz Arias", ubicada en el municipio de Chapultepec, en el Estado de México, en lo que se refiere al grupo donde se aplicó el proyecto contó con una matrícula de 19 hombres y 18 mujeres, en total 37, con edades entre 14 y 16 años; éstos alumnos presentaron diferentes estilos de aprendizaje y de acuerdo a la experiencia del docente durante el trabajo con ellos, podría decirse que en general los estudiantes del curso mostraron como rasgo cognitivo, un estilo de aprendizaje de tipo kinestésico y visual, más que auditivo; pues se notó que durante sus clases aprenden haciendo, más que escuchando o viendo; en cuanto a sus rasgos afectivos vinculados a sus motivaciones y expectativas, los alumnos tienden a aprender para cumplir el requisito de pasar la materia. En un porcentaje indeseablemente bajo, los alumnos muestran una motivación intrínseca por aprender. Por lo que toca a los rasgos fisiológicos, relacionados con su bioritmo y su biotipo, se observó una tendencia al juego, movimiento, curiosidad y búsqueda de satisfacción y gratificación, se logró advertir que son alumnos muy inquietos y si la clase no les motiva a aprender, suelen manifestarlo haciendo otras cosas o se distraen con cualquier pretexto, no obstante cuando las actividades son de su interés, suelen involucrarse en ellas y son muy participativos, por la edad en que se encuentran manifiestan las características propias de la adolescencia. Indiscutiblemente el eje del proyecto es el alumno en cuanto al diseño, pero es el docente el encargado de implementar, ajustar y organizar las actividades propuestas. Es necesario reconocer que el trabajo requiere un profesor con un enfoque .., ' _)~ constructivista, que fije sus metas en procesos y habilidades, que se descubra dentíO del aula como un promotor, engarzador y guía en el trabajo cognitivo del alumno. Es importante que el docente reconozca su rol dentro de la aplicación para lograr que en un trabajo conjunto se desarrollen habilidades lógico matemáticas en los estudiantes. 33 6. DISEÑO DE LA PROPUESTA 6.1 Diseño instruccional del proyecto El diseño instruccional de la propuesta del proyecto, se basa en la aplicación de estrategias a partir de las cuales los estudiantes desarrollarán habilidades lógico matemáticas, que les permitan mejorar su desempeño académico en las asignaturas de física y matemáticas, las estrategias a utilizar se trabajarán a través de la solución de problemas con diferentes temas (siendo la solución de problemas en si, una estrategia), las estrategias consideradas para este caso son: • Solución de problemas En la ciencia se construye la interpretación del fenómeno que va a permitir y reconstruir nuestras hipótesis, el manejo matemático permitirá encontrar significado a los datos observados y obtenidos. Aunque las matemáticas es una asignatura independiente en el nivel de secundaria, se pretende que éstas se aprendan de manera interdisciplinaria, es decir, se debe compartir la responsabilidad de hacer de las matemáticas una herramienta para Física y para la vida misma. La resolución de problemas significa crear en el alumno una actitud científica, en el Libro para el Maestro de Física (Chamizo, Tanda, et al. 2000, p.3) se dice que los problemas son una ejemplificación de la aplicación de conceptos y de las relaciones entre ellos, también permiten dar sentido a lo aprendido, así como, estructurar el conocimiento para poder aplicarlo a situaciones distintas. Lo que verdaderamente sucede en el área de física, es la manera en como los maestros entienden el aprendizaje, y por lo general consideran que; "la modelación matemática está ya hecha (simplemente se aplican las fórmulas del capítulo), las situaciones están sobreejemplificadas, y las magnitudes que intervienen están 34 dadas en el anunciado" (Chamizo, Tanda et al. 2000, p. 13) y el alumno aprende y comprende la expresión matemática en relación con el concepto. Esto no es tan diferente a lo observado en otras asignaturas en las cuales se imparte una educación tradicional, lo preocupante es que el tiempo dedicado al manejo matemático de la interpretación de fenómenos carecerá de sentido para el alumno e incluso en algunos casos, para el maestro. La resolución de problemas en la ciencia, significa el manejo de datos y de las matemáticas de manera independiente y creativa, entonces un teorema memorizado, aún debidamente estructurado no permite solucionar problemas relacionados a ese contexto. es decir el interés de lograr la transferencia de los contenidos escolares a la vida común no podrá lograrse porque la realidad es flexible e imprevista y las fórmulas esquematizadas carecerán de sentido en este contexto. El Libro para el Maestro de Matemáticas concuerda con el de Física al considerar a un problema como "algo más que una ocasión para ejercitar los procedimientos aprendidos". Los problemas deben: "dar a los alumnos la oportunidad de explotar las relaciones entre nociones conocidas y utilizarlas para descubrir o asimilar nuevos conocimientos, los cuales a su vez servirán para resolver nuevos problemas. Ésta es, esencialmente, la naturaleza de la actividad matemática" (Alarcón, Bonilla, et al, 1999, p. 13), Es necesario aclarar que el Libro para el Maestro de Matemáticas, presta atención a la resolución de problemas como pilar de la enseñanza de la asignatura, y a su vez muestra diferentes tipos y los presenta con diversos grados de complejidad, y aunque no declara abiertamente las habilidades a desarrollar con el 35 ejerc1c10 de los mismos, sí lleva al maestro en el camino de su aplicación y evaluación. Por su parte, el Libro para el Maestro de Física sí declara su importancia, pero con relación al manejo de contenidos, sólo presenta los problemas como mera verificación de alguna fórmula, sin aclarar el proceso para llegar ahí. su preocupación se sustenta en presentar los contenidos conceptuales del curso. Los tipos de problemas aplicados a los alumnos son aquellos en los que la solución implica procesos facilítadores para el desarrollo de habilidades lógico matemáticas, estas habilidades permitirán al alumno acceder a los contenidos escolares para que cobren significado y logren una transferencia en su contexto. Se presentan problemas de cálculo mental, de seriación y de manejo de información, los cuales a su vez llevan implícitos problemas de aritmética y álgebra. Orton habla respecto a la enseñanza de las matemáticas "El aprendizaje de esta materia consiste en la construcción de un entendimiento de nuevos conceptos, basándose en aspectos previamente comprendidos" (Orton, 1998, p.46). • Cálculo mental. Entendemos como cálculo mental, al e1erc1c10 de solucionar problemas aritméticos mentalmente, sin utilizar ninguna otra herramienta. Esta es una oportunidad para que los alumnos logren evaluar sus propias capacidades y limitaciones, así como exigirse en un ambiente facilitador nuevos procesos. El libro para el Maestro de Matemáticas dice "su práctica favorece el aprendizaje y retención de los hechos básicos, así como la exploración de las relacionesentre los números y sus operaciones" (Alarcón, Bonilla, et al, 1999, p. 71 ). Sabemos que el cálculo mental se hace todos los días en situaciones cotidianas y el hecho de presentarlo en clase como una estrategia de desarrollo de habilidades matemáticas 36 permite "estimular el resultado de un cálculo antes de realizarlo, pues así se reducen los errores" (Alarcón, Bonilla, et al, 1999, p. 71) y favorece crear un nivel de aproximación entre la confianza del alumno y sus procesos matemáticos. • Seriación. Este tipo de problemas es un eJercIcI0 utilizado de manera cotidiana en exámenes (test) de habilidades lógico matemáticas; se dice al respecto "el valor posicional que ocupan y en consecuencia esta noción es una de las primeras ideas fundamentales que los niños necesitan aprender antes" (Orton, 1998, p. 22). En el nivel de secundaria, el ejercicio diario permite iniciar a los alumnos en la preálgebra "a partir de listas o secuencias de números y figuras que presentan algún patrón de comportamiento, los alumnos encontrarán algunos de los términos que dan continuidad a las secuencias" (Alarcón, Bonilla, et al, 1999, p. 71 ), los autores comentan que estos ejercicios preparan para percibir patrones y regularidades dentro del leguaje numérico y diagramático. La seriación es considerada "aritmética superior, por su parte, estudia las propiedades de la sucesión de los números naturales O, 1,2,3 .... y constituye una de las partes más puras y al mismo tiempo difícil de las matemáticas" (Alarcón, Bonilla, et al, 1999, p. 53, 154). • Tratamiento de información en la solución de problemas Los profesores frente a grupo pueden descubrir que los alumnos sufren gran dificultad en el manejo de la información, El Plan y Programas de Estudio de Secundaria (1993) toma este tema como un bloque de estudio en el programa de matemáticas, el libro para el maestro de esta asignatura, menciona que la mayoría de los profesores no dan mucha importancia en este contenido y lo dejan para el final, o suelen asociarlo sólo con el área de estadística sin ubicar su importancia 37 como auxiliar en la exploración de casos particulares, la elaboración de conjeturas y la solución de problemas. Para entender el problema matemático se debe ubicar y clasificar la información para buscar la solución del mismo, el libro para el maestro de Matemáticas dice que los alumnos "desarrollan criterios para pasar de una tabla o una gráfica a una fórmula" cuyo fin es la facilitación en la solución de problemas (Alarcón, Bonilla, et al, 1999, p. 307). • Aritmética y Álgebra. Este tipo de problemas ya van inmersos en la explicación anterior, únicamente se quiere mencionar que "un buen conocimiento de la aritmética es tan fundamental como saber leer y escribir y no puede reducirse a los algoritmos para realizar las cuatro operaciones fundamentales" (Alarcón, Bonilla, et al, 1999, p. 53); todo problema matemático debe basarse en el manejo y comprensión de las operaciones aritméticas las cuales, junto con la seriación, el cálculo mental, el tratamiento de la información y sobre todo el álgebra permitirán a los alumnos acceder a la comprensión de contenidos que exigen operaciones de orden superior y por lo cual "es extremadamente difícil aislar un solo concepto y luego comprobar si se comprende los contenidos" (Orton, 1998, p.27). 6.1.1 La solución de problemas Actualmente se espera que los estudiantes adquieran en las instituciones educativas las herramientas para la vida, para ello necesitan desarrollar habilidades, y entre estas habilidades se encuentra la de solución de problemas, Orton describe "La solución de problemas se concibe ahora normalmente como generadora de un proceso a través del cual quien aprende combina elementos del conocimiento, reglas, técnicas, destrezas y conceptos previamente adquiridos para dar una solución a una situación 38 nueva. Se admite que las matemáticas son tanto un producto como un proceso" (Orlan, 1998, p. 51). El objetivo de enseñar sustentado en ésta estrategia, es que los alumnos vean a los problemas como una situación novedosa y no como una cuestión repetitiva y memorística, esta situación novedosa les permitirá demostrar su capacidad para utilizar recursos y organizar nueva información estableciendo una red o estructura de conocimiento (Orton, 1998 p. 51 ). Estos procesos más que inteligencia y creatividad innata, permiten a los alumnos desarrollar paulatinamente recursos que lo van dotando de más habilidades y esto es en todo caso uno de los objetivos de la educación: 6.2. Meta y objetivos de aprendizaje Meta Como resultado de las actividades del proyecto, el alumno deberá desarrollar sus procesos en la resolución de problemas matemáticos esto, mediante estrategias propuestas por el maestro como apoyo al trabajo curricular. Objetivo general Mediante la implementación de estrategias de enseñanza el docente se propone facilitar el desarrollo de habilidades lógico matemáticas que permitan un mejor aprovechamiento de asignaturas como Física y Matemáticas en tercer año de secundaria. Objetivos de Aprendizaje. De acuerdo a lo propuesto se pretende trabajar con destrezas, habilidades y actitudes en la realización de actividades. Los objetivos particulares son los siguientes: Declarativos 39 El alumno: • Usará efectivamente los conocimientos y recursos cognitivos adquiridos en las diferentes asignaturas, mediante el análisis y la resolución de los ejercicios proporcionados por el profesor. • Reconocerá a las matemáticas como una herramienta útil para la solución de problemas diversos en distintas áreas del conocimiento, principalmente en Física y Matemáticas. • Logrará, concebirá, descubrirá y construirá aprendizajes significativos mediante un ambiente facilitador de actividades, que le permitan integrar los contenidos de las diferentes asignaturas, usando sus herramientas matemáticas. Actitudinales El alumno: • Adquirirá confianza en su auto aprendizaje a través del desarrollo y descubrimiento de sus habilidades lógico matemáticas. • Cambiará su actitud de rechazo ante la matemática y física a partir de descubrir su utilidad, así como la interrelación de las mismas en la solución de problemas. • Demostrará disposición para exponer al colectivo escolar sus respuestas acertadas y erróneas, con el fin de crear un trabajo colaborativo con sus compañeros. • Se comprometerá con el trabajo y sus resultados en la búsqueda de alternativas de solución. • Valorará los elementos que intervienen en un trabajo de esfuerzo cognitivo y colaborativo. 40 Procesales El alumno: • Reconocerá y descubrirá sucesiones numéricas, mediante la asociación y análisis de las mismas, elaborando procesos y cálculos matemáticos que le permitan desarrollar elementos cognitivos de alto nivel. • Obtendrá conclusiones lógicas y validadas, a partir de las relaciones que establezca entre las áreas de física y matemáticas. • Construirá métodos heurísticos en la solución de problemas matemáticos. • Reconocerá y será capaz de demostrar sus procedimientos y soluciones. • Reconocerá que el error es parte fundamental de un aprendizaje significativo así como un paso en el proceso de aprendizaje. El profesor: • Fomentará el desarrollo de las capacidades de exploración, así como la adquisición de habilidades intelectuales mediante la solución de problemas. 6.3 Contenido temático Parte fundamental del contenido del Plan y Programas de Estudio, se refiere al desarrollo de habilidades para las asignaturas de la currícula, y aunque algunas habilidades son específicas para cada una de ellas, en general se comparten, así por ejemplo, la solución de problemas se debe practicar en matemáticas, biología, física y química; en lo que se refiere a las matemáticas, la Guía Didáctica de telesecundaria para las asignaturas académicasde segundo grado, señala que mediante la enseñanza de esta materia, no solo es indispensable promover la adquisición de conocimientos, sino también, procurar la formación integral de los estudiantes, para ello es necesario 41 fomentar el desarrollo de la capacidad para explorar y solucionar problemas, así también, la adquisición de habilidades intelectuales como; la flexibilidad y reversibilidad del pensamiento, memoria generalizada, clasificación completa, imaginación espacial, estimación y la resolución de problemas. La flexibilidad del pensamiento permite buscar diversos caminos para resolver un problema, la reversibilidad del pensamiento consiste en la facultad para reconstruir procesos mentales en forma directa o inversa; la memoria generalizada, implica la asimilación de esquemas generales para generar proceso estructurados en la solución de problemas; la clasificación completa se desarrolla cuando el estudiante va diferenciando con mayor precisión las características de un grupo de objetos, la imaginación espacial se refiere al uso de modelos geométricos para representar problemas; la estimación permite al estudiante dar respuestas aproximadas y ponderar resultados; y con la resolución de problemas desarrolla estrategias para abordar y resolver problemas mediante el juego, el conteo, el cálculo mental y la estimación. (SEP, 1996, p 55, 56) Para tratar de desarrollar las habilidades descritas en el párrafo anterior, los estudiantes trabajan con la resolución de problemas relacionados con la vida cotidiana, en donde practican el cálculo mental, la seriación, el tratamiento de información y en los cuales se procura la práctica de la aritmética y de álgebra. 6.3.1 Estrategias para solucionar problemas El estudio de la actuación de los expertos, Schoenfeld (1980), citado por Nickerson, Perkins y Smith (1994, p. 95) dice que los expertos, enfocan diferente el problema y emplean estrategias que los novatos no conocen o bien no emplean correctamente. 42 Heurística: es encontrar la respuesta por descubrimiento, Polya (1957) citado por Nickerson, Perkins y Smith ( 1994, p. 95) emplea este término "para connotar el razonamiento inductivo y analógico que conduce a conclusiones verosímiles, en contraposición a los desarrollos deductivos de pruebas rigurosas", hablar de heurística significa que el alumno propondrá muchos recursos para solucionar el problema, en este intento por solucionarlos han surgido métodos, principios y reglas prácticas que funcionan en algunos casos o en otros se conjugan para dar respuesta a los problemas; entre los recomendados por Nickerson, Perkins y Simith (1994) están: • Tratamiento de Poyla. 1.- Comprende el problema 2.- Traza un gráfico o diagrama e introducción de notación adecuada. 3.- Si no funciona, tratar de volver a enunciar o formular el problema. • Idear un plan 1.- Busque un problema conocido en estructura análoga e intente resolverlo. 2.- Intente pasar el problema a otros de la misma incógnita pero más sencillo. 3.-Sustituya la variable por valores específico, observar si hay alguna generalización, comprobar esa generalización mediante inducción matemática. • Representar un problema 1.- Hacer inferencias sobre el estado inicial y final del problema, y agregue a su representación. 2.- Reorganización radical de la representación que simplifica el resto del proc?~So de solución de problemas utilizando la intuición (intuición insight). 43 • Método de prueba indirecta Este consiste en suponer el estado final y demostrar que es incorrecto, hasta descartar y llegar a la solución. Hay que aclarar que estos estudios se hicieron teniendo en mente los problemas matemáticos, pero se han ido generalizando. Aebi. (1991 ), proporciona algunas reglas básicas o estándar para solucionar problemas, dice que su aplicación es obligatoria sea conciente o inconscientemente. Estos pasos son: intentar entender la pregunta, determinar las magnitudes relevantes, condición de activación, percepción de la utilidad y búsqueda de solución. Se menciona a Aebi, porque él distingue el factor motivación para la solución de problemas, es esa condición de que el alumno "quiera aplicar" para solucionar el problema, así también esto conduce a una actitud de búsqueda de ayuda y recursos, no solo de herramientas mentales sino de los recursos que puede darnos un ambiente rico en estímulos y respuestas. 6.4 Actividades de aprendizaje Las actividades de aprendizaje de los estudiantes se dividen en tres etapas que son: • Aplicación del examen inicial. • Resolución de problemas (actividades). • Resolución del examen final. La aplicación del examen inicial, se hará como arranque de las actividades de aprendizaje y se utilizará como base, para al final del proyecto tener un parámetro de comparación acerca de los progresos de los alumnos en sus procesos de aprendizaje. 44 Con la resolución de problemas se pretende que los estudiantes establezcan sus propias estrategias de aprendizaje y al mismo tiempo desarrollen habilidades lógico matemáticas propuestas en los programas de estudio de las asignaturas a fin de facilitar el aprendizaje en las materias curriculares: para ello al inicio de la clase de Física (se puede implementar en cualquier otra materia), se dará a los estudiantes un cálculo mental, un problema matemático o de seriación, donde aplicarán diversas estrategias de aprendizaje para su resolución, sin establecer un método en particular, sino permitir a cada alumno resolver los problemas según sus habilidades, con el propósito de que desarrollen sus propias estrategias, descubriendo la existencia de diversos caminos para llegar a las posibles respuestas. Se dejará un promedio de cinco a diez minutos, para posteriormente contabilizar el número de jóvenes que encontraron la solución, los resultados obtenidos se plasmarán en hojas de registro, una vez terminada la actividad, se solicitará a un alumno que haya solucionado los problemas exprese y explique como obtuvo sus resultados. Esto brinda la oportunidad de conocer las diferentes estrategias para la resolución de un mismo problema, reconociendo a su vez: que los errores también pueden ser en un momento dado, fuente de conocimiento. Para finalizar la puesta en práctica de las actividades del proyecto, se aplicará un examen de ejercicios con las mismas características que los del primer examen, pero con diferentes datos, esto es con el propósito de determinar si los estudiantes tendrán mejoría en sus respuestas. Posteriormente se realizará el análisis de los datos para determinar si las estrategias aplicadas redundaron en una mejoría en el desarrollo de habilidades de los estudiantes. 45 6.5 Evaluación (prueba piloto) La implementación de las actividades de aprendizaje, estuvo a cargo de la profesora Rocío Paniagua Guzmán, la cual en el momento de la implementación de dicho proyecto se encontraba cursando el 5º semestre de la Maestría en Cognición en el Tecnológico de Monterrey, por la Universidad Virtual. Cuenta con 4 años de experiencia en nivel secundaria. Durante los últimos dos ciclos escolares (2001-2002 y 2002-2003) ha estado a cargo de la asignatura de Física, en la Escuela Secundaria Técnica e Industrial NO. 14 "Julián Díaz Arias", en segundo y tercer grado. En su práctica educativa intenta lograr en sus alumnos un aprendizaje significativo, mostrando la ciencia como parte del contexto natural y social del alumno. Las matemáticas son un elemento básico para poder definir y valorar los fenómenos físicos, es por tanto la necesidad de que los alumnos interpreten estos fenómenos a la luz de sus variables matemáticas. El intento de lograr desarrollar habilidades lógico matemáticas, es armar al alumno de la posibilidad de encontrar nuevos y más profundos significados, que a la larga le permitan ver a la ciencia con
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