El experimento demostrativo problémico y la enseñanza de la Física en el nivel medio I

    1. Resumen
    2. Introducción
    3. El proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física y el experimento docente
    4. La enseñanza problémica y el experimento demostrativo
    5. Elementos esenciales de la experiencia demostrativa problémica
    6. Niveles de complejidad de las situaciones problemáticas
    7. Referencias
    1. Fundamentos teóricos

      En el presente trabajo se aborda la problemática del experimento docente en el proceso de enseñanza - aprendizaje de la Física del nivel medio. Se muestra que, como ciencia experimental, la orientación de la enseñanza de la Física debe ocurrir sobre la base de un estrecho vínculo entre el método teórico y el experimental lo que es confirmado por la Psicología y la experiencia pedagógica. Se fundamentan las ventajas del experimento demostrativo problemático sobre el tradicional para elevar el interés del alumno por el nuevo material y su motivación para incorporarse al proceso cognoscitivo y, por ende, elevar su efectividad.

    2. Resumen
    3. Introducción

    Como resultado del trabajo de numerosos investigadores, durante las últimas décadas se han realizado estudios y contribuciones significativas a la teoría y la práctica de la enseñanza, relacionados con investigaciones en el campo de la Historia y Epistemología de la ciencia, la Psicología, la Didáctica General y las didácticas específicas.

    Una de las ideas básicas de estas investigaciones se resume en la necesidad de reflejar, durante el proceso de enseñanza-aprendizaje las características fundamentales de la actividad investigativa contemporánea (Valdés y Valdés, 1999).

    Un lugar destacado en el nuevo enfoque educativo corresponde a los métodos problémicos de aprendizaje que educan el pensamiento creador y la independencia cognoscitiva de los estudiantes y aproximan la enseñanza a la investigación científica. Ellos brindan la posibilidad de desarrollar conscientemente el proceso de aprendizaje, por cuanto las situaciones problémicas planteadas, tienen en sí, no sólo el aspecto de contenido especifico de la área, sino también lo relacionado con lo metodológico o personológico, en donde lo relativo a la motivación (intereses, necesidades), se conjuga con la comprensión y sistematización del contenido (Ortiz, 2005). Para su implementación en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física se requiere concretar sus objetivos en el planteamiento y solución de situaciones problémicas en las que el profesor y los alumnos apoyen sus exposiciones y se organice toda la actividad practica tanto en el aula como en los laboratorios.

    La situación problémica es aquella en la que el sujeto advierte no poseer los conocimientos, habilidades o medios necesarios para comprender o modificar determinado fragmento de la realidad, y al propio tiempo, percibe la posibilidad de encontrar una salida de la situación. La situación problémica incluye un estado psicológico que impulsa la actividad investigadora y, se soluciona, superando la contradicción entre dos polos que son inseparables en ella. Por un lado, la necesidad de comprender o modificar la realidad y por otro, los insuficientes conocimientos, habilidades y medios para satisfacer esa necesidad. El planteamiento de un problema es el acotamiento, precisión y fijación con ayuda del lenguaje, de la situación problemática (Valdés y Valdés, 1999).

    El proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física y el experimento docente.

    La Física es una ciencia esencialmente experimental, por tanto en su enseñanza la actividad práctica está íntimamente relacionada con el experimento docente.

    Según Bugaev (1989), con el experimento docente se logra reproducir el fenómeno físico en la clase con la ayuda de instrumentos especiales en las condiciones más apropiadas para su estudio. Por eso, él sirve de fuente de conocimientos y de método de enseñanza. Por otra parte, mediante el experimento docente se dan a conocer a los alumnos los métodos experimentales de investigación al mismo tiempo que su papel es esencial en las etapas fundamentales de la formación de los conceptos físicos, esto es: observación del fenómeno, establecimiento de sus relaciones con otros, introducción de las magnitudes que lo caracterizan y la aplicación de los conocimientos. Estas etapas no pueden ser efectivas sin la realización de experimentos físicos.

    El experimento físico docente, en la enseñanza tradicional, puede estar ligado a todas las etapas del proceso de asimilación de conocimientos y puede representar una ocasión única en que el alumno aprenda observando o haciendo, relacionando, en esos actos, elementos cognitivos y sensitivos que favorecen el proceso de aprendizaje. Es por eso que el experimento físico juega un papel esencial en la obtención de conocimientos sólidos y profundos por los alumnos. Por otra parte, él también sirve de medio eficaz para la formación de características del carácter de la personalidad tales como la perseverancia para alcanzar los objetivos propuestos, la meticulosidad en la obtención de hechos, la precisión en el trabajo, la habilidad para observar y distinguir en fenómenos analizados las características esenciales, etc.

    La teoría de la enseñanza indica y la práctica pedagógica diaria demuestra que la enseñanza de la Física, generalmente, resulta más efectiva, si desde los primeros momentos se parte de representaciones concretas en forma de hechos, experiencias, ejemplos de la vida diaria o de conocimientos prácticos anteriores. Es así como comienza a jugar su papel el experimento demostrativo.

    El experimento demostrativo docente representa uno de los componentes fundamentales del experimento físico y su utilización adecuada en el PEA es un factor que puede contribuir a la creación de las representaciones físicas y la formulación de los conceptos correspondientes: lo concreto hace mas comprensibles y convincentes los razonamientos del profesor al exponer el nuevo material, despierta y mantiene el interés de los alumnos por la disciplina.

    En opinión de Bugaev (1989) el experimento demostrativo docente es la muestra, por parte del profesor, de los fenómenos físicos y las relaciones existentes entre ellos de modo de lograr la percepción simultanea por parte de los alumnos de toda la clase.

    El experimento demostrativo despierta el interés por el aprendizaje, crea incentivos para la mejor asimilación del contenido, permite a los alumnos el trabajo colectivo y práctico como fuente de adquisición de los conocimientos y contribuye a habituar a los alumnos a ver en la práctica la confirmación de las teorías y postulados científicos. El estudio de los fenómenos en las condiciones propias del aula y los laboratorios constituye un arma valiosa del poderoso método experimental en la enseñanza de las Ciencias Naturales, pues motiva los alumnos a penetrar en su esencia.




    El experimento demostrativo problémico es a tal experimento físico docente que descubre la no correspondencia entre los conocimientos que tienen los alumnos y aquellos que se necesitan en la solución de las nuevas tareas docentes. Él no puede ser explicado solo sobre la base de los conocimientos que tienen los alumnos; representan un tipo de experimento demostrativo que transmite nueva información relacionada, de modo significativo, con los conocimientos que los alumnos ya poseen, mas que son insuficientes para explicar los resultados de la experiencia observada.

    La presentación de problemas o incógnitas a los alumnos, en su formulación, debe implicar una contradicción o conflicto entre lo conocido y lo que aún está por conocer. Esto, generalmente, tiene un efecto positivo en la generación de intereses para la búsqueda de la solución ya que posibilita incrementar ese interés en ella lo que constituye una condición favorable para el aprendizaje de las disciplinas científicas. El efecto es mucho mayor si el alumno puede observar directamente el fenómeno y tener la certeza de que, lo que inicialmente daba por cierto, no ocurre en realidad. Tal situación es dada durante a realización de las experiencias demostrativas problémicas como componente de la enseñanza problémica.

    Estas actividades permiten integrar los conocimientos antecedentes vividos por los alumnos en la solución de las contradicciones. La utilización del conocimiento de su entorno y de las actividades que realizan cotidianamente refuerza el efecto motivador de las incógnitas que surgen del análisis de las situaciones que se les presentan o las preguntas que, a partir de ellas, el docente formula.

    El experimento demostrativo problémico, correctamente diseñado, también contribuye a que los alumnos superen sus concepciones alternativas sobre el contenido concreto impartido. Según Legañoa y Portuondo (1999) para que esto tenga lugar es necesario el planteamiento de conflictos cognitivos, es decir, es necesario confrontar sus preconcepciones con la realidad lo cuál es posible durante el proceso de enseñanza-aprendizaje a partir de la realización de experimentos docentes. A su vez, este tipo de experimento constituye un valioso estímulo para el aprendizaje consciente por parte de los alumnos. En opinión de Gil y Valdés (1996), la presentación de problemas o incógnitas puede constituir otra hacia la motivación interna para el aprendizaje de la Física, siempre que la solución de estos problemas se vincule directamente con la actividad de aprendizaje de los alumnos.

    La enseñanza problémica y el experimento demostrativo.

    El experimento demostrativo problémico representa una forma de experimento demostrativo insertado en la enseñanza problémica, uno de los enfoques más actuales de la Didáctica de las Ciencias. La creación de la situación problémica es la base de la enseñanza problémica.

    Una situación problémica es una situación nueva, desconocida para el alumno, contradictoria, que puede ser de diferente nivel de complejidad y diferir también en su grado de definición, pero que tienen en común no poder ser resuelta por estrategias de acción conocidas por el sujeto. Es algo confuso, el alumno sabe que algo falta, pero no tiene una clara conciencia de lo que se expresa, en opinión de Campistrous y Rizo (1996), como una sensación de desconocimiento, como necesidad de adquirir nueva información sobre algo.

    El problema surge precisamente de la situación problémica y, a diferencia de ésta, se caracteriza por el hecho de que el sujeto tiene conciencia de lo que es buscado, esto es, que su actividad (de solución) persigue conscientemente el alcance de determinado fin u objetivo y, en consecuencia, organiza y dirige su actividad mental a la solución del problema.

    Una situación problémica solo resultará un éxito, cuando sea capaz de crear el interés y estimular el carácter consciente y activo del alumno para elevar sus facultades intelectuales y promover su razonamiento lógico, como se afirmó anteriormente.

    La inclusión de los alumnos en el proceso de asimilación de conocimientos será exitosa si la situación problemática cumple con determinadas exigencias:

    I. La situación problémica debe ser tal que, en su primer análisis (lectura, presentación) promueva en los alumnos dos sentimientos simultáneos:

    • De contradicción.
    • De posibilidad potencial de eliminar la contradicción.

    Un ejemplo en que el aluno no tiene la posibilidad potencial de eliminar la contradicción (dificultad) puede ser el fenómeno de Inducción Electromagnética que algunos metodólogos proponen para crear una situación problémica: en el campo de un imán se encuentra una bobina conectada mediante conductores a un galvanómetro. No se observa corriente eléctrica alguna. Cuando se introduce el imán en el interior de la bobina, el galvanómetro acusará la existencia da corriente eléctrica: su aguja se desplaza hacia un lado. Retirando el imán del interior de la bobina, la aguja del galvanómetro se desvía hacia el sentido contrario al anterior, lo que significa que la corriente eléctrica tiene ahora un sentido contrario al primero, conforme al sentido de movimiento del imán dentro de la bobina. Porque ocurre esto?

    A esta pregunta los alumnos no pueden responder porque en ellos no existe la posibilidad potencial de eliminar la contradicción y explicar el fenómeno. La conclusión de que, para la obtención de la corriente eléctrica en el conductor ligado al galvanómetro y la bobina, es necesario sólo mover el imán hacia dentro y fuera de la bobina, no es satisfactoria, ya que no es la respuesta correcta de la pregunta. La exigencia de que a situación problémica debe contener no solo una contradicción aparente, sino también la posibilidad potencial de eliminar esa contradicción, está dictada por el principio didáctico de adsequibilidad. Si la situación problémica es muy difícil, el alumno pierde la esperanza de resolverla; si es muy fácil, el alumno pierde el interés por resolverla.

    II. La situación problémica debe contener algún elemento nuevo, interesante para los alumnos, lo que posibilita su incorporación al proceso activo de solución. Por eso, las situaciones problémicas deben:

    - Estar relacionadas con el contenido y el objetivo.

    - Estar relacionadas con la vida, con la experiencia práctica de los alumnos.

    - Tener un significado social.

    Lo nuevo en el proceso de enseñanza tiene carácter reproductivo en el sentido que los alumnos no enriquecen el conocimiento científico ya existente, mas realizan descubrimientos para ellos mismos. Lo nuevo de la situación problémica puede lograrse ya sea por el contenido o por el modo de solución. Debe destacarse que también la variedad de las situaciones problémicas puede incentivar el interés de los alumnos para su solución. Por eso, durante la creación de las situaciones problémicas debe tratarse que sean diferentes en contenidos y la forma de presentación.

    III. Para la creación de la situación problémica, a veces, es imprescindible tener en cuenta los distintos tipos de motivos de la enseñanza. En las condiciones docentes, la situación problémica es especialmente organizada por el profesor, lo que no elimina su objetividad. La maestría pedagógica del profesor consiste en detectar (conectar, relacionar) la contradicción del fenómeno observado con los conocimientos que los alumnos poseen y, sobre esta base, crear la situación problémica. Para eso, es necesario un análisis cuidadoso del material docente, desde el punto de vista de su contenido, estructura lógica, las especificidades de su asimilación por los alumnos (errores típicos, concepciones alternativas, preguntas que hacen los alumnos, etc).

    Elementos esenciales de la experiencia demostrativa problémica.

    Como se afirmó arriba, los experimentos demostrativos problémicos no pueden ser explicados sólo sobre la base de los conocimientos que tienen los alumnos. Es por ello que su diseño e introducción en el proceso de enseñanza-aprendizaje deben reunir algunas exigencias.

    Generalmente, al experimento demostrativo problémico antecede una serie de experimentos conocidos por los alumnos que conducen al conocimiento del problema. Es por eso que el experimento problémico se realiza antes de comenzar el estudio del nuevo material o su representación generalizada.

    En una serie de casos, el uso del experimento demostrativo (no problémico) en las clases de Física para la presentación de un problema, posibilita el desarrollo y entrenamiento del pensamiento lógico, hábitos de trabajo independiente, determina la necesidad de continuar y profundizar el estudio de esta o aquella ley. Entretanto, el papel del experimento demostrativo problémico va más allá, desde la creación de interés en los alumnos hasta el estudio del nuevo material. El experimento demostrativo puede crear el interés por el nuevo material, pero no ser problémico, puesto que no crea una situación problémica. En tales experiencias no problémicas pueden incluirse varias experiencias fundamentales e ilustrativas.

    Cualquier experimento demostrativo problémico puede ser realizada para ilustrar el material docente, mas no cualquier experimento ilustrativo puede ser considerado problémico.

    Durante la presentación del experimento demostrativo problémico en la clase, ante los alumnos, se plantea un problema determinado. Tal problema contribuye a la formación de un sistema de motivos cognitivos interiorizados y la consecuente solución del problema con lo que se alcanza la satisfacción de los alumnos.

    Las exigencias para la realización del experimento físico docente también son válidas para el experimento demostrativo problémico. Sin embargo a esta actividad se deben sumar otras exigencias, tales como:

    1. El contenido del experimento demostrativo problémico debe estar basado en fenómenos y leyes antes estudiados por los alumnos; la situación problémica que aparece sobre esta base debe crear no solo contradicciones, sino también la posibilidad de eliminarlas.

    2. El experimento demostrativo problémico, con más frecuencia, se presenta al inicio del nuevo material o una cuestión específica del tema; a veces, antes de la generalización del material estudiado.

    3. La demostración de un experimento de este tipo debe ser precedida de otra experiencia, fácilmente explicable por los alumnos sobre la base de los conocimientos que ya poseen. Después se muestra la experiencia problémica que debe provocar en el alumno el asombro y la curiosidad, puesto que lo observado no se asocia con las representaciones que tiene, Por eso, este experimento es un estimulador permanente de la búsqueda cognitiva.

    4. La explicación del experimento demostrativo problémico no puede ser dogmática, ya que los alumnos, puestos delante de una situación problémica, debe buscar, de modo independiente, la respuesta del fenómeno observado. No encontrando la respuesta completa, ellos pueden obtenerla durante la participación activa en el proceso posterior de estudio de este problema en la clase bajo la dirección del profesor. De forma general, este tipo de experimento en la Enseñanza Media, debe estar ligada a alguna o algunas de las siguientes situaciones:

    I. La no-correspondencia entre los conocimientos que los alumnos ya tienen y las exigencias para resolver los nuevos problemas docentes. Esta no-correspondencia puede aparecer en los siguientes casos:

    • Entre los conocimientos ya asimilados por los alumnos y los nuevos hechos detectados durante el proceso de solución de problemas.
    • Entre los mismos conocimientos (del mismo carácter) pero de diferentes niveles.
    • Entre los conocimientos científicos y las concepciones alternativas (ideas previas) de los alumnos.

    II. El alumno se enfrenta a nuevas condiciones prácticas de aplicación de los conocimientos que posee.

    Niveles de complejidad de las situaciones problemáticas.

    Puesto que la situación problémica se encuentra en la base del experimento demostrativo problémico, es necesario detenerse en sus niveles de complejidad y, puntualizar la cuestión referente a que niveles corresponden los sistemas de experimentos a sugerir. La clasificación de estos niveles se hace en dependencia del carácter de la actividad de los alumnos.

    • Primer nivel:

    Se caracteriza por el planteamiento de una situación problémica, independientemente de las formas de trabajo del profesor. Tal situación es resuelta por el profesor durante la explicación del material docente. En este nivel, la actividad principal corresponde al maestro y la mínima a los alumnos.

    • Segundo nível:

    Corresponde a una situación problémica especialmente creada por el profesor y la participación es conjunta (profesor-alumnos) en la búsqueda de la solución. Ella puede observarse durante el desarrollo del nuevo material. La actividad de los alumnos se incrementa, en tanto que la del profesor se mantiene.

    • Tercer nivel:

    Tiene lugar cuando los alumnos resuelven de modo independiente el problema formulado por el profesor mediante la emisión de hipótesis. Este nivel se caracteriza por la presentación a los alumnos de un sistema de tareas. Se Incrementa la actividad cognitiva de los alumnos, en tanto que al profesor corresponde solo el análisis inicial de la situación problémica.

    • Cuarto nível:

    Formulación independiente del problema y búsqueda de su solución por los alumnos. Corresponde a un nivel superior de actividad cognitiva e independiente de los alumnos cuando el aprendizaje adquiere las características de un proceso de investigación.

    Todos estos elementos deben tenerse en cuenta en las propuesta metodológicas para el diseño e introducción del experimento demostrativo problémico en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física del nivel medio.

    Referencias.

    • Bugaev, A.I.(1989). Metodología de la enseñanza de la Física en la escuela media. Editorial Pueblo y Educación. La Habana.
    • Campistrous, L. y C . Rizo (1996). Aprender a resolver problemas aritméticos. Editorial Pueblo Educación. La Habana.
    • Gil, D. y P. Valdés.(1996). La orientación de las prácticas de laboratorio como investigación: un ejemplo ilustrativo. Enseñanza de las ciencias. Vol.14., No.2, pp. ,155- 163.
    • Legañoa, M.A y P. Portuondo, (1999). Los medios didácticos en la enseñanza de la Física. Ingenierías, Enero-abril. Vol. II, No.3.
    • Ortiz, A.L.(2003). Metodología de la enseñanza problémica de la en la educación técnica y profesional. Disponible en: htt://www.monografías.com/trabajos13/resutes/resutes.shtml/
    • Valdés P. y R. Valdés (1999 ). Tres ideas básicas de la didáctica de las ciencias. La Habana. Editorial Academia.

     

    Datos sobre los autores:

    Santiago Cabrera Moreira

    santiagoc[arroba]ingenieria.unica.cu

    Fecha de nacimiento: 31 de Marzo de 1953 (Santa Clara, Cuba)

    Titulado de la Facultad de Física de la Universidad Pedagógica de Moscú (1979). Profesor Titular(1999) del Departamento de Mecánica Aplicada de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Ciego de Ávila, Cuba. Doctor en Ciencias Agrícolas (2000). Ha ejercido la docencia de pregrado (Física General para Ingenieros) durante 28 años consecutivos tanto en su país como en el extranjero. Ha impartido cursos de postgrado sobre Física de Suelos y Ciencias de la Educación tanto nacionales como internacionales. Ha presentado más de 40 ponencias en eventos nacionales e internacionales. Es autor de más de 30 trabajos científicos y docentes publicados en el país y en el extranjero

    Julio Domingos Joao

    Fecha de nacimiento: 12 de septiembre de 1954 (Uige, República de Angola).

    Titulado del Instituto Superior de Ciencias de la Educación de Lubango (especialidad Física), República de Angola (1987).Master en Ciencias de la Educación (2007). Ha impartido docencia tanto en el nivel medio como superior por más de veinte años. Ha presentado varias ponencias en eventos científicos. Se desempeña como Jefe del colectivo de Física del Departamento de Ciencias Exactas del Instituto Superior de Ciencias de la Educación de Lubango.

    Sandra Molina Escobar

    Fecha de nacimiento: 14 de septiembre de 1965 (Sancti Spiritus, Cuba)

    Titulada del Instituto Superior Pedagógico ¨Silverio Blanco Nuñez¨ (Universidad Pedagógica) de Sancti Spiritus, Cuba (1989) en la especialidad de Educación Primaria. Ha impartido docencia durante más de 20 años. Ha presentado varias ponencias en eventos científicos pedagógicos. Actualmente se desempeña como profesora de la Escuela Nacional Primaria Äguedo Morales¨de Ciego de Ávila.

    Sobre el trabajo:

    Lugar de realización: Universidad de Ciego de Ávila, Cuba

    Fecha de terminación del trabajo: 5 de enero del 2008.



    Artículo original: Monografías.com

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