El diseño de experimentos en la escuela primaria: un diagnóstico de habilidades científicas en niños de 4 to grado

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1 El diseño de experimentos en la escuela primaria: un diagnóstico de habilidades científicas en niños de 4 to grado María Florencia Di Mauro 1 y Melina Furman 2 1 Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina 2 Universidad de San Andrés, Buenos Aires, Argentina, mfurman@udesa.edu.ar Resumen Un objetivo de la educación científica es el aprendizaje de habilidades relacionadas con los modos de conocer de las ciencias. Nuestro estudio analiza las habilidades científicas en alumnos de 4 to grado del nivel primario. Los resultados revelan que la mayoría de los alumnos no demuestran habilidades vinculadas con el diseño experimental. Palabras clave Diseño experimental, habilidades científicas, escuela primaria. Introducción Existe un consenso internacional acerca de la importancia de una educación en ciencias para la ciudadanía, que prepare a los jóvenes para interpretar información y tomar decisiones fundamentadas en el marco de un mundo en continuo cambio (Osborne, 2007). En esta línea, los currículos de muchos países plantean como objetivos la enseñanza de una serie de habilidades relacionadas con los modos de conocer de las ciencias naturales y muy vinculadas con el desarrollo del pensamiento crítico y autónomo, tales como la capacidad de analizar datos, de diseñar investigaciones para responder a una pregunta o de interpretar y crear modelos explicativos (Consejo Federal de Cultura y Educación, 2004; National Research Council, 1996). Los especialistas enfatizan el papel de la escuela primaria como etapa fundacional para sentar las bases del pensamiento científico (Furman y Podesta, 2009; Harlen, 1999). Sin embargo, las evaluaciones internacionales e investigaciones muestran que el objetivo de que los alumnos desarrollen habilidades de pensamiento científico está lejos de ser alcanzado y que se 1

2 El diseño de experimentos en la escuela primaria hace necesario un replanteo de la enseñanza de las ciencias a nivel de todo el sistema educativo (Zimmermann, 2007; UNESCO, 2009). Un objetivo importante en las clases de ciencias del nivel primario es enseñar a los alumnos a comprender y generar los principios básicos de razonamiento para planificar e interpretar experimentos sencillos, una capacidad esencial de la actividad científica (CFE, 2004). Si bien desde la investigación en la didáctica de las ciencias se han realizado numerosos trabajos sobre las concepciones de los alumnos a nivel de saberes conceptuales (Giordan y De Vecchi, 1999), se conoce menos acerca de las habilidades científicas en alumnos de distintas edades y cómo estas se desarrollan, un conocimiento clave para elaborar el diseño de materiales curriculares, programas de enseñanza y de formación docente (Kuhn, 2005). Nuestra investigación busca contribuir a la línea de trabajos que indagan acerca de las habilidades científicas de niños de escuela primaria. Chen y Klhar (1999) muestran que solo un 35% de los alumnos de 4 to grado son capaces de reconocer diseños experimentales con errores, cuando les presentan una tarea en la que se comparan distintos diseños para responder a preguntas sencillas. Kuhn y Dean (2005), por su parte, mostraron que solamente el 11% de alumnos de 6 to grado fueron capaces de separar variables al buscar las causas detrás de un fenómeno natural como un terremoto cuando trabajaron con un software que les presentaba los efectos de distintos factores en el riesgo de sismos. En esta línea, en nuestro trabajo indagamos acerca de las habilidades científicas presentes en los niños de 9 y 10 años. Para ello, realizamos un relevamiento sobre la capacidad de diseñar experimentos sencillos en alumnos de 4 to grado del nivel primario de una escuela pública de la ciudad de Mar del Plata, Argentina. Metodología Con el objetivo de conocer la capacidad de los alumnos de diseñar experimentos, se les presentó un problema sencillo del área de ciencias naturales y se les pidió que plantearan el camino para resolverlo mediante un dibujo y un pequeño párrafo explicativo. Se muestra el instrumento utilizado a continuación: Boris quiere teñir una remera de tela blanca con colorante rojo y quiere averiguar si el colorante se disolverá mejor en agua caliente o fría para teñir su remera blanca. Entonces le propone a su amiga Clarita ponerlo a prueba con un experimento. 1) Qué experimento puede hacer Boris para averiguarlo? a) Dibuja el experimento en el recuadro indicando los materiales usados (recuerda tener en cuenta todos los detalles para hacer el experimento). b) Explica el experimento dibujado Figura 1. Situación problemática presentada en el test diagnóstico Se analizaron las respuestas de los alumnos y se estableció una escala en función de las habilidades de diseño experimental. Se plantearon 4 niveles, nivel 1: ausente, nivel 2: incipiente, nivel 3: en desarrollo y nivel 4: avanzado (véase 2

3 Di Mauro y Furman tabla 1). Los participantes del estudio fueron 68 alumnos de 4 to grado (9 y 10 años) de una escuela primaria pública de la ciudad de Mar del Plata a la que concurren sectores sociales de nivel medio. Niveles Nivel 1 Ausente Nivel 2 Incipiente Nivel 3 En desarrollo Nivel 4 Avanzado Descripción No es capaz de plantear una comparación correcta ni un camino coherente para resolver el problema. Plantea sólo una comparación correcta. Plantea una comparación correcta, y solo uno de los siguientes parámetros: una estrategia de medición o identifica alguna variable que debe permanecer constante. Plantea una comparación correcta (en este caso: colorante con agua caliente y con agua fría), una estrategia de medición (ej. ver cuánto tiempo tarda en colorearse el agua o la camiseta) e identifica al menos alguna variable que debe mantenerse constante (ej. la cantidad de agua). Tabla 1. Niveles de habilidades de diseño experimental Resultados Nuestros resultados revelan que la mayor parte de los alumnos no fue capaz de diseñar un experimento (nivel 1) y que casi la mitad de los niños propusieron una comparación muy elemental (nivel 2). Solo una alumna planteó una comparación y una posible medición para poder establecer el resultado (nivel 3) y ningún niño mostró la habilidad de diseñar un experimento de forma completa (nivel 4), como se muestra la figura 1. Figura 1. Nivel de habilidad de diseño experimental. Porcentaje de alumnos categorizados en 4 niveles según el grado de desarrollo de habilidades científicas relacionadas con el diseño experimental. Nivel 1: Ausente. Nivel 2: Incipiente. Nivel 3: En desarrollo. Nivel 4: Avanzado. Dentro del grupo de alumnos que no mostraron habilidades de diseño experimental (Nivel 1; %) encontramos diversos tipos de respuestas. El 50% de ellos planteó un resultado según sus creencias o experiencias anteriores, sin proponer un camino para resolver el problema. Respuestas de este tipo fueron: Con agua fría, porque se destiñe más rápido o Yo pondría la remera en agua caliente y después le pondría el colorante y ya está (figura 3A). Otros repitieron el enunciado Boris quiere hacer un experimento para pintar una remera blanca a rojo. 3

4 El diseño de experimentos en la escuela primaria Figura 3. Respuestas representativas de los alumnos al test diagnóstico. La figura 3A es representativa del Nivel 1. La figura 3B y 3C del Nivel 2. La figura 3D del Nivel 3. 3A (Nivel 1: ausente) Yo pondría la remera en agua caliente y después le pondría el colorante y ya está 3B (Nivel 2, incipiente) En el dibujo A use agua caliente y una remera blanca. En el B use agua fría y una remera blanca 3C (Nivel 2, incipiente) Se trata de que el chico quiere pintar una remera blanca a rojo y hace un experimento para que quede de color rojo 3D (Nivel 3, en desarrollo) si en agua fría ponemos el colorante cuánto tiempo tarda en ponerse roja? en intermedia cuánto tarda en ponerse roja? en agua caliente cuanto tiempo? Los alumnos con habilidad incipiente (Nivel 2; 42.67%) fueron capaces de plantear una comparación básica entre dos condiciones, como se evidencia en las siguientes respuestas: En el dibujo A puse agua caliente y una remera blanca, en el B puse agua fría y una remera blanca (figura 3B). En este grupo de alumnos también se consideraron aquellos que fueron capaces de esquematizar la comparación, aunque no la hayan podido expresar por escrito. Esta situación se presentó en el 41,4 % de los alumnos de este grupo, como se observa en la figura 3C. Finalmente, solo una alumna (1,47%) realizó un diseño experimental en el que 4

5 Di Mauro y Furman planteaba una comparación y una forma de medición para poder llegar a resolver el problema (Nivel 3, en desarrollo), su respuesta se muestra en la figura 3D. Conclusión Nuestro trabajo muestra que la habilidad de diseñar un experimento sencillo, un objetivo del segundo ciclo del nivel primario en Argentina y otros países (CFE, 2004), está prácticamente ausente en niños de 4 to grado de la escuela primaria, y que más de la mitad de ellos no pueden proponer una comparación simple a la hora de testear el efecto de una variable como en el test presentado. Este dato resulta importante a la hora de pensar estrategias de enseñanza acordes al punto de partida de los niños, que les permitan avanzar hacia niveles más complejos de pensamiento científico. Un dato llamativo es el alto porcentaje de alumnos que, en lugar de proponer un camino para responder a la pregunta planteada, plantearon directamente el resultado correcto de acuerdo a sus experiencias o creencias. Pensamos que esto habla de una falta de familiarización con este tipo de preguntas y pone en evidencia la necesidad de un trabajo en el aula que proponga preguntas de investigación en las que los alumnos deban planificar caminos para responderlas, en lugar de demandarles la respuesta correcta. Referencias bibliográficas Chen, Z. y Klahr, D. (1999). All Other Thin being Equal: Acquisition and Transfer of the Control of Variables Strategy. Child Development, 5, Consejo Federal de Cultura y Educación (2004). Núcleos de Aprendizaje Prioritarios. Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología. Furman, M. y Podestá, M. E. (2009). La aventura de enseñar ciencias naturales. Buenos Aires: Aique. Harlen, W. (1999). Effective Teaching of Science. A Review of Research. Edinburgh: Scottish Council for Research in Education. Kuhn, D. y Dean, D. (2005). Is developing scientific thinking all about learning to control variables? Psychological Science, 16, National Research Council (1996). National Science education Standars. Washington: National Academy Press. Osborne, J. (2007). Science Education for the Twenty First Century. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 3, UNESCO (2009). Aportes para la enseñanza de las ciencias naturales: Segundo estudio Regional Comparativo y Explicativo (SERCE). Santiago de Chile: Oficina Regional de Educación de la UNESCO para América Latina y el Caribe. Zimmerman, C. (2007). The development of scientific thinking skills in elementary and middle school. Developmental Review, 27,