INTRODUCCIÓN
Actualmente es impensable justificar el uso de la tecnología en los ambientes de aprendizaje, de hecho, lo que se debería justificar es el no uso de la tecnología en las aulas. Cuando se indaga en la Internet acerca de material computacional educativo para la enseñanza de las ciencias, se localiza una gran cantidad de éste. Sin embargo, cuando es pasado por la mirada del investigador en educación disciplinaria o didáctica de las ciencias, él puede identificar que no hay una teoría que sustente el material o que guíe el diseño de las actividades didácticas que se pueden desarrollar con dicho material. Es claro que este comportamiento no siempre es así, pero en la mayoría de los materiales identificados, por el equipo de investigación de la Red Internacional de Investigación en Matemática en el Contexto de las Ciencias y Ciencias en Contexto (MaCoCiencias), éste es el problema detectado (Camarena 2013).
Por otro lado, es cierto que tanto la tecnológica como la didáctica, poseen modelos propios de su área de conocimiento, sin embargo, la pregunta de investigación es Será posible la construcción de un modelo didáctico-tecnológico interdisciplinario y transdisciplinario, donde se integren la tecnología y la didáctica de las ciencias, para el diseño de material computacional interactivo, cuyo propósito es la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias.
Ante tal situación, el objetivo de investigación es elaborar un modelo didáctico-tecnológico, para el diseño de material computacional interactivo, que esté fundamentado teóricamente y que guíe los pasos para su diseño en la enseñanza de las ciencias. El modelo, objeto de este estudio, está dirigido a profesores y tecnólogos que se ubican en instituciones educativas y hacen su mejor esfuerzo para el desarrollo y uso de materiales computacionales educativos, sin contar con un modelo que los oriente en el diseño de estos materiales.
METODOLOGÍA
La elaboración del modelo didáctico-tecnológico se fundamenta en dos insumos, el primero consta de la sistematización y organización de experiencias de varios autores de materiales computacionales educativos, complementadas con el trabajo desarrollado por el grupo de diseño y desarrollo de materiales computacionales interactivos, de la Red Internacional de Investigación en Matemática en el Contexto de las Ciencias y Ciencias en Contexto (MaCoCiencias). Mientras que el segundo se aboca al marco teórico del modelo propuesto, esto es, las teorías educativas de las Ciencias en Contexto (Camarena, 1984, 2000, 2006, 2014a) y de Diálogo Didáctico Mediado (García-Aretio, 2001, 2002, 2008).
Por razones de espacio, a continuación se presenta el modelo didáctico-tecnológico, para el diseño de material computacional interactivo, que representa el resultado del proceso metodológico seguido a partir de los insumos mencionados.
EL MODELO DIDÁCTICO-TECNOLÓGICO
Con el modelo didáctico-tecnológico, para el diseño de material computacional interactivo, lo que se pretende particularmente es la visión epistemológica de la teoría de las Ciencias en Contexto, es decir, que el estudiante construya conceptos, que desarrolle procesos, que trabaje la mecanización de los conceptos, que resuelva eventos contextualizados de su realidad, es decir, que construya ciencias para la vida, con lo cual contará con una formación que apoya su inserción en la sociedad de forma efectiva, se trata de ciencias con carácter social (Camarena, 2000). Así como el enfoque de la teoría del Diálogo Didáctico Mediado para el aprendizaje mediado con la tecnología electrónica (García-Aretio, 2001).
Teoría de las Ciencias en Contexto
La teoría de las Ciencias en Contexto es una extrapolación de la teoría de la Matemática en el Contexto de las Ciencias (Camarena, 1984, 1990, 2000, 2012; Muro, 2004; Olazábal, 2005; Trejo, 2005), la cual se ubica dentro de la línea de investigación de la Matemática Social (Camarena, 1984, 1990, 2000, 2013). A través de ambas teorías se analiza y vinculan las ciencias con las demás áreas del conocimiento, además, tienen un carácter social ya que se abocan a analizar las ciencias que serán de utilidad a la sociedad. Ambas teorías tratan de desarrollar una cultura científica entre sus usuarios y buscan una formación científica para la vida y con ello preparar al futuro profesionista a que enfrente exitosamente su labor profesional, todo lo anterior a través de construir conocimientos significativos (Ausubel et al, 1990) en los estudiantes, de desarrollarles habilidades del pensamiento de orden superior, formarle un espíritu crítico, un pensamiento analítico, un criterio científico, entre otros (Camarena, 2000). Las dos teorías se fundamentan en los siguientes paradigmas: Las ciencias son formativas, Las ciencias tienen una función específica en el nivel universitario y Los conocimientos nacen integrados (Camarena, 1984).
El supuesto filosófico educativo de estas teorías es que el estudiante esté capacitado para hacer la transferencia del conocimiento de las ciencias a las áreas que la requieren y con ello las competencias profesionales y laborales, así como competencias para la vida, se vean favorecidas. Las teorías abordan cinco fases mediante un propósito en común de los saberes interdisciplinarios, de tal forma que en el ambiente de aprendizaje están presentes las cinco fases (Camarena, 1984, 2000, 2008): curricular, desarrollada desde 1982; didáctica, iniciada desde 1987; epistemológica, abordada en 1988; docente, definida en 1990 y la cognitiva, estudiada desde 1992.
La fase didáctica de la teoría de las Ciencias en Contexto, parte de la estructura curricular y las competencias requeridas en el campo profesional y laboral del futuro egresado, incursionando en la vinculación entre disciplinas con el objetivo de ofrecer una formación integral al estudiante. La estrategia didáctica de la teoría se denomina Didáctica del Contexto (Camarena, 1984, 2006, 2012; De Pavia, 2006; Muro, 2000; Trejo et al, 2011), contempla nueve etapas que se desarrollan en el ambiente de aprendizaje a través de eventos contextualizados, que son problemas, proyectos o estudios de caso, los cuales son abordados por equipos de tres estudiantes. Las nueve etapas son (Camarena, 1984, 2000, 2008): Identificar los eventos contextualizados con la función que se le otorgue. Plantear el evento contextualizado a los equipos. Determinar las variables y las constantes del evento. Incluir los temas y conceptos de las ciencias necesarios para el desarrollo del modelo matemático y solución del evento. Determinar el modelo matemático. Dar la solución matemática del evento. Determinar la solución requerida por el evento. Interpretar la solución en términos del evento y disciplinas del contexto. Presentar una ciencias descontextualizada.
En la teoría de las Ciencias en Contexto, los materiales de apoyo didáctico con tecnología electrónica juegan un papel preponderante como elemento mediador entre el aprendiz y el contenido a aprender. La estrategia de la Didáctica del Contexto, dicta una serie de lineamientos para el diseño de las actividades didácticas que deberán ser incorporados para la mediación con la tecnología o en los sistemas computaciones interactivos, diseñados exprofeso para el apoyo al proceso de la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias, mismos que deben ser comprendidos y dominados por el docente (Camarena, 2000, 2014a; Del Rivero, 2014; Flores et al, 2012, 2014; Luis, 2004).
Teoría del Diálogo Didáctico Mediado
La teoría del Diálogo Didáctico Mediado (García-Aretio, 2001, 2002, 2008), tiene un carácter ecléctico al retomar aspectos sustanciales de diversas teorías que se han formulado sobre la educación a distancia, de ahí precisamente su riqueza y posibilidad como sustento para el diseño de materiales interactivos. El diálogo didáctico mediado se manifiesta mediante una comunicación didáctica de doble vía que involucra a todos los actores del proceso educativo, separados físicamente en espacio y tiempo, por tanto se propicia una comunicación multidireccional: entre estudiante y profesor, entre profesores, entre los propios estudiantes y entre éstos con las figuras de gestión de la institución (Ortiz, et al, 2007). En la teoría se contemplan principalmente el diálogo o interacción que se lleva a cabo a través de medios y materiales producidos; la interactividad, que permite una relación síncrona y asíncrona; y la enseñanza guiada por un profesor o asesor. Los elementos mencionados tienden a que el estudiante sea autónomo e independiente en su estudio. Otro elemento que propone es que los contenidos se adapten a los diferentes estilos y ritmos de quien aprende, para incidir en la autonomía del alumno.
En la teoría del Diálogo Didáctico Mediado, la comunicación es el medio para establecer los aprendizajes, ésta se desarrolla en dos áreas, la correspondiente a la interacción y la que compete a la interactividad. La interacción se presenta entre el docente y el estudiante, entre estudiantes y entre profesores; la interacción forma parte del acompañamiento que se da al estudiante, ésta debe ser permanente con la finalidad de aclarar dudas, proporcionarle sugerencias y ampliar la información. Mientras que la interactividad se presenta entre los estudiantes y los materiales didáctico tecnológicos, que incorporan los medios electrónicos, para propiciar la construcción del conocimiento de los estudiantes (García, 2001, 2002, 2008).
Con el acompañamiento se pretende apoyar al estudiante a lograr su desarrollo progresivo de los propósitos previstos, su formación integral y su aprendizaje autónomo; éste tiene como función mediar la construcción de espacios sociales a partir de las relaciones y de las experiencias de interacción, así como, mediar las interactividades que tienen los estudiantes con los materiales de apoyo al aprendizaje elaborados con recursos didáctico tecnológicos. Hay dos tipos de acompañamiento que recibe el estudiante durante su paso por un programa académico, el brindado por el docente y del tutor. El primero lo acompaña durante la unidad de aprendizaje que imparte, para apoyarlo en las dudas que tenga sobre el curso, revisar sus tareas, motivarlo respecto a la asignatura, etc., es decir, se trata de una enseñanza guiada. Mientras que el segundo, el tutor, acompaña al estudiante durante su trayectoria académica, para apoyarlo y canalizarlo a las instancias que competan, en los problemas que se le presenten durante su vida escolar (ANUIES, 2001).
Las dimensiones del modelo didáctico-tecnológico para el diseño de material computacional interactivo.
El modelo didáctico-tecnológico para el diseño de material computacional interactivo, consta de tres dimensiones: La dimensión de las figuras o actores que hacen posible que los materiales de apoyo didáctico sean eficaces en el aprendizaje del estudiante. La dimensión de los recursos didáctico tecnológicos, los que contribuyen en el diseño del material computacional interactivo. La dimensión de los procesos que se requieren en el diseño del material computacional interactivo, para que realmente apoyen la construcción de conocimiento. Es claro que todas las dimensiones interactúan entre sí, sin embargo, para la presentación del modelo didáctico-tecnológico se hace necesario fragmentarlas y abordar cada una de ellas por separado.
Dimensión de las figuras o actores
La dimensión de las figuras o actores está constituida por las personas que participan en el diseño y desarrollo del material computacional interactivo. Es claro que el profesor no necesariamente es un experto en el diseño ni desarrollo de material computacional, en particular en programación, por lo que se requiere de un equipo interdisciplinario de personas para el diseño y desarrollo de material computacional educativo (Panchí, 2006a).
Las figuras o actores que participan en el diseño y desarrollo del material computacional interactivo son:
a) El profesor como experto en el contenido curricular.
b) El ingeniero en computación desarrolla el software a partir de las indicaciones que da el profesor sobre las acciones computacionales.
c) El diseñador editorial, d) el gráfico y e) comunicólogo, quienes permiten dar al material el atractivo y el despliegue motivador que se presenta a través de los colores, el tipo y tamaño de letra, la ubicación de las figuras, etc.
f) El pedagogo es quien apoya al profesor en el diseño didáctico, cuando el docente no tiene experiencia o conocimiento sobre el área educativa.
g) El técnico en computación para la aplicación del material computacional, ya que será quien resuelva las dudas sobre algún problema técnico del material o de la computadora en donde se instala el programa computacional.
Dimensión de los recursos didáctico tecnológicos
Los recursos didáctico tecnológicos toman especial énfasis, pues la mediación pedagógica se realiza a través del uso de ellos. Entendiendo como mediación pedagógica toda intervención capaz de promover y acompañar el proceso de enseñanza y de aprendizaje de los estudiantes, favoreciendo las tareas de construcción y de apropiación del mundo (Villalpando, et al, 2007).
Estos recursos didáctico tecnológicos considerados son: Internet, Plataformas tecnológicas educativas, Computadora, Software educativo, Simuladores, Realidad virtual, Foros de Discusión, Chat, Comunidades Virtuales, Software, Simuladores, Realidad Virtual, Sitios Web, Correo Electrónico, etc.
Desde un enfoque pedagógico, estos recursos requieren de un aprovechamiento que va más allá de un buen funcionamiento técnico o del contar con la versión más actualizada del equipo. Los recursos didáctico tecnológicos, cuando son empleados para la elaboración de materiales computacionales interactivos, son tan poderosos en el aprendizaje que pueden lograr en el estudiante sentir una realidad virtual, porque se usan diferentes sentidos sensoriales, transformando los materiales en verdaderos objetos de apoyo al aprendizaje.
Los recursos didáctico tecnológicos abarcan dos aspectos (Panchí, 2006b): a) el aspecto intelectual, la organización y estructura del proceso de enseñanza y de aprendizaje en la elaboración del mensaje o contenido que se va a enseñar y, b) el aspecto técnico en sí, maquinaria, equipo, funcionamiento técnico de producción, y transmisión o logística necesaria para materializar el mensaje.
Dimensión de los procesos
La dimensión de los procesos se enfoca en tres acciones principales: 1. El tratamiento del contenido de las ciencias desde las fases de la teoría de las Ciencias en Contexto. 2. La concretización e identificación de los indicadores del aprendizaje de los conceptos involucrados en el contenido a aprender. 3. El diseño del software interactivo, con los elementos de las acciones anteriores.
1. El tratamiento del contenido de las ciencias desde las fases de la teoría de las Ciencias en Contexto.
Se ha mencionado que la teoría contempla al proceso educativo como un sistema en donde interviene las cinco fases de la teoría, los contenidos de las ciencias a enseñar son tratados desde cada una de las cinco fases (Accostupa, 2009; Calderón et al, 2002; Camarena, 2000, 2012; Hernández, 2009; Neira, 2012; Sauza, 2006; Vite, 2007).
2. La concretización e identificación de los indicadores del aprendizaje de los conceptos involucrados en el contenido a aprender.
Con todo lo anterior se establece una matriz sistémica que permite construir los indicadores del aprendizaje del contenido de las ciencias (Camarena, 2014b). En investigaciones realizadas por educadores matemáticos se identifican los indicadores de los conceptos a enseñar.
Posteriormente, dependiendo de los indicadores, se diseñan las acciones didácticas que deberá realizar el estudiante para la construcción del conocimiento, las cuales se relacionan con las acciones computacionales que deberán poderse realizar con el material computacional interactivo.
Para aclarar este punto, a continuación se muestra un ejemplo en la tabla 1 que da cuenta de estas acciones para un caso particular. El caso aborda los conceptos de razón y proporción, se establecen los indicadores y a partir de éstos se definen las acciones didácticas en niños de primaria (Ruiz, et al, 2011).
Categorías de análisis |
Indicadores |
Acciones didácticas |
Razones y proporciones intuitivas |
¨ Compara directamente ¨ Compara indirectamente |
¨ Sobreponer figuras ¨ Usar un instrumento de medición |
Razones y proporciones de forma explícita |
¨Comparar indirectamente ¨ Expresar la razón como una fracción ¨ Expresar la proporción como equivalencia de fracciones ¨Usar razones internas y externas |
¨ Usar un instrumento de medición ¨ Usar una tabla relacionando datos y escribir la razón como una fracción ¨ Realizar operaciones numéricas |
Pensamiento proporcional cualitativo |
¨ Amplificar y reducir ¨ Usar categorías verbales |
¨ Seleccionar figuras reducidas o amplificadas mediante la visualización ¨ Usar expresiones lingüísticas |
Tránsito entre pensamientos |
¨ Comparar ¨ Contar ¨ Amplificar y reducir figuras |
¨ Sobreponer figuras ¨ Contar lados de cuadrados en una cuadrícula ¨ Dibujar figuras amplificadas y reducidas en una cuadrícula |
Desarrollo del pensamiento proporcional cuantitativo |
¨ Medir con instrumentos ¨ Expresar la razón como una fracción ¨ Expresar la proporción como equivalencia de fracciones ¨ Usar la regla de tres |
¨ Medir con un instrumento convencional ¨ Llenar una tabla con datos para establecer proporciones ¨ Realizar operaciones numéricas |
Tabla 1. Indicadores de los conceptos de razón y proporción y sus acciones didácticas.
3. El diseño del software interactivo, con los elementos de las acciones anteriores.
Es importante mencionar que los eventos contextualizados se diseñan tomando en cuenta los conocimientos previos del estudiante (Camarena, 2014b). El Sistema computacional interactivo debe generar aleatoriamente diversos contextos, abordando el mismo contenido de las ciencias a aprender para que no se vuelva mecánica la actividad.
Tomando en cuenta el diseño de los eventos contextualizados y las acciones didácticas, se diseñan las acciones computacionales junto con el ingeniero en computación, como se muestra en el ejemplo de la tabla 2. En este caso particular que se ejemplifica, si es necesario que el alumno sobreponga figuras, entonces, es necesario que con el mouse el estudiante pueda arrastrar las figuras de la pantalla de la computadora para poder sobreponerlas, y así con cada una de las acciones didácticas. De hecho, dependerá de lo que el profesor requiere que haga el material computacional interactivo para que el ingeniero defina qué recursos didáctico tecnológicos usar, como multimedia, realidad virtual, simuladores, etc., vinculándose con la dimensión de los recursos didáctico tecnológicos.
Acciones didácticas |
Acciones computacionales |
Sobreponer figuras |
Arrastrar figuras |
Usar instrumentos de medición |
Uso de regla virtual |
Usar tablas |
Tabla para ser llenada por el alumno |
Seleccionar figuras |
Acceder a figuras |
Dibujar figuras en cuadrícula |
Usar un lápiz virtual |
Contar cuadrados de una cuadrícula |
Uso de una cuadrícula |
Realizar operaciones numéricas |
Uso de la calculadora y block de notas |
Tabla 3. Vinculación entre acciones didácticas y acciones computacionales.
Es decir, el ingeniero con el apoyo del docente logra desarrollar técnicamente el material computacional interactivo. Esta situación reafirma la necesidad del trabajo interdisciplinario en equipo y la vinculación con la dimensión de los actores del modelo didáctico-tecnológico. Con las acciones computacionales y el diseño de los eventos contextualizados, el ingeniero en computación, el diseñador gráfico, el editorial y comunicólogo desarrollan el material computacional interactivo que es consultado con el profesor en cada etapa.
CONCLUSIONES
Con el modelo didáctico-tecnológico se elaboran materiales que apoyan al aprendizaje de los estudiante en un proceso sincrónico y asincrónico, ya que pueden usarlo en una computadora de su casa y continuar desarrollando actividades, apoyando la autonomía del estudiante.
Con el modelo didáctico-tecnológico para el diseño de material computacional interactivo se articulan los recursos didáctico tecnológicos con el enfoque dominante de la teoría de las Ciencias en Contexto sobre el aprendizaje. Se observa cómo el trabajo en equipo interdisciplinario es indispensable y cómo las tres dimensiones del modelo se entrelazan e interactúan entre sí para conformar el material computacional interactivo.
Es importante resaltar que hay dos elementos sustanciales que son imprescindibles en el diseño y desarrollo de los materiales computacionales interactivos, las investigaciones en educación disciplinaria y el trabajo en equipo interdisciplinario.
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