Fecha de recepción: 16/06/2019 / Fecha de revisión: 13/08/2019 / Fecha de aceptación: 12/11/2019

Resumen. Se hace necesario un cambio en el aprendizaje, que logre el gusto por las Ciencias y desarrollo de competencia científica en los estudiantes. Se elaboraron secuencias didácticas y se aplicaron evaluaciones al inicio y al final del año lectivo, con el objetivo de analizar la influencia del trabajo con Proyectos de Indagación en el desarrollo de la competencia científica en dos grupos de la investigación acción. La investigación de corte mixto, se realizó en un liceo de contexto sociocultural desfavorable. La selección de la docente se efectuó por muestreo empírico. La docente seleccionó el mejor grupo de primer año y el de mayores dificultades. Intervinieron 38 estudiantes. Se efectuó análisis de documentos de las rúbricas aplicadas a la propuesta diagnóstica y a la evaluación final. Al inicio del año los resultados en 1º 1, corresponden a un 50 % de respuestas aceptables, en tanto 1º 3, logra un 38,9 %. En la evaluación final los grupos que trabajaron en proyectos de indagación obtuvieron un 56,9 % y 54,9 % respectivamente. Cuando se analizan las diferencias para primero 1 para cada uno de los indicadores medidos se aprecia que, de forma significativa, mejoran en tres de los nueve indicadores y para primero 3, en cuatro.

Palabras clave: competencia científica, proyectos de indagación, rúbricas.

Introducción

Esta investigación es de interés para la comunidad científica porque con ella se busca sensibilizar a los docentes para reflexionar sobre su práctica de aula y planificar sus clases teniendo en cuenta las investigaciones en didáctica de las ciencias. Es importante además porque los resultados obtenidos no se acotan a la percepción de los docentes ni de los estudiantes, trasciende las mismas ya que se evalúan los resultados obtenidos, en el proceso realizado por los estudiantes, en el transcurso de un año lectivo. En el presente artículo se analiza el progreso que logran realizar, estudiantes de primer año de enseñanza media en un liceo de contexto socio cultural desfavorable, en el desarrollo de la competencia científica, cuando la docente trabaja con Proyectos dentro del modelo didáctico de aprendizaje por indagación.

Los datos fueron recogidos en el transcurso de una investigación realizada en el año 2017, correspondiente a la tesis de Doctorado.

La investigación de corte mixto, se realizó desde una perspectiva socio-crítica, ya que se pretendía analizar la situación y transformarla. Correspondió a una investigación-acción, la que se implementó a través de la planificación de proyectos a partir de los contenidos curriculares, para favorecer el desarrollo de la competencia científica. Se complementó con un enfoque cuantitativo al comparar con un grupo testigo.

Surgió la necesidad de implementar esta investigación porque actualmente se continúa constatando que la enseñanza que se imparte en las aulas no produce buenos resultados. Solbes y Tarín (2007) expresan que se verifica que los estudiantes ya no se interesan por la ciencia; en cambio Sánchez (2013) pone de manifiesto que el aprendizaje colaborativo basado en proyectos, constituye un estímulo para aprender y los estudiantes desarrollan capacidad proactiva. Agregan, además, que tener la posibilidad de seleccionar las actividades a partir de su interés favorece la profundización en los contenidos del curso.

En otra investigación realizada por Rodríguez-Sandoval, Vargas-Solano y Luna-Cortés (2008) denominada “Evaluación de la estrategia: aprendizaje basado en proyectos”, el 80% de los encuestados consideran que aprendieron a planificar, consultar bibliografía, aplicar conocimientos adquiridos, interpretar y analizar datos, comunicar resultados y trabajar en grupo.

En un estudio efectuado por Chin y Osborne (2008) un 75 % de los educandos de sexto año eligieron investigar preguntas elaboradas por ellos mismos. Los jóvenes describieron el trabajo como “emocionante, divertido e interesante”, lo que indica la importancia de partir de su curiosidad.

Este modelo didáctico ha demostrado en otras comunidades que es muy válido. Franco Mariscal (2015, p. 231) describe el aprendizaje por investigación, partiendo de la contextualización de una situación. La investigación correspondió a un estudio de caso sobre corrosión de metales.

Trabajó con siete dimensiones, que fueron tomadas como referencia en la presente investigación: “plan¬teamiento de la investigación; manejo de la información; planificación y diseño de la investigación; recogida y procesamiento de datos; análisis de datos y emisión de conclusiones; comunicación de resultados, actitud o reflexión crítica y trabajo en equipo” (Franco-Mariscal, 2015, p. 240)

La importancia de considerar a los docentes como diseñadores puede apreciarse también en la investigación realizada por Llorente, Domènech, Ruiz, Selga, Serra, Domènech-Casal (2017). Ellos constataron que, a través del diseño de Proyectos de Investigación surgidos del contexto, se pueden desarrollar las dimensiones conceptual, procedimental y epistémica de la Competencia Científica.

En tanto Crujeiras (2015), investigó sobre el “enfoque del aprendizaje basado en las prácticas” en química. Los principales resultados de la investigación indican que se observa un progreso en el desempeño de los estudiantes, observándose que, al final del estudio, elaboran diseños que les posibilitan la resolución de tareas y analizan e interpretan datos, sin ayuda del docente.

En 2012 Uruguay participó por cuarta vez en “Programme for International Student Assessment” (PISA). Los puntajes en ciencias para Uruguay fueron de 416 en tanto el promedio de la OCDE obtuvo 501 y Shanghái 580. Las preguntas que presentan el mayor porcentaje de omisión, son las que requieren ser elaboradas por el estudiante. Mientras que en 2006, con un 43 %, y 2009, con un 37 % la omisión, correspondió a la “categoría de sistemas vivos, capacidad explicar fenómenos científicamente”, en 2009 se debía proponer una explicación acerca de la acción de los antibióticos sobre las bacterias (ANEP, 2013, p. 198)

Se considera que, si los docentes participan de una investigación-acción, aunque no lean las investigaciones en didáctica, referido por Gil Pérez y Vilches (2013) podrán conocer este modelo didáctico e implementarlo.

El objetivo de esta investigación fue analizar el impacto del modelo didáctico de aprendizaje por investigación en el desarrollo de la competencia científica en estudiantes de enseñanza secundaria.

Método

Diseño

La metodología corresponde a una investigación mixta de corte longitudinal enmarcada en la perspectiva de la investigación-acción participativa, que se complementa con un diseño AB de medias repetidas.

Se planteó un diagnóstico inicial, al comienzo del curso, que proponía una situación problemática que abarcaba diferentes actividades y que permitió evaluar las diferentes capacidades de la competencia científica. Se evaluó con una rúbrica las capacidades que desplegaron los estudiantes para resolver la propuesta.

Se trabajó durante el año en la planificación de tres secuencias, utilizando diferentes estrategias del modelo didáctico de aprendizaje por indagación para desarrollar las distintas dimensiones y capacidades de la competencia científica, cada secuencia permitió desarrollar un proyecto de indagación.

Al finalizar el año, se planteó una situación problemática abierta y se observaron las capacidades de la competencia científica que emplearon los estudiantes para resolverla.

Las pruebas se enmarcaron en situaciones reales o posibles, ya que se pretende medir el saber, saber hacer y saber ser, en contexto.

A los efectos de observar el desarrollo de la competencia científica en el transcurso de la investigación y preparar la evaluación inicial y final se elaboró la tabla 1 en la que se toman las categorías, dimensiones y capacidades diseñadas por Franco Mariscal (2015) y se incorpora una nueva categoría, que se extrae de la evaluación PISA, la cual corresponde al conocimiento científico (ANEP, 2016).

A los efectos de valorar el proceso realizado y obtener datos para la investigación se elaboró una propuesta final, que permitió comparar los resultados al inicio y final del año lectivo. La misma constó de diferentes ítems que permitieron evaluar las 9 capacidades de la competencia científica mencionados anteriormente (Anexo 2)

---

En relación a la propuesta de evaluación final, en primero 1, son siete los estudiantes que obtienen aceptable en la prueba, en tanto en primero 3, son cinco. Se aprecia una leve mejoría en los resultados respecto a la propuesta inicial.

En un análisis por categoría ambos grupos obtienen mejores resultados en las categorías 1, 2 y 8 y los peores resultados se encuentran en las categorías 5 y 6 correspondientes a “procesar resultados” y “formular conclusiones”.

El grupo con peores resultados al inicio es 1o 3, que obtiene el 70 % solamente en una dimensión, no obstante, al finalizar el año logra el 70 % en tres dimensiones, generando un avance en dos dimensiones

En la propuesta final no se observan las diferencias iniciales entre los grupos del mismo grado. Es fundamental destacar que en primer año se pasa de puntajes iniciales de 50 % para 1º 1 y 38,9 % en 1º 3 a puntajes de 56,9 % y 54,9 % respectivamente. Se aprecia un avance en los resultados, además de lograrse una nivelación en los mismos.

Respecto al puntaje obtenido de acuerdo a las dimensiones de la competencia científica, logran el mejor resultado en la dimensión 1, en la que todos los estudiantes responden de forma aceptable y dimensión 5, donde el 88 % logra responder de forma aceptable o muy buena.

Si se analizan el total de ítems contestados correctamente por ambos grupos de la investigación acción, al inicio es de 44,2% y al final logran responder aceptablemente 55,9%. Se observa un leve progreso en el desarrollo de la competencia científica.

El análisis de la posible relación (comportamiento) entre los dos cursos respecto a los indicadores (ítems) medidos, realizado con la prueba de X2, ofrece resultados no significativos en todos los indicadores excepto para el 6 (Formular conclusiones). Es decir, que ambos cursos presentan una distribución similar en las realizaciones de los estudiantes, menos en el indicador 6 (Formular conclusiones) que presentan una asociación más favorable para los estudiantes de primero 1 (mayor puntuación aceptables y muy buenas)

Discusión y conclusiones

Es de destacar que las diferencias iniciales entre los grupos hacia el final se disipan, remontando los resultados inferiores para llegar a resultados similares entre los grupos del mismo grado.

Los estudiantes no logran el avance esperado en las diferentes capacidades de la competencia científica, no obstante, ello, puede apreciarse una leve mejora entre la aplicación de la propuesta de evaluación al inicio y la evaluación que realizan luego de trabajar con proyectos de indagación

El pequeño avance logrado, si bien no puede compararse, es afín a los resultados que se obtuvieron en una investigación realizada por Sánchez (2013) sobre aprendizaje colaborativo basado en proyectos, que tomó como sujetos de estudio a estudiantes de ingeniería, los resultados indican que a los discentes la experiencia les posibilitó desarrollar su proceso de aprendizaje, favoreció la profundización en los contenidos del curso y asumir con mayor responsabilidad la participación.

Sobre la dimensión cinco correspondiente a “analizar los resultados” en la que los estudiantes tuvieron mayor dificultad, Harlen (2007) menciona que, en el transcurso del ciclo escolar, hay un crecimiento de la experiencia de los estudiantes, por lo cual podrán recoger información más compleja en la medida en la que avancen en este tipo de tareas. Desarrollar la competencia científica es un proceso que lleva tiempo y no se logra en un año lectivo, por esa razón es importante el progreso que se pudo observar, aunque sea escaso.

En relación a la dimensión seis de “elaborar conclusiones”, Harlen (2007) se refiere a las dificultades que presentan los estudiantes cuando elaboran conclusiones. Esta autora marca la dificultad en ambas dimensiones lo que unido a un escaso abordaje de las mismas puede incidir en los bajos resultados, de allí puede deducirse la importancia de que el desarrollo de la competencia científica debe promoverse a lo largo de toda la escolarización.

Ambos grupos lograron una mejora en las dimensiones de la competencia científica, con exiguos avances en el transcurso de un año lectivo, pero muy importantes para el inicio en el trayecto de educación media, teniendo en cuenta que corresponden a grupos que cursaron primer año. Asimismo, es posible observar las diferencias en los resultados que logran los grupos que trabajaron en proyectos de indagación y los que no lo hicieron.

Las dificultades que implica desarrollar la competencia científica también quedan demostradas en el análisis por capacidades, puede apreciarse que algunas dimensiones de la competencia exigen mayor esfuerzo y labor que otras.

Luego de aplicar el trabajo con proyectos, al finalizar el curso, ambos grupos lograron una mejora. Sánchez (2013) también menciona el hecho de que sentirse responsables por el éxito de la actividad facilitó el aprendizaje de todos los estudiantes y la integración de los mismos.

Asimismo, es importante recordar que la experiencia se realizó en un liceo de contexto socio cultural desfavorable, por lo cual, aunque el progreso sea escaso, se valora como muy positivo.

Estos resultados ameritan que se continúe investigando, sería importante que el instrumento que se utiliza al inicio y final, también sea aplicado en el transcurso del año, a los efectos de la investigación, ya que los estudiantes fueron evaluados durante el año lectivo a través de una evaluación auténtica, con presentación de los proyectos y defensas de los mismos por lo cual, la propuesta final, resultó desconocida y descontextualizada para los estudiantes.

Referencias

Administración Nacional de Educación Pública (2016). Marco teórico de Ciencias Naturales PISA 2015. Montevideo: ANEP.

Administración Nacional de Educación Pública (2013). Informe preliminar de resultados de Uruguay en PISA 2012. Montevideo: ANEP

Alm, M. (2013) Consejos para que las plantas crezcan rápido. Jardinería on. Retrieved from https://www.jardineriaon.com/consejos-para-que-las-plantas-crezcan-rapido.html

Barrera, J., Combatt, E., Ramírez, Y. (2011) Efecto de abonos orgánicos sobre el crecimiento y producción del plátano Hartón (Musa AAB) Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 5 (2), 186-194. Retrieved from https://pdfs.semanticscholar.org/7929/2333ca3213ff98dec071cc00b977283d3733.pdf

Chin, C. y Osborne, J. (2008). Students’ questions: a potential resource for teaching and learning science.Studies in Science Education, 44 (1), 1-39.

Crujeiras, B., (2015). Competencias y prácticas científicas en el laboratorio de química: participación del alumnado de secundaria en la indagación. Enseñanza de las Ciencias, 33 (3),201-202.

De León, M. J. y Gasdía, V. (2008) ) Diversidad del Uruguay. Montevideo: Fin de Siglo.

Franco Mariscal, A. J. (2015). Competencias científicas en la enseñanza y el aprendizaje por investigación. Un estudio de caso sobre corrosión de metales en secundaria. Enseñanza de las Ciencias, 33 (2), 231-252.

González Garduño, R., Torres Hernández, G., Castillo Álvarez, M. (2002) Crecimiento de corderos Blackbelly entre el nacimiento y el peso final en el trópico húmedo de México. E Journal. Universidad Autónoma de México, 33 (04), 1-19. Retrieved from http://www.ejournal.unam.mx/rvm/vol33-04/RVM33408.pdf

Harlen, W. (2007). Enseñanza y aprendizaje de las ciencias. España: Morata.

IBM Corp. Released (2017). IBM SPSS Statistics for Windows, Version 25.0. Armonk, NY: IBM Corp.

Llorente, I., Domènech, X., Ruiz, N., Selga, I., Serra, C. y Domènech-Casal, J. (2017). Un congreso científico en secundaria: articulando el aprendizaje basado en proyectos y la indagación científica. Investigación en la Escuela, 91, 72-89.

Marten, G. (2001)Ecología Humana: Conceptos Básicos para el Desarrollo Sustentable. Londres: Earthscan

Pérez Porto, J., Merino, M. (2013) Definición. De. Recuperado de: http://definicion.de/pasto/

Solbes, J., Tarín, F. (2007) ¿Qué hacemos si no coinciden la teoría y el experimento? (o los obstáculos de la realidad) Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales. 52, 97-106.

Sánchez, M. (2013). Aprendizaje colaborativo basado en proyectos en ingeniería. Revista Iberoamericana para la Investigación y el Desarrollo Educativo, 10, 453-445.

Rodríguez-Sandoval, E., Vargas-Solano, E., y Luna-Cortés, J. (2008). Evaluación de la estrategia: aprendizaje basado en proyectos. Educación y Educadores, 13 (1), 13-25. Retrieved from http://educacionyeducadores.unisabana.edu.co/index.php/eye/article/view/1618/2128

Travé, G. Pozuelo, F. Cañal, P. (2007) ¿Cómo enseñar investigando? Análisis de las percepciones de tres equipos docentes con diferentes grados de desarrollo profesional. Revista Iberoamericana de Educación Retrieved from https://core.ac.uk/download/pdf/51383280.pdf

Vilches, A., Gil Pérez, D. (2013) Investigación e innovación en la enseñanza de las ciencias. Necesidad de una mayor vinculación.Tecné, Episteme y Didaxis: TED, 34, 15-27.

Anexos

Anexo 1

Capacidad 1: Identificar cuestiones científicas. Explicar fenómenos científicamente. Utilizar evidencia científica.

Situación problema: Diego y Flavia salen a jugar al patio y se encuentran con que el papá de Diego ha plantado césped en su jardín para que luzca bonito.

Diego se lanza corriendo sobre el pasto y Flavia lo intenta detener diciéndole: “¡Pará, Diego! ¿No ves que lo vas a matar?”.

DIEGO. —¿A quién?

FLAVIA. —¡Al pasto!

DIEGO. —¿Qué decís? El pasto está muerto.

1. ¿Cuál es el problema que se plantea?
2. ¿Qué puede hacer Flavia para demostrar a su amigo lo que ella afirma?

Capacidad 2: Identificar problemas científicos. Definir los objetivos de una investigación. Formular hipótesis.

Si tuvieras que investigar el problema anterior, ¿qué pregunta plantearías?

Lee las siguientes frases e indica en cada una si se trata de un objetivo o una hipótesis en la investigación:

• Comprobar si el pasto es un ser vivo.
• Observar si el pasto cumple un ciclo de vida.
• El pasto no es un ser vivo porque cumple con funciones vitales.
• El pasto es un ser vivo porque cumple un ciclo de vida.
• El pasto es un ser vivo porque está formado por células.

Capacidad 3: Buscar información de diferentes fuentes y valorarla de forma crítica y reflexiva.

Lee los siguientes textos:

1. “El pasto es el alimento vegetal que crece en el suelo de los campos y que se destina a la alimentación de los animales”. Pérez Porto, J., Merino, M. (2013, p.1)
2. La población está logrando conciencia de la importancia de las praderas en Uruguay. No obstante, ello, aún queda mucho por conocer sobre su ecología, la estructura de las comunidades vegetales y animales, el funcionamiento y el impacto humano (De León y Gasdía, 2008).

b) ¿Cuál de los dos textos te parece que tiene conocimiento científico? ¿A o B?

c) ¿Qué información del texto tuviste en cuenta para responder?

Capacidad 4: Identificar variables. Diseñar una metodología. Diseñar experiencias

a) De acuerdo con la pregunta investigable que planteaste, identifica las variables.

b) Explica cómo procederás para responder la pregunta investigable.

Capacidad 5: Observar sistemáticamente. Seleccionar y emplear el instrumento de medida más adecuado. Procesar los resultados en distintos formatos (tablas, gráficos).

En un estudio sobre lirios acuáticos, se introdujo una planta en el lago Maracaibo (Venezuela) y se procedió a observar su crecimiento. Luego se realizó una gráfica para analizar los resultados que se representa en la figura 1.

Figura 1. Crecimiento de lirios en lago Maracaibo

Nota: Fuente Marten, (2001)

Observa la gráfica y contesta:

a) ¿En cuántos meses se llevó a cabo el estudio de los lirios?

b) En dos meses, ¿cuántos lirios crecieron aproximadamente?

c) En cuatro meses, ¿cuántos lirios crecieron?

d) ¿A qué podrá deberse el aumento de lirios en el último mes? Menciona varias posibilidades.

Capacidad 6: Interpretar los resultados. Formular conclusiones

Elabora una conclusión para la investigación anterior teniendo en cuenta que el objetivo fue: Conocer el crecimiento de los lirios en el lago Maracaibo.

Capacidad 7: Dar a conocer los resultados.

Elabora un póster con los títulos que pondrías para presentar tu investigación.

Capacidad 8: Interesarse por problemas científicos. Reflexionar de forma crítica sobre los resultados. Trabajar en equipo, respetar y valorar las ideas de los compañeros y tomar decisiones

¿Cuál de las siguientes afirmaciones caracteriza tu accionar al trabajar en equipo?

a) Consideras que las ideas más válidas son las tuyas y por eso no dejas hablar a los otros compañeros.

b) Te gusta escuchar a todos para luego dar tu opinión.

c) Luego de escuchar todas las ideas, siempre consideras más válida la tuya.

d) Reflexionas sobre lo que se discute y puedes considerar más válida una idea de un compañero.

Capacidad 9: Identificar prácticas científicas beneficiosas para la mayoría de los ciudadanos. Participar como integrantes de una comunidad en la reflexión colectiva a partir del proceso de investigación.

¿Qué acción realizarías en tu comunidad luego de finalizar tu investigación?

Anexo 2

Capacidad 1:

La madre de Luis está criando pollos para el consumo de la familia, pero está preocupada porque los pollos no están creciendo como ella lo esperaba y no estarán listos para la fecha que los necesita. Luis quiere ayudar a su madre y pensó que quizá, al cambiar algunas de las condiciones en las que se encuentran los pollos, podrá tener mejores resultados.

De acuerdo con lo que has estudiado en el liceo, responde:

¿La idea de Luis tiene una base científica?

Redacta una explicación para lo que piensa Luis.

Indica qué evidencia científica puede utilizar.

Capacidad 2:

Si tuvieras que indagar sobre el problema que se plantea anteriormente, ¿qué pregunta plantearías para investigar?

Define el objetivo de la investigación.

Formula dos hipótesis para la pregunta.

Capacidad 3:

Selecciona dos textos para realizar un marco teórico:

A. El cultivo de tomate en condiciones de sustrato bajo invernadero logra producir frutos de excelente calidad. Asimismo, cumple con los estándares de inocuidad alimentaria. Además, actualmente, la demanda de productos desarrollados orgánicamente se ha acrecentado ya que los abonos orgánicos posibilitan, mejorar cualitativamente los vegetales consumidos por el hombre (Dimas et al, 2009).

B. “Los sistemas de producción en plátano de la zona que se analizó presentan limitantes importantes para su explotación, algunas de ellas son los problemas fitosanitarios, manejo agronómico inapropiado, prácticas culturales inadecuadas, uso desatinado de agroquímicos, entre otros” (Barrera, Combatt y Ramírez, 2011, p. 188).

C. “Las plantas son seres vivos y necesitan de nosotros para crecer. Háblales a tus plantas y así es como expulsarás dióxido de carbono, favoreciendo así su crecimiento. Además, debes revisar la planta periódicamente para evitar aparición de plagas”. (Alm, 2013, p. 1).

¿Qué tuviste en cuenta para la elección?

Selecciona una cita.

Realiza una paráfrasis.

Capacidad 4:

De acuerdo con la pregunta investigable que planteaste, identifica las variables.

Explica cómo procederás para responder la pregunta investigable.

Capacidad 5:

En la veterinaria, los pollos crecen muy rápido. Elabora un gráfico con los datos del crecimiento de los pollos de la veterinaria del barrio:

Tabla 5
Crecimiento de los pollos en 21 días.

Tiempo (días)	Masa (g)
1	30
7	150
14	400
21	800

Nota: Elaboración propia.

¿Qué factores pueden incidir en el crecimiento de los pollos?

Capacidad 6:

Curva de crecimiento de corderos

Observa la gráfica y contesta:

d) ¿En cuántos meses se llevó a cabo el estudio del crecimiento en los corderos?

1. En 100 días, ¿cuánto pesan aproximadamente?
2. En 200 días, ¿cuánto pesan?
3. ¿Qué diferencias observas entre machos y hembras?

Figura 2: Curva de crecimiento de cordero por sexo (González Garduño, Torres Hernández, Castillo Álvarez, 2002, p. 17) Traducción propia.

Elabora una conclusión para la investigación anterior teniendo en cuenta que el objetivo fue conocer el crecimiento de los corderos de la raza Blackbelly entre el nacimiento y el peso final en el trópico húmedo de México.

Capacidad 7:

Elabora un póster con los títulos que pondrías para presentar tu investigación.

Capacidad 8:

¿Cuál de las siguientes afirmaciones caracteriza tu accionar al trabajar en equipo?

1. Consideras que las ideas más válidas son las tuyas y por eso no dejas hablar a los otros compañeros.
2. Te gusta escuchar a todos para luego dar tu opinión.
3. Luego de escuchar todas las ideas, siempre consideras más válida la tuya.
4. Reflexionas sobre lo que se discute y puedes considerar más válida una idea de un compañero.

Capacidad 9:

¿Qué acción realizarías en tu comunidad luego de finalizar tu investigación?