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Análisis del modelo de John Biggs sobre alineamiento constructivo y posibles dificultades que se presentarían al utilizarlo como propuesta para evaluar el aprendizaje
de la estructura del átomo a los estudiantes de la Preparatoria
Olga Margarita Padilla Bernal1
Sergio Luis Bárcenas Ríos2
Abstract. Con este trabajo de investigación se muestran algunas probables dificultades de aprendizaje sobre la estructura del átomo encontradas al analizar las respuestas dadas por los alumnos de la preparatoria a un cuestionario sobre el tema, aplicado del 2008 al 2010. También se presentan opiniones de un grupo de investigadores de la Universidad de Valencia, España, manifestadas en un seminario realizado para analizar el tema mencionado, efectuado en la universidad referida en julio de 2011, respecto a las aportaciones y las posibles dificultades al intentar acoplar el Modelo de John Biggs sobre alineamiento constructivo de 1999, a la evaluación de la estructura del átomo. Palabras clave. Dificultades de aprendizaje, estructura del
átomo, alineamiento constructivo, instrumento de evaluación.
Introducción
Los objetivos de este trabajo de investigación son, por una parte, detectar cuáles son algunos de los problemas de aprendizaje en
estructura del átomo y buscar sus probables causas. Además intentar construir, con sus aportaciones y dificultades una estrategia de evaluación sobre la estructura del átomo, basada en el llamado
modelo de alineamiento constructivo de John Biggs. Para ello se investigará en las respuestas que los alumnos dan a un cuestionario sobre estructura del átomo y en las distintas opiniones que expresan 1 El autor es Profesor del área de Comunicación y Lenguaje en la Unidad Académica
Preparatoria de la Universidad Autónoma de Zacatecas. 2 El autor es Profesor del área de Ciencias Experimentales en la Unidad Académica Preparatoria de la Universidad Autónoma de Zacatecas.
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un grupo de expertos sobre el tema. De ahí delimitar el campo de validez y los probables problemas que se presentarían al diseñar ese
instrumento de evaluación.
Para los fines de este trabajo, se iniciará por describir, brevemente,
tres enfoques de la evaluación actual: por competencias, según el modelo de John Biggs sobre alineamiento constructivo y el de la didáctica de las ciencias experimentales. En el primer enfoque, se
conceptúa la evaluación, como el proceso por el cual se toman decisiones a partir de los datos observados, como el control de los
conocimientos, la calidad del producto, las exigencias de determinadas actividades, la ejecución de un programa y el cumplimiento de una tarea.3 La evaluación tiene un sentido técnico,
como un dispositivo institucionalizado (Rueda, 2000)4, sin embargo, existen planteamientos que consideran la evaluación como una problemática y no un instrumento (Ardonio, 1976).5 En general, se
concluye que la evaluación es ―un proceso que consiste en la obtención y manejo de información sistemática y objetiva acerca de
los datos de ejecución, comparados con los valores estándar de una escala ponderada de metas especificada previamente, emitiendo un juicio sobre méritos y limitaciones que permita a los responsables del
proceso educativo tomar decisiones adaptativas y seleccionar opciones que lleven al logro de objetivos y a la permanencia del
aprendizaje (Rosado, 1998).6 Actualmente el evaluar el aprendizaje en una enseñanza basada en competencias, encierra más una aspiración que un concepto con significación clara... la idea de competencia
conlleva saber y saber hacer, teoría y práctica, conocimiento y acción, reflexión y acción. Esto representa un cambio en el enfoque del conocimiento: del saber qué al saber cómo.7 Lo anterior nos conduce a
establecer la planeación de una prueba por competencias. En ella la adecuada y cuidadosa planeación de la evaluación tendrá el buen
logro de los propósitos que motivaron su necesidad, así como la
3 Castro, C. (2011). Evaluación en la Educación Basada en Competencias, Manual
del participante. ANUIES. 4 Rueda, M. (2000). Una propuesta de cuestionario dirigido a los estudiantes para evaluar la función docente en la universidad, México: Centro de Estudios Sobre la
Universidad, UNAM. 5 Ardonio, J. (1976). Consideraciones Teóricas sobre la Evaluación de la Educación,
En L.B: Rueda, M y Díaz, F. (comp). Evaluación de la docencia, perspectivas actuales, 23-40, México, Paidos, (2000). 6 Rosado, M.A. (1998). Hacia un modelo de evaluación de la docencia en la educación superior. Tesis de postgrado, Facultad de Psicología, UNAM. 7 Álvarez, J. Evaluar el aprendizaje en una enseñanza centrada en competencias: En
Gimeno, J, et al (2008), Educar por competencias ¿qué hay de nuevo?, Edit. Morata,
Madrid, España, 206.
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posibilidad de presentar resultados en términos de calidad, validez, confiabilidad, imparcialidad y objetividad. La planeación de la
evaluación pretende responder a las interrogantes siguientes: ¿qué se pretende evaluar?, ¿a quién se va a evaluar?, etcétera. 8 Un punto fundamental de lo anterior, lo constituyen los instrumentos de
evaluación por competencias, tanto los de evaluación cualitativa, así como los de evaluación cuantitativa, en los primeros se destaca cómo se da la dinámica o cómo ocurre el proceso de aprendizaje por medio
de los instrumentos de medición, como las rúbricas o matrices de valoración. Mientras que los segundos se basan en la comprobación y
cuantificación de objetivos obtenidos a través del manejo estadístico. El aprendizaje se relaciona con la adquisición de cantidades de unidades discretas de conocimientos declarativos y procedimentales.
El segundo enfoque se refiere al modelo sobre alineamiento constructivo, que está diseñado para indicar directamente lo qué han
aprendido los estudiantes y hasta qué punto lo han aprendido. Este planteamiento es llamado El alineamiento constructivo, el cual tiene
las características siguientes:
1) Es un diseño de enseñanza calculado para estimular la
participación profunda. 2) Se especifica el nivel o niveles deseados de comprensión del
contenido que se trate. 3) El enunciado de los verbos adecuados de comprensión
contribuye a hacerlo. Estos verbos se convierten en actividades
que los estudiantes tienen que realizar y que, en consecuencia, deben de promover los métodos de enseñanza y abordarlos en
tareas de evaluación; 4) Esto, con el fin de juzgar si los estudiantes alcanzan con éxito
los objetivos y en qué medida lo hacen.
Respecto al tercer enfoque, referido a la didáctica de las ciencias experimentales. Para describir la evaluación en ciencias, tomaremos
como punto de partida la respuesta a la pregunta: qué han de saber y que han de saber hacer los profesores de ciencias, Gil, et al, (1991) 9. Los
autores hacen una propuesta basada en ocho aspectos, una parte de ellos está basada en la idea de aprendizaje como construcción de
conocimientos con las características de una investigación científica y,
8 Castro, C. (2011). Evaluación en la Educación Basada en Competencias, Manual
del participante. ANUIES.
9 Gil, D, et al. (1991). La enseñanza de las ciencias en la educación secundaria,
Cuadernos de educación, 2° edición, ICE/HORSORE, Universitat de Barcelona.
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la otra parte, en la necesidad de transformar el pensamiento docente-espontáneo del profesor. Dentro de los aspectos referidos (conocer la
materia a enseñar, conocer y cuestionar el pensamiento docente espontáneo, saber preparar y dirigir actividades didácticas, etcétera), se encuentra un apartado fundamental: saber evaluar.
Para adentrarnos en el espacio referido al saber evaluar, es necesario abordar las concepciones espontáneas sobre la evaluación, que ya han
sido desarrolladas en los trabajos de los autores mencionados, quienes hacían un análisis crítico sobre ellas, cuestionando las siguientes ideas:
1. Resulta fácil evaluar las materias científicas con objetividad y
precisión.
2. El fracaso de un porcentaje significativo de alumnos es inevitable en materias difíciles como las de las ciencias, que no están al alcance de todos. Por ello un profesor que aprueba a
los alumnos, convierte la asignatura en una disciplina de relleno, que los alumnos ni estudian ni valoran.
3. Una prueba bien diseñada ha de ser discriminatoria y producir una distribución de las notas de tipo gaussiano, centrada en el ―cinco‖, como sinónimo de reprobado.
Para atribuir –siguen diciendo los autores mencionados- a la
evaluación el papel de instrumento de aprendizaje, se exige romper con las concepciones de sentido común que se han escrito. Además, para desempeñar la función de instrumento de aprendizaje, otra
condición es su extensión a los aspectos –conceptuales, procedimentales y actitudinales- del aprendizaje de las ciencias, haciendo a un lado aquello que permite una medida más fácil y
rápida. Es necesario tener presentes los grandes objetivos de la investigación científica y los problemas a superar para lograr
cambios conceptuales, procedimentales y actitudinales. Para llevar a buen término el proceso de evaluación se deben diseñar actividades de evaluación acordes con las concepciones socioconstructivistas 10
del aprendizaje que permitan –retomando a Gil, 1991:
1. Impulsar el trabajo diario y comunicar seguridad en el propio esfuerzo.
2. Dar información al profesor y a los alumnos sobre los
conocimientos que poseen, sobre las deficiencias que se hayan
10 Leach, J. & Scott, P. Designing and Evaluating Science Teaching Sequences: An Approach Drawing on the Concept of Learning Demand and a Social Constructivist-Perspective on Learning. Studies in Science Education, 38, 115-142, 2002.
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producido –haciendo posible la incidencia inmediata sobre las mismas- y sobre los progresos realizados, contribuyendo así a
crear expectativas positivas. Pese al gran avance que significa la evaluación como instrumento de
aprendizaje –sustituyendo a la de juicio terminal sobre los logros de los alumnos-, ésta resulta insuficiente si no se contempla también como instrumento de mejora de la enseñanza, es decir un trabajo en
el proceso que muestre las dificultades de los alumnos, los comportamientos y actitudes del profesor, así como también el
funcionamiento del centro educativo en que se desarrollan. Cuerpo central. Lo anterior nos lleva a formular el problema
didáctico: ¿Cuáles son las aportaciones y dificultades de la adaptación del modelo de John Biggs a la evaluación de la estructura del átomo? Interrogante que puede derivarse en otras, como: ¿Puede
cuestionarse la evaluación tradicional de la estructura del átomo desde los planteamientos constructivistas? y ¿Es una probable causa
del bajo rendimiento académico del alumno la falta de preparación del docente en la investigación didáctica sobre modelos del átomo?
La interrogante estructurante escrita en el planteamiento del problema centrará la atención en las dificultades de aprendizaje y de
la enseñanza de la estructura del átomo. La descripción que hacen los autores citados sobre estos aspectos, nos permitirán indagar acerca de las probables causas de estos problemas de aprendizaje y en el
tipo de enseñanza recibida, más que en preconcepciones de los alumnos. De ahí que formulemos la respuesta al problema didáctico en forma de una hipótesis fundamenta y su fundamentación teórica.
La hipótesis se ha expresado de la manera siguiente: La
implementación del Modelo de Biggs como una estrategia de evaluación del la estructura del átomo a los alumnos de la preparatoria, puede presentar dificultades para su aplicación.
Hipótesis que se puede derivar en otras, como serían:
1. La enseñanza tradicional impartida en la Preparatoria a los alumnos, respecto a la estructura del átomo, puede significar
un obstáculo para el aprendizaje de los modelos de éste.
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2. El desconocimiento de la investigación didáctica en la estructura del átomo, por parte de los profesores, puede
constituir una de las principales causas del bajo rendimiento académico de los alumnos.
La fundamentación teórica de la hipótesis parte de una de las líneas de investigación didáctica que se ha desarrollado en los últimos 20 años, la que muestra la existencia de graves errores conceptuales que
presentan gran resistencia a ser desplazados por las ideas científicas actualmente en vigor. Una causa importante de la persistencia de
ellos, es el hecho de que los modelos didácticos utilizados habitualmente por el profesorado —transmisión verbal de conocimientos ya elaborados o descubrimiento inductivo y autónomo
(Gil 1983), no tengan sustento en las estructuras conceptuales previas de los alumnos. Lo anterior nos conduce, a considerar que la introducción de los modelos del átomo en la preparatoria, sea
incorrecta y confusa debido a lo siguiente:
1. Se desarrolla el tema de una forma lineal y desestructurada donde se mezclan las concepciones clásicas (modelos de Thomson y Rutherford), las de la antigua teoría de los cuanta
(modelo de Bohr) y las cuánticas actuales (modelo de Heisenberg, etcétera.).
2. Es una introducción directa o explícita de errores por falta de estrategias clarificadoras que muestren cómo las nuevas ideas introducidas, sobre el átomo entran, en conflicto con las ideas
clásicas sobre el mismo -y con la concepción del mundo del alumno-, con lo que las posibilidades del cambio conceptual (transformación de ideas espontáneas de los alumnos a ideas
científicas) sean nulas.
3. La falta de información de los profesores de Química sobre la
investigación didáctica en modelos atómicos, obstaculiza obtener resultados satisfactorios respecto a las evaluaciones sobre modelos del átomo y también puede impedir aplicar una
estrategia adecuada de solución a los problemas de aprendizaje en el tema citado.
Para poner a prueba la hipótesis principal y las hipótesis derivadas, se ha operativizado y diseñado la contrastación experimental
siguiente:
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Diseño experimental para la contrastación de la hipótesis.
Características generales
Se ha empleado la metodología cuantitativa en grupos ordinarios de clase, para intentar contrastar la hipótesis. Se han utilizado para
contrastar las dificultades de aprendizaje un instrumento de contrastación de las dificultades de aprendizaje, un cuestionario de preguntas abiertas sobre la estructura del átomo.
Muestra de estudiantes considerada en el análisis de las
dificultades de aprendizaje. El cuestionario elaborado ha sido aplicado a 200 alumnos. En esta investigación el instrumento fue aplicado a grupos diversos y en edades comprendidas entre los 15 y
16 años, en distintos planteles y diferentes turnos, en la preparatoria de la Universidad Autónoma de Zacatecas, durante cuatro cursos de Química I (2008-2010). El instrumento aplicado ha consistido en un
ítem que muestra fotografías de cuatro modelos del átomo y en que se preguntaba: Autor, nacionalidad, características, experimentos en que
se apoyaron y fenómenos que no pudieron explicarse.
Se ha analizado el tema referido en un Seminario llamado “Evolución de la enseñanza-aprendizaje de la Química de orientación constructivista en la Preparatoria de la Universidad Autónoma de Zacatecas, México”, con un grupo de expertos del Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales de la Universidad de
Valencia, España, en julio de 2011. Los resultados se muestran.
Resultados obtenidos. Para el cuestionario, la evaluación de la estructura del átomo se hizo en tres partes: a) conocimientos
conceptuales; b) conocimientos procedimentales y c) conocimientos actitudinales. Y sólo se ha tomado en consideración las respuestas
dadas por los alumnos a la parte conceptual.
I. Conocimientos Conceptuales. (Valoración 65% del total).
1) Responde a las siguientes interrogantes sobre cada modelo del átomo que se muestra en cada una de las
fotografías.
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a) ¿Cuál es el nombre del autor del modelo átomo? b) ¿Cuál la nacionalidad del autor del modelo atómico?
c) ¿Cuáles son las características de cada uno de los modelos atómicos? d) ¿Cuáles experimentos (menciona algunos) se pudieron
explicar con sus modelos atómicos? e) ¿Cuáles son algunos de los fenómenos que no pudieron resolver con cada modelo del átomo?
Resultados obtenidos en el cuestionario aplicado a los alumnos. Entre las respuestas encontradas (133/200) se encuentran aquellas que identifican mal los modelos del átomo, que presentan errores
conceptuales, que no establecen las características de cada uno de los modelos atómicos. También aquellas que no mencionan los experimentos en los cuales se apoya la postulación de cada modelo
atómico, ni los fenómenos que no pueden resolver los modelos atómicos presentados.
Al analizar cada respuesta, se podría afirmar que algunas probables causas de sus equivocaciones fueron por lo siguiente:
1) Desconocen la progresión espacio-temporal del desarrollo del conocimiento científico. Por ello no son capaces de situar las
imágenes mostradas en su tiempo histórico, ni los experimentos en que éstos se apoyaron.
2) Se les hace complicado memorizar nombres propios de autores de modelos, de experimentos o de fenómenos específicos (desconocemos si porque son de nombres extranjeros o si tiene
problemas con cualquier nombre, independientemente de su nacionalidad).
3) No son capaces de dar una descripción detallada de una imagen
atómica; ni tampoco de encontrar similitudes entre ellas o diferencias entre las mismas.
4) Ignoran que las imágenes de los modelos del átomo, son representaciones mentales que propusieron los autores de los modelos del átomo. Y que éstas no constituyen un dogma, sino
una explicación temporal de ciertos fenómenos que no había sido explicados en su tiempo.
5) Tienen la idea de que los autores de los modelos del átomo son viejos (porque así los presentan los libros), despistados, que viven en otro mundo y que ese conocimiento es para gente fuera
del mismo. 6) No saben que el conocimiento científico en modelos del átomo
se ha ido construyendo con crisis y retrocesos, de tal modo que
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tampoco pueden comprender que la realidad obligaba a los autores de los modelos del átomo a proponer nuevos esquemas
que explicaran fenómenos que no podían ser resueltos por un modelo atómico anterior.
7) No se plantean que el conocimiento científico utiliza campos de
validez y problemas sin resolver.
Resultados obtenidos en el Seminario con profesores en julio de 2011. Las opiniones vertidas en el mismo, por el grupo de
investigadores de Didáctica de las Ciencias Experimentales, establecen aportaciones y posibles dificultades al trasladar el Modelo de Biggs a la evaluación de la estructura del átomo. A continuación se
detallan algunas aproximaciones a las opiniones vertidas.
Aportaciones del modelo de Biggs.
a. El Modelo referido se basa en el constructivismo.
b. Se valida el construir el aprendizaje, alineando al enseñanza.
c. Se justifica que el aprendizaje del alumno se pueda clasificar en niveles de comprensión determinados, de acuerdo al logro de los objetivos curriculares por medio del análisis de las
evidencias presentadas en las tareas de evaluación.
d. Se parte de un aspecto principal que es la identificación, por
parte del alumno de cada modelo atómico estudiado.
e. Se hace un experimento o práctica de laboratorio sencillos para motivar el tema.
f. Se puede describir un fenómeno en ciencias por medio de un lenguaje sencillo del alumno.
g. Se puede construir un mapa conceptual sobre el átomo.
h. El alumno teoriza en ciencias, en específico sobre la estructura
del átomo.
i. Se propicia la reflexión en la resolución de problemas de la vida cotidiana o en la relaciones Ciencia-Tecnología-Sociedad- Ambiente (CTSA).
Probables dificultades que se presentarían al adecuar el modelo de Gibbs a la evaluación de la estructura del átomo. El modelo
[624]
referido es aplicable a la calidad del aprendizaje universitario, no es para el Nivel Medio Superior.
1. No se aclara si el hacer un experimento sencillo, se refiere a una actividad en clase que despierte la motivación o si es hacer una
práctica sencilla de laboratorio. De ser lo último, se podría orillar al alumno a tener una educación empírica, ya que realizaría fuera de un marco conceptual o teórico.
2. Al describir un experimento sobre modelos atómicos, no se utilizaría lenguaje científico porque en el esquema aún no se
logra la teorización (este término corresponde al nivel abstracto-ampliado).
3. Al elaborar un mapa conceptual (nivel relacional) sobre la estructura del átomo, el alumno no podría realizarlo
correctamente, ya que como no lo ha teorizado (nivel abstracto ampliado), desconocería cuál sería el inclusor y, por consiguiente, cuáles son los conceptos derivados. Se le
dificultaría dar ejemplos de la vida diaria.
4. Sin teorizar sería complicado para el alumno, aplicar un concepto del átomo a un problema.
5. El teorizar la estructura del átomo, como nivel de mayor complejidad, deja en el empirismo el conocimiento de los niveles anteriores.
6. El orden de aprendizaje de los niveles de comprensión, se puede
constituir en un planteamiento lineal, lo cual está en contradicción con la forma como se ha construido el conocimiento científico.
7. La ausencia de planteamientos de problemas sin resolver en cada paso del modelo, lo aleja de la didáctica de la ciencias, en
específico del cómo se construyó la estructura del átomo.
8. Se infiere que el autor del modelo da poca importancia a la metodología científica.
9. No se ejemplifica el modelo referido a un tema de ciencias experimentales. Tampoco se sabe si es para una unidad de trabajo o para alguna materia determinada. Tampoco clarifica
para cuánto tiempo de estudios se desarrolla o para qué edades de los alumnos se aplica.
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Conclusiones
Este trabajo que comenzó planteando las posibilidades de conocer las
probables dificultades de aprendizaje en estructura del átomo, así como también algunas opiniones que un grupo de expertos en didáctica de las ciencias respecto a la aplicación del Modelo de Biggs,
para aplicarlo a la evaluación del aprendizaje en estructura del átomo a estudiantes de nivel medio superior. Esta investigación también se ha proyectado, no sólo a advertir de los problemas que se pueden
presentar al aplicar el modelo referido a la evaluación de la estructura del átomo, sino también a las dificultades de interpretación de todo
su modelo. A continuación se hizo el intento de construir un instrumento de evaluación de la estructura del átomo, acorde con el modelo de Biggs. Sin embargo, se siguen presentando problemas en
su construcción. Creemos que los profesores del Nivel Medio Superior encontrarán diseños que superen algunas de las dificultades que
nosotros hemos detectado (que ya se han descrito anteriormente) y que nosotros no hemos superado.
Finalmente, se da un ejemplo basado en el fundamento teórico de Biggs y su posible aplicación a la evaluación de la estructura del átomo.
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Uniestructural Multiestructural Relacional Abstracto - Ampliado
A) IDENTIFICA
1) Identifica con la relación
correcta entre ambas
columnas, al autor de los
siguientes modelos del átomo.
Propuesto por
el inglés,
Joseph Thomson
(1856-1940) .
( )
a) Establecido por
por el
neozelandés,
Ernest
Rutherford.
(1871-1937).
( )
b) Aportado porel danés Niels Bohr
(1885-1962.
( )
Presentado
por el alemán
c) Werner
Heisenberg
(1901-1976) y el
austríaco Erwin
Schrödinger
(1887-1961).
d) ( )
A) DESCRIBE
2) Describe un
experimento sencillo
sobre la naturaleza
eléctrica de la materia.R:______________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
____________________
B) REALIZA UN
EXPERIMENTO
SENCILLO
3) En el laboratorio realiza
la práctica sobre
conductividad eléctrica
de los compuestos
inorgánicos en
disolución acuosa.
A) COMPARA
4)¿Cuáles son las
similitudes y
diferencias entre los
modelos del átomo
mostrados en la
pregunta 1. ?
(Contesta al reverso
de la hoja).
B) RELACIONA
5) Elabora un mapa
conceptual sobre el
texto de modelos del
átomo que se te
proporciona.
(Contesta al reverso
de la hoja).
C) APLICA
6)Menciona cuáles
experimentos se
explicaban con cada
modelo del átomo y
cuáles eran los
problemas que no
resolvían. (contesta al
reverso de la hoja).
A) TEORIZA
7) Elabora la
configuración
electrónica de los
cinco primeros
elementos
químicos de la
tabla periódica.
R:
B) 8) Dibuja el modelo
actual para el
átomo de Carbono.
R:
Instrucciones: Contesta correctamente a lo que se te pide
C) HIPOTETIZA
9) ¿A qué se debe la
desviación de las
partículas alfa en el
experimento
mostrado? Contesta al
reverso de la hoja.
D) REFLEXIONA
10) Escribe un
comentario sobre el l
accidente nuclear de
Japón (2011). Da
conclusiones sobre la
utilización de la
energía nuclear en la
sociedad. (Al reverso
de la hoja)
Ejemplo de aplicación a la evaluación en Química (Modelos del átomo)
[627]
BIBLIOGRAFÍA
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Gil, D, et al, (1991). La Enseñanza de las Ciencias en la Educación Secundaria,
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