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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.

[626]

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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