Los problemas de Matemáticas en el curriculum de EGB (Ciclo medio) : un estudio cuantitativo/descriptivo desde el punto de vista de su potencial heurístico

LOS PROBLEMAS DE MATEMATICAS EN EL CURRICULUM DE EGB (CICLO MEDIO): UN ESTUDIO CUANTITATIVO-DESCRIPTIVO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE SU POTENCIAL HEURISTICO (*) CERDA?. F. y PCllG. L. Escuela I!niversitaria de Formación del Profesorado de E.G.B. (Valencia) (*) Este artículo es parte del proyecto de investigación: ((El papel de la resolución de problemas en el curriculum de formación de profesores de EGB. Herramientas Heurísticas y Patrones Plausibles.)) Realizado bajo los auspicios del XI Plan de la Subdirección General de Investigación Educativa. SUMMARY Mathematical problems in the curriculum for children aged 8-1 1 are analyzed from different points of view related to the problem solving process. The aim of this analysis is to obtain information to enable ui to improve both the curriculum and the training of teachers. All the problems in the textbooks of four series have been examined. Their distribution over courses, topics and types (the solving of which implies and increasing degree of creativity: ((recoginition exercicies)), ((algorithmic euercites)), ((application problems)), ((open-search problems)) and ((problem situations))) have been stiidied. Furthermore, the standard solution to every problem has been carried out, to enable us to identify the heuristic tools implicitly contained and to analyze their distributions over courses and tolpics. The results lead us to conclude that the currimulurn does not stimulate creative problem solving. This is especially evident in the almost complete lack of problem situations (percentages between 0.2 and 4.05), the low percentage of open-search problems and the high percentage of recognition exercices. Some subjects such as usets and relations)) and ccplane shapes)) when examined in detail prove to be especially illustrative of the crucial role which the philoiophy behind the curriculum has in causing such poor results. The percentage of problems in the curriculum containing heuristic tools is low in almost every course (around 13%). With regard to the heuristic tools identified (((special case)), ((subgoals>~, ((examining possibilities)), ((draw a picture or a diagram)) and ((trial and error))) the hegemony of ((subgoals)) (neorly 50%) shows how and when problern solving heuristics could be achieved. INTRODUCCION Cualquier ciudadano comparte con los de su generación, entre otras cosas, su colección de problemas escolares. Estos y no otros son los que conforman su visión del contenido y la potencia de las disciplinas científicas de las que ha tenido conocimiento. Parece pues que cualquier pretensión de mejora de la enseñanza de las matemáticas que pueda difundirse a través de la formación de profesores (de EGB en nuestro caso) y que pretenda llegar a la inmensa mayona de los profesores y, por tanto, de los alumnos, ha de partir de un conocimiento de los problemas escolares, que son los que de hecho resuelven la mayona de los alumnos y los que de hecho enseñan a resolver la mayona de los profesores. Esto es tanto m& importante si se toma en cuenta la recomendación para la década de los 80 contenida en NCTM (1981) de centrar las matemáticas escolares en la resolución de problemas o el deseo expresado en Hernán (1983) de .fomentar la actitud básica en matemáticas: la de resolver problemas». Sin embargo, en la actualidad estamos lejos tanto de una teona que explique el proceso de resolución de problemas, como de una teona de la instrucción en resolución de problemas perfectamente bien fundada, acabada y coherente, pese al gran número de investigaciones puntuales realizadas. Lester (1980) describe el estado de la cuestión, ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS. 1983, pp. 168-136 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDAC - TICAS clasificándolas en cuatro campos básicos: el problema, el sujeto, el proceso y la instrucción. Los resultados obtenidos en esas investigaciones han dado lugar a la introducción de objetivos de proceso en el cumculum (Bell, 1976) o a desarrollar cumcula basados en la resolución de problemas como SPMPS, descrito en Burton (1980). Por otro lado, se han diseñado cursos de entrenamiento heunstico para la formación de profesores de matemáticas (Hughes, 1974) o se ha incluido éste como parte del cumculum (Wain y Woodrow, 1980). Ahora bien, los problemas utilizados tanto en las investigaciones que se han realizado sobre el proceso de resolución de problemas, como en los cursos de entrenamiento heunstico, son problemas o puzzles construidos ex profeso para ello y que, en general, no son semejantes a los que aparecen en los libros de texto. Desde nuestro punto de vista, tales problemas, que pueden ser los adecuados para investigar e ilustrar el proceso, no deben ser los únicos utilizados para la formación de los profesores o la instmcción de los alumnos en resolución de problemas, ya que, de ser los únicos, no se conseguirá más que añadir nuevos contenidos a los cumcula, aunque sean contenidos de proceso. Lo que conlleva un peligro al menos: que tales contenidos de proceso queden aislados del resto del cumculum, haciendo que los alumnos sean incapaces de transferir lo que puedan haber adquirido con esos problemas ((fabricados ex profeso para enseñar a resolver problemas» a cualquier otro problema que hayan de resolver, ante el que se comportarán de forma rutinaria. Schoenfeld (1979; 1982) apoya este supuesto al mostrar que dicha transferencia ya es difícil entre problemas del mismo estilo. Así puede comprenderse la necesidad de realizar un estudio detenido de los problemas realmente presentes en los libros de texto usuales desde el punto de vista de su potencial heunstico (información de la que se carece no sólo en España o a la que, en todo caso, no hemos tenido acceso), tanto para la inclusión gradual de objetivos de proceso en el cumculum, como para obtener información que pueda ser utilizada para explicar a los futuros maestros cómo y dónde pueden introducir implícitamente las herramientas heunsticas que han aprendido de forma explícita gracias a problemas ad hoc. PROPOSITO En este ámbito, los objetivos fundamentales de este trabajo son: Primero, estudiar la distribución-del número de problemas que se proponen en el ciclo medio según cursos y tipos de problemas tales que supongan del resolutor tanto el uso de destrezas de naturaleza diferente, como un grado creciente de creatividad. Segundo, estudiar la distribución por temas y cursos de cada uno de estos tipos de problemas. Tercero, identificar las herramientas heunsticas implícitamente contenidas en los problemas, así como su distribución por temas. l. Elección de mlecciones. La elección de las colecciones se realizó mediante una encuesta efectuada a 245 alumnos de 3O de Magisterio de la especialidad de Ciencias que realizaron sus prácticas de enseñanza en Valencia y su provincia. Se seleccionaron las tres colecciones que según la encuesta eran usadas con mayor amplitud en los colegios a los que éstos asistieron (Cl, C2 y C3). A éstas se añadió una cuarta de entre las de menor uso, pero que desarrollaba el cumculum mediante la resolución de problemas (C4). 2. Clasificación de los problemas. Para clasificar los problemas se consideraron cinco tipos clásicos, cuya descripción puede verse en Butts (1980): ejercicios de reconocimiento (ER), ejercicios algontmicos (EA), problemas de aplicación (PA), problemas de búsqueda (PB) y situaciones problemáticas (SP). La pertenencia de un problema a uno de los tipos señalados no se establece considerando el problema aislado, sino atendiendo a la situación del mismo en el interior del cumculum. Por ejemplo, un problema para cuya resolución existe un algoritmo preciso, es algorítmico si ese algoritmo ya ha sido descrito anteriormente, en caso contrano se tratará probablemente de un problema de búsqueda. La clase de problemas «otros>> (0) fue concebida para recoger todos aquellos problemas cuyas características no permitieron identificarlos como de uno de los tipos amba mencionados. 3. Temas. Para la elaboración de las cabeceras temáticas se tuvo en cuenta la división en bloques de los programas renovados correspondientes al ciclo medio (CM[), desdoblando el correspondiente a «Topología y Geometnan. Así, se utilizaron: conjuntos y relaciones (CR), números naturales (NN), automatización de operaciones (AO), fracciones (FR), magnitudes (MG), longitud, capacidad y masa (LCM), tiempo y precio (TP). superficie (SU), figuras planas (FP), igualdad de figuras (IF), medida de figuras (MF) y geometna del espacio (GE). 4. Construcción de las tablas tipo de problema/ tema. Para cadai uno de los tres cursos (3O, 4O y 5O) que componen el ciclo medio y para cada una de las cuatro colecciones, los problemas que contienen los libros de texto fueron examinados uno a ENSENANZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS uno y clasificados por tipos y temas. Todos aquellos problemas de índole temática diversa (lógica. redes. ..) que no corresponden a las cabeceras temáticas, fueron considerados aparte, pero dada su escasa presencia en el cumculum y su dificultad de comparación, no han sido tenidos en cuenta en el presente estudio. El examen y clasificación de los problemas fue realizado por alumnos de tercero de Magisterio de la especialidad de ciencias, que fueron adiestrados para ello. 5. Herramientas heurísticas (HH). Normalmente se utiliza el término «estrategia heurística» para designar conductas observadas en el resolutor (Webb, 1979; Lee, 1982). Aquí se entiende por HH un instrumento técnico que facilita la resolución del problema propuesto mediante su transformación en otro, lo que permite incluso asociar HH a problemas sin necesidad de considerar la presencia del sujeto al que tal HH facilita su resolución. Las HH consideradas han sido: consideración de un caso (CC), variación parcial (VP), menos variables (MV), submetas (SM), elemento auxiliar (EX), analogía (AN), examen de posibilidades (EP), reformulación (RF), figura o diagrama (FD) y ensayo y error (EE). Una descripción de estas HH puede encontrarse en Polya (1965; 1967) y Schoenfeld (1 979), por ejemplo. Para asociar una HH a un problema se procedió a su resolución standard, lo que permitió, en las distintas transformaciones que sufre el problema en el proceso de resolución, identificar las HH que normalmente se usan en él. Estas son las HH de las que se dice que están contenidas implícitamente en el problema. El número de problemas que contenían alguna HH se contó para cada tema, curso y colección. 6. Secuencias de problemas. Se examinó la presencia de cadenas de problemas en los distintos cursos y colecciones que tuviesen alguna finalidad específica. Para cada una de ellas se computó su longitud (número de problemas) y se clasificó por tema y HH. 7. Tratamiento de datos. Los datos brutos fueron introducidos en un Apple 11, dotado con dos unidades de disco e impresora y procesados mediante el programa SIS-TD, construido al efecto. Tal programa consta de cuatro subprogramas básicos: archivo, descripción, test y taxonomía. En el tratamiento estadístico de los datos únicamente cabe señalar el modo de obtención de las medias y proceder a una descripción somera del su bprograma taxonomía. Las medias fueron obtenidas ponderando cada una de las colecciones cori sus porcentajes de uso según la encuesta. Como las cuatro colecciones seleccionadas no eran las únicas señaladas en la encuesta, un 9% de los colegios utilizaban otras colecciones, este WO se distribuyó proporcionalmente entre las cuatro colecciones objeto de estudio. El subprograma taxonomía produce una jerarquía ascendente sin solapamiento tal y como se describe en Sneath y Sokal (1973), utilizando como medida de similitud entre individuos siendo xi, el valor del caracter k del individuo i y n el número de caracteres, y como métrica de agregación siendo i y j los individuos que acaban de agregarse para formar el ~~po 1 y k otro individuo o gmpo. RESULTADOS 1. Datos globales La tabla 1 muestra la distribución del número de problemas presentes en los textos analizados del ciclo medio. Puede observarse que dicho número vana notablemente de una colección a otra. C4 tiene aproximadamente el doble que C1, lo que se debe a que C4 presenta un desarrollo del cumculum basado en la resolución de problemas. La tabla 2 muestra, sin embargo, que la distnbución de problemas por curso dentro de cada colección es muy simiiar, lo que indica que ninguna considera que un curso sea más teórico que otro. A partir de la tabla 1 puede obtenerse, aplicando a cada una de las colecciones la ponderación derivada de los datos de la encuesta, el número de problemas que aparecen en cada curso, por término medio (tabla 3). Se pueden observar que este número aumenta muy poco de 3O a 5' y que supone alrededor de 3 problemas por día lectivo. 2. Tipos de problemas. 2.1. Colecciones. Las tablas 4 y 5 muestran la djstribución en frecuencias y porcentajes, respectivamente, de los problemas del ciclo medio en los tipos ejercicios de reconocimiento, ejercicios algoENSENANZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS nmicos, problemas de aplicación, problemas de El test X' muestra la dependencia de la distribubúsqueda, situaciones problemáticas y otros, para ción de problemas por temas respecto de las coleccada una de las colecciones. Se observan diferenciones (xi3= 1143, p<<0'001) y esto sigue ocucias notables entre éstas; en particular, escasa premendo incluso si se analiza la dependencia de sencia de ejercicios de reconocimiento en C3 y parte de los temas y algunas colecciones. Sucede problemas de aplicación en C4. Globalmente hay lo mismo si el test se realiza dentro de cada curso. que señalar la ausencia de situaciones problemáti3.2. cursos. L~ &la 9 muestra la evolución de 30 cas 4%) y los bajos porcentajes de proa 50 de la distribución de problemas por iemas, blemas de búsqueda (máximo 19%, bajando hasta para ~2. Tablas para las otras coleccioel 8% en una colección que dedica el 30% a ejercines ponen en evidencia de qué forma cada una encios de reconocimiento). foca la distribución de los temas a lo largo de los El test X' muestra dependencia con alta significacursos. ción (x: = 1379, pe0'001). Reduciendo el análisis 3.3. M-. L. tabla muestra el de a CI, C2 y ejercicios de reconocimiento y al~orítproblemas por té-no medio del ciclo, dist*buise puede postular la independencia (X I = dos por temas y cursos. Puede observarse la caída 0'54, P> 0'1). 10 que incluso puede hacerse al añarelativa de automatizac~n de operaciones en 50 y dir los problemas de aplicación (x: = 11'82, la aparición de fracciones en 40. El curso de 09005>~x'001). Si en vez de añadir problemas de méhco es 40, mientras que los problemas aplicación se añade problemas de búsqueda, hay de tiempo-precio se han tratado ya en 30, para dependencia (5: 7 14'019 ~<0'001). Por otro lado, &andonarse en 40 y 50. La geomesi en vez de anadlr un de problema, se añade tría presenta mayores vkaciones9 manteniéndose una C3, la dependencia es clara (~f = constante únicamente figuras planas (en abundan289'94, pK0'001). cia) y geometi'a del espacio (muy escaso); los de2.2. Cursos. La tabla 7 muestra para C1 la distrimás temas, irmexistentes en 3O, aparecen en 4' bución de los problemas según cursos y tipos. (igualdad de figuras, medida de figuras) o j0 Puede verse que mientras los ejercicios algorítmi- (superficie). cos se mantienen a lo largo de todo el ciclo en tomo al 25%, los ejercicios de reconocimiento al4. Estudio de 10s tipos de problemas según 10s canzan su máximo en 4O (38'3%) y descienden en temas. 5' Por la mayor ~resencia de roblem mas de aplicaL~ tabla 11 y el histogma 2 presentan la distnbución (36%): los pmblemas de búsqueda por su ción porcentual ponderada de los tipos de problepane se mantienen en tomo al lo% a lo largo mas entre los temas. Se han eliminado situaciones ciclo. problemáticas (por su escasez) y otros (por su au2.3. Medias. La ponderación de las colecciones sencia de contenido significativo). Puede verse que con los datos obtenidos en la encuesta permite los temas que más contribuyen a ejercicios de reconstruir la gráfica 1 que indica el número de proconocimiento son conjuntos y relaciones (27'8%) y blemas por término medio que de cada tipo se enfiguras planas (30%), seguidos de automatización cuentran en el cuniculum. de operaciones, que es, por otro lado, el que más contribuye al total de problemas (27'41%). Como 3. Temas era de esperar automatización de operaciones es el que más contribuye a ejercicios algonmicos, La y histograma aunque también es notable la contribución de conmuestran la distribución porcentual de los problejuntos y relaciones y figuras planas. Automatizamas del ciclo medio entre los temas, para cada una ción de operaciones es asimismo el que más conde las colecciones. En ellos se puede apreciar que, tribuye a problemas de aplicación, aunque excepto en Cl, a automatización de operaciones hay que seid= las contribuciones de longin<d, es al tema que se máximo de pacidad y masa, y tiempo-precio. Problemas de problemas, seguido generalmente Pr con~untos Y búsqueda recibe las contribuciones de relaciones (máximo Para '1 Y 2' Y 3' en 1'' otras) automatización de operaciones y y relaY de figuras Planas, siendo estos tres tecienes (aunque éste en menor medida que a otros mas los que ocupan los tres primeros lugares. A la tipos de problemas) y son deStacables las de longigeometría en conjunto se dedica en tomo al 25% tud, capacidad y masa, y figuras teniendo geometría del espacio entre el 2 y el 3%. planas. Por su parte, al adiestramiento en el manejo del sistema métrico sólo se dedica un 10%' que apenas La evolución de la distribución de los problemas aumenta al 13% cuando se añaden los otros temas de un mismo tipo por temas, de 3' a 5' sigue la que tienen que ver con la medida (superficie y memisma pauta que el total de problemas, pauta cuya dida de figuras). descripción aparece en la tabla 10, antes descrita. EVSENANZA DE LAS CIENCIAS 171 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS Señalamos únicamente, en la tabla 12, la distribución correspondiente a problemas de búsqueda, por su escasez. 5. Estudio de los temas según los tipos de problemas La tabla 13 presenta la distribución porcentual ponderada de cada tema entre los tipos de probiemas. Esta tabla permite caracterizar para qué sirve (o para qué se usa) cada tema: así, P.e., tiempoprecio y medida de figuras contienen fundamentalmente problemas de aplicación o de búsqueda, mientras que conjuntos y relaciones, magnitudes, geomem'a del espacio y figuras planas se limitan a los ejercicios de reconocimiento. La tabla 14, que se ha construido reordenando la tabla 13 según la jerarquía establecida por el árbol 1, permite observar la existencia de dos grupos de temas: un primer grupo formado por automatización de operaciones, superficie, longitud, capacidad y masa, medida de figuras y tiempo-precio y un segundo grupo formado por conjuntos y relaciones, números naturales, figuras planas, fracciones, igualdad de figuras, magnitudes y geometría del espacio. El primero se caracteriza por la preponderancia de ejercicios algoritmicos, problemas de aplicación y problemas de búsqueda, y la escasa presencia de ejercicios de reconocimiento, con una gradación del máximo de ejercicios algonhnicos en automatización de operaciones al máximo de problemas de búsqueda en tiempo-precio. El segundo se caracteriza por la preponderancia de ejercicios de reconocimiento y problemas de aplicación y la escasa presencia de problemas de búsqueda, con una gradación de aumento progresivo de ejercicios de reconocimiento y algoritmicos y disminución de problemas de aplicación (e incluso de problemas de búsqueda, que desaparecen en geometría del espacio). En este grupo puede distinguirse un subgrupo (magnitudes y geometna del espacio) en el que es máximo el porcentaje de ejercicios de reconocimiento, pero no hay ejercicios algorítmicos. Los árboles 2, 3 y 4 muestran las jerarquizaciones de los temas para cada uno de los cursos y permiten efectuar una lectura similar a la del árbol 1, así como observar la evolución de 3O a 5O. 6. Herramientas heurísticas. 6.1. Análisis cualitativo. La tabla 15 señala la presencia o ausencia de cada una de las HH en cursos y colecciones, sumando en dos índices la cantidad de presencias por cursos y la cantidad de presencias por colecciones. Seobserva que las HH que aparecen con más frecuencia son consideración de un caso, submetas, examen de posibilidades, figura o diagrama y ensayo y error, y que hay más presencia de HH en los cursos 4O y 5O y en las colecciones C3 y C4. 6.2. Datos globales. La tabla 16 muestra la distribución de los problemas con HH por cursos para cada colección. Puede observarse que aumenta de 3' a 5O en general y que es notablemente superior en C4. La gráfica 2 presenta el porcentaje de problemas con HH, respecto al total de problemas para las cuatro colecciones, mostrando la evolución de 3O a 5O. Puede verse que C2 es notablemente inferior a las otras y que éstas, aunque siguen evoluciones distintas, se encuentran en 5O, donde las tres están en tomo al 2m, esto es, en donde un problema de cada cinco conlleva implícitamente el uso de alguna HH. La tabla 17 muestra lo que ocurre por término medio. Para cada colección 'se han comparado las distribuciones de los problemas con HH y los problemas sin HH por cursos. La tabla 18 muestra que C2 es la Única para la que ambas distribuciones coinciden. Análogamente, para cada curso se han comparado las distribuciones de los problemas con y sin HH por colecciones. Estas no coinciden en ningún caso, pero si se elimina C2, que se comporta de forma distinta a las demás, sí que lo hacen en 3O y 5O (x: = 7'65, p<Oq025 y X: = 0'21, p )O' 1, respectivaniente). 6.3. Estudio de ias HH más frecuentes. Para el examen detallado de cada HH que se realiza en las tablas siguientes, se han seleccionado las que presentaron un mayor índice en la tabla 15, esto .es: consideración de un caso, submetas, examen de posibilidades, figura o diagrama y ensayo y errar. La tabla 19 muestra la distribución del número de problemas por tirmino medio que presentan cada una de las HH consideradas, por cursos. Salta a la vista el escaso núniero en todos los casos, siendo sólo algo elevado el de submetas, que representa el 55'27% del total de problemas con HH. La tendencia general ya observada de aumento de 3O a 5O, también se mantiene cuando se considera cada HH aisladamente. El análisis de la dependencia entre las HH y los cursos para cada una de las colecciones (tabla 20) coincide con el efectuado entre problemas con y sin HH y cursos (tabla 18). Un análisis más exhaustivo para cada una de las HH se ha efectuado comparando su distribución por cursos para cada colección. Consideración de un caso, examen de posibilidades y ensayo y error son tratadas por 11s colecciones independientemente del curso ( X6 = 13'8, p 0'025, X: = 11'7, X: = 10'7, p>0'05, respectivamente), mientras que ENSE%ANZ.~ DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS no sucede lo mismo con las otras dos. Así, submeras, que es dependiente del general ( X: = 26'9, p <0'001), deja de serlo al excluir del análisis 4O (x: = 11'9, p>07005) o, aún mási 5' (x: = 6'8, p )0'05), pero no al excluir 3O ( X, = 17'9, p < 0'001). Por su lado, figura o diagrama ( X: = 27'12, ti <0'001), sólo deja de ser dependiente cuando se excluye 3O ( xZ, = 4'03, p > 0'1). 6.4. Relación de las HH con los temas. Dada la escasa presencia de problemas con HH en algunos temas, se han agrupado en uno solo magnitudes, longitud, capacidad y masa y tiempo-precio (indicando en las tablas con LCMTP) y en otro toda la geomem'a (GM). Para cada HH, puede encontrarse en la tabla 21 el porcentaje de problemas de cada tema que la contienen. La geometría resulta ser el tema más rico desde el punto de vista heunstico; sólo examen de posibilidades en el caso de automatización de operaciones o figura o diagrama en el caso de conjuntos y relaciones muestran porcentajes más altos que los correspondientes a geomem'a. El examen de la dependencia entre HH y temas mostró ser positivo para cada una de la colecciones. Las tablas 22 a 26 muestran los problemas de cada HH, distribuidos por temas, en medias y para C1, C2, C3 y C4, respectivamente. El árbol 5 y la tabla 22 permiten observar la existencia de dos grupos de temas: un primer grupo formado por automatización de operaciones, longitud-capacidad-masa-tiempo-precio y fracciones y un segundo grupo formado por números naturales, geomem'a y conjuntos y relaciones. Los grupos se distinguen fundamentalmente porque en la mayor parte de problemas de los temas del primero se usan submetas, mientras que en el segundo se usan figura o diagrama; además el uso de ensayo y error es más frecuente en el segundo que en el primero (ausente en fracciones). También puede verse (tabla 22) que el uso de consideración de un caso y examen de posibilidades es muy similar en todos los temas, estando ausentes en los mismos tres. Para C1 ocurre lo mismo (tabla 23, árbol 6) que para las medias, excepto que conjuntos y relaciones es muy diferente del resto de los temas (da= 124.5) ya que en sus problemas se usan todas las HH consideradas, lo que se debe posiblemente a que es el tema con más problemas de esta colección (cf. tabla 8). De nuevo C2 es muy distinta de las demás colecciones, ya que no permite observar la existencia de grupo alguno (tabla 24, árbol 7) sino una jerarquía en escalera que indica la heterogeneidad de los temas descritos por los problemas que contienen HH implícitas. Como en C1, conjuntos y relaciones es peculiar (da= 124.3) pero aquí en sentido contrario: por el escaso uso de HH en sus problemas, que, sin embargo, es el segundo en porcentaje de problemas dentro de esta colección (cf. tabla 8). C3 está estructurado de forma muy similar a las medias (árbol 8), pero puede observarse que en todos los temas aparecen todas las HH (tabla 25). C4 es la colección que presenta una mayor homogeneidad entre los temas descritos por las HH implícitas (máxima distancia de agregación 80). Recuérdese que esta colección es la que presenta mayor número de problemas (tabla l) y que desarroHa el cumculm en base a la resolución de problemas. 7. Secuencias de problemas. La presencia de secuencias de problemas en el ciclo medio es niuy escasa como corrobora la tabla 27 contruida con el total de secuencias de las cuatro colecciones distribuidas por temas para cada HH que relaciona los problema de la secuencia. El total de secuen~cias es 65, de las que 38 corresponden a submetas, lo que indica que la mayor parte de estas secuencias consisten en problemas en los que se determina algún objeto (o cantidad) imprescindible para abordar el problema siguiente. CONCLUSION Y COMENTARIOS Una tarea de tres problemas diarios para el ciclo medio es a todas luces insuficiente si se tiene en cuenta que cada problema enunciado independientemente o con numeración distinta se ha contado como uno. El examen de la distribución de problemas por tipos, que indica en qué consiste en realidad la tarea de resolverlos, abunda en su insuficiencia, ya que, a pesar de que uno de los objetivos oficiales de la educación matemática (BOE 2/12/70) sea la «resolución de situaciones problemáticas*, en las colecciones de uso más frecuente (Cl, C2) no hemos encontrado más que 3 ó 1 problemas de este tipo en todo el ciclo medio, y los 124 de C4, corresponden a una colección que se usa apenas en el 1% de los colegios de la muestra. Además, incluso en medias, hemos encontrado que se dedican a ejercicios de reconocimiento entre 150 y 200 problemas. El alto porcentaje de ejercicios de reconocimiento no puede significar otra cosa que evidencia que las colecciones concentran su atención unicamente en la adquisición de conceptos y su mero reconocimiento, atendiendo en mucho menor grado a su puesta en juego: no sólo hay un bajo porcentaje de problemas de aplicación, sino de búsqueda. El ENSE%ANZ.~ DE LAS CIENCIAS 173 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDAC TICAS análisis de la evoiución por cursos de los problemas de búsqueda, conjuntamente con los de aplicación, más visible en algunos temas como automatización de operaciones y figuras planas, confirma este hecho. Cuando el tema aparece hay más problemas de búsqueda porque los problemas, al estar situados en ese punto del cumculum en particular, hay que clasificarlos como «de búsqueda» ya que todavía no se dispone del conocimiento de los conceptos, algoritmos y hechos que los resuelven. No obstante, en el seguimiento del tema cabria esperar que aumentara su número (ahora ya de tal tipo no sólo por su situación en el interior del cumculum) y el de problemas de aplicación, lo que no sucede, indicando que, alcanzado el objetivo perseguido (que se limita al plano conceptual), el tema es abandonado a su suerte. No es irrazonable suponer que la causa de tal situación radique en el diseño del cumculum en función de unos objetivos, perfectamente prefigurados en algunas taxonomías, que hay que evaluar, en los que predominan: reconocer, recordar, distinguir.. . , más fáciles de evaluar que: explorar, conjeturar, combinar.. . ; estos últimos, que se encuentran en un nivel superior en las taxonomías, son los propios de la educación matemática y probablemente también son perseguidos, pero casi no se encuentran reflejados en los problemas. Y, en este sentido, el análisis de los resultados de la distribución por tipos no haría sino confirmar la idea de Freudenthal (1978) de la inadecuación de las taxonomías de objetivos para embotellar los cumcula matemáticos. Por otro lado, la dependencia de las distribuciones por tipos de problemas de las distintas colecciones es natural. Ahora bien, el hecho de que coincidan dgunas de ellas precisamente en los tipos ejercicios de reconocimientos y algontmicos podría apuntar el sentido en el que realmente operan las orientaciones ministeriales. La distribución de los. problemas por temas, aparte de señalar el modo y manera en que cada colección entiende y organiza el cumculum, en cuya discusión no entramos, permite otras consideraciones de la mayor importancia. Así, la colección de mayor difusión según nuestra encuesta (C1) dedica sólo el 15'99%, esto es, 234 problemas en todo el ciclo, a la automatización de operaciones (suma, resta...). Esto explica lo que todo el mundo sabe y comenta: que ~Juanito no sabe summ (Kline, 1976). El resto de las colecciones, aunque dediquen a esta actividad el máximo tanto por ciento, tampoco puede decirse que, en números absolutos, den a Juanito suficientes oportunidades como para tener éxito, dado que como ya ha sido señalado, el número de problemas que proponen es pequeño. La única excep ción la constituye C4, usado apenas en el 1% de los colegios que: se encuestaron, que le dedica 1.335 problemas. Naturaimente que puede argüirse que la cantidad de problemas de sumas, restas, etc. que realiza cualquier alumno nada tiene que ver con la que se encuentra en los libros de texto, dado que el niño resuelve otros problemas que le plantea el maestro, o utiliza otras colecciones de problemas aritméticos de las existentes en el mercado como refuerzo, bien bajo dirección bien por su propia cuenta, o bien como recuperación de los meses veraniegos. En todo caso, argumentos de este tipo únicamente pueden tenerse en cuenta en este tema, ya que de otros, quizá con menos tradición educativa, no pueden encontrarse en el mercado con tanta facilidad colecciones de problemas, y, a la luz de los datos aportados por Girneno (1980), no parece que los maestros sean tan independientes de los libros de texto en sus actividades docentes. Lo que no puede decirse de esta actividad suplementaria, repetición mecánica necesaria, es que desentrañe los mil y un misterios y pasos mágicos que contienen los algoritmos o que tienda a explorar otros, o que se introduzca en el campo de los algoritmos ultrarrápidos como hace Gómez (1983). Con los temas que constituyen novedad hay que tener al menos una cierta prevención, incluso si ya ha transcumdo cierto tiempo desde que lo son. El caso de conjuntos y relaciones es explícito: el manejo de la terminología precisa del 40'5% de los problemas. Puedr: uno preguntarse para qué y para quién son neceswios tales términos sólo puestos en juego de un modo creativo en el 7'66% de los problemas, con Ro que el tema queda reducido a mera palabrería. Aunque este comentario parezca ocioso a estas aituras, las actividades modélicas sugeridas, P.e., q,Cómo se llama la línea que enciem los elementos de un conjunto cuando se representa en un diagrama de Venn?» para cubrir el objetivo l. 1.1. de los recientes programas renovados, dejan bien claro que el asunto no ha quedado zanjado todavía. Eso también nos enseña, aunque en otro sentido, que la fascinación por lo nuevo, la moda de los cumcula desarrollados sobre problemas que nos puede caer encima desde Boston (Burton, 1980), u otras modas que nos traigan desde el MIT, con espíritu redentor al «Hombre del Año., no debe conducimos, deslumbrados, por los mismos caminos de siempre, sino que es preciso, si parece conveniente y se cree menester estar a la Última, mirar el curriculum actual desde el nuevo plano para diseñar las estrategias innovadoras efectivamente posibles. El tercero de los temas en 10s que se pone un mayor énfasis, figuras planas, está claramente desaENSENANZ.~ DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS provechado desde el punto de vista que se estudia fase de resolución del problema en un modelo de en este trabajo, aunque pueda explicarse el alto conducta observada) en el caso de figura o diatanto por ciento de ejercicios de reconocimiento grama. No se ba incluido entre las HH la sugerenpor los nombres de figuras geométricas usados en cia heurística «Piense en un problema relacioel lenguaje cotidiano. No parece sin embargo que nado., quizá la más familiar, porque, al ser indisoesté desaprovechado para los que plantean cuesciable del sujeto, no es objetivable en una solución tiones tales como: «¿Qué forma tiene un plano? standard. ;Por qué? ¿Qué quiere decir ilimitado?. (actividad Las HH que el análisis cualitativo ha mostrado para el objetivo 4.1.2.). Como acercarse a la geoque se encuentran implicitas en los probkmas del metna elemental mediante situaciones problemáticumculum coinciden, en limas generales, con las cas puede verse, p-e., en 10s trabajos del IOWO que Lee (1982) ha observado que se usan (Freudenthal, 1976). mente al menos por los alumnos de 4O elemental En un plano más general, Butts (1980) describe en USA (léase 4O de EGB), o con las que Suydam cómo es posible con sólo modificar los enunciados (1980) aconseja que se entrene a los alumnos de la de los problemas, es decir, mediante una presentaescuela elemental. La ausencia mas notable, ción adecuada, que éstos cambien de tipo. SimpleeL00k for a pattem~, y su natural compaíiero, mente con el uso de esta técnica la tabla 13 madi- «ensayo y error» en otro sentido del aquí consideficana radicalmente su aspecto. rado, puede comprenderse desde la propia concepción del cumciulum que parece desdeñar cualquier La discusión de los resultados obtenidos en lo que actitud de y experimentación en la acconstituye el centro de este trabajo precisa de tividad matemática, lo que sin duda alguna debe unas consideraciones metodológicas previas. Los tenido en cuenta por quienes en el ciclo supeestudios experimentales que se conocen sobre heurior tienen la misión de introducir al estudio de las rística, siguen generalmente el siguiente patrón: ciencias que modelan la naturaleza. pretest, entrenamiento heunstico, posttest, con lo que se pretende medir las estrategias heunsticas La aparición de un 20% de problemas que contieefectivamente usadas, la mejora en la capacidad nen HH implícitas al final del ciclo medio, porcenpara resolver problemas derivada del entrenataje nada despreciable, indica que los problemas miento heunstico explícito, la dependencia de dide matemáticas son en sí mismos ricos en potenversos factores (conocimientos básicos, estadios cial heunstico, esto es, que en 10 que Newell piagetianos, etc); véase, p.e., Lee (1982), (1972) llama el espacio del problema la distancia a Schoenfeld (1979), Webb (1979), Days et al. la meta es corta y uno se mueve con tranquilidad. I (1979). En los trabajos teóricos la heurística se reSin embargo, este tanto Por ciento relativamente fiere únicamente a operaciones mentales que se bueno no 10 es tanto si se considera que las HH suponen desencadenadas por sugerencias generales implícitas que aparecen son muy Pocas, re do micomo las descritas en Polya (1%5). nando de forma abrumadora submetas. Quizá la gran cantidad de problemas que la contienen se En ambos casos, la presencia del sujeto que usa la deba a que la solución standard se utiliza un estrategia heurística o que piensa es crucial. Si se método de nsolución, el método de anaiquiere examinar el potencial heuristico del cumcusis y shtesis, en el que las incógnitas auxiliares lum tal como aparece en los libros de texto, el supueden identificarse con o submejeto está ausente. Esto obliga a redefinir el término fas. por tanto, para aprovechar este potencial heude estrategia heurística de tal modo que pueda nstico convendría profundizar en la instrucción en asociarse al problema independientemente de la tal método. Ahora bien, Kalmykova (1975) ha presencia del resolutor, 10 que aquí se ha hecho mostrado que presenta dificultades tanto el uso sustituyéndolo por la solución standard del proefectivo la instrucción en él, por lo que ésta blema. Correlativamente ha parecido conveniente debería planearse con cuidado si se quiere aprensustituir el término de «estrategia. por el de der que moverse hacia en el espacio del pro- ((herramienta.. blema conduce a la solución y que otras HH perLa batería de HH cuya presencia se ha examinado miten orientíu el camino. constituye un inventario exhaustivo de las identifiescaso número, por el contrano, de ex<rmen de cadas experimentaimente o encontradas en la liteposibilidades sorprende por la gran cantidad de acratura, si bien a alguna de las incluidas, como entividades de clasifcanón que son propias del ciclo sayo y error figura o dia¿?rma, proceda esmedio, corro~nuido de nuevo que el cumcu]um trictamente calificarlas como herramientas, sino es excesivamente cerrado. más bien como método de exploración y, en ocasiones, resolución en el caso de ensayo y error, o Los test de dependencia para HH de coleccionescomo una reformulación muy específica o un es- /cursos vendrían a señalar que cualquier curso es quema de seguimiento'del plan (dependiendo de la apropiado paia consideracibn de un caso, examen EYSETANZ~ DE L4S CIENCIAS 175 1 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS de posibilidad y ensayo y error, que submetas parece precipitado introducirla en 3O y, sin embargo, que en este curso figura o diagrama es la apropiada. Esto, que se afirma a partir de los datos cuantitativos, puede precisarse al relacionar las HH con los temas del cumculum como se ha hecho con las jerarquías ya descritas en los resultados. La gran similitud en medias de los grupos de temas descritos por las HH que contienen y los grupos de temas descritos por los tipos de problemas parece dar a entender que la atención al desarrollo del potencial heunstico del cumculum no puede estar desligada de un cyidado correlativo de los tipos de problemas que se plantean en él. Desde nuestro punto de vista, los resultados que se han discutido, que describen lo que hay de potencial heunstico en el cumculum, son el punto de partida y la referencia obligada para toda investigación no ya en el plano implícito, sino en el uso efectivo de HH. En efecto, lo que aquí se ha determinado que está implícito en el cumculum habrá de tenerse en cuenta en cualquier pretest con el que se inicie una investigación sobre la conducta al resolver problemas. Para acabar, quizá convenga subrayar que las implicaciones para la enseñanza de este trabajo se sitúan en el interior del cumculum y del sistema educativo; por eso, los libros de texto existentes constituyen la base del estudio, conscientes de las limitaciones inherentes a saber que éstos constituyen el reflejo del cumculum dictado y que están a una cierta distancia del efectivamente cursado. Caben por supuesto otras perspectivas, puede propugnarse la sustitución de los problemas standard por problemas «reales», sea cual sea el significado preciso de ese término, tanto en el interior de un cumculum dictado por las autoridades educativas como ha hecho en España el Grupo Cero (cuya filosofia original puede verse en Bortás et al. (1975)), como en un sistema de liberalismo cumcular (un buen ejemplo es ~The Ultimate Course*, cuya filosofía puede verse en Rogerson (1980)). Problemas de este estilo no se ha tenido ocasión de examinar en el presente trabajo. No podemos pues verificar si el modelo de resolución de pro- , blemas que aquí se utiliza es pertinente para ellos. Lesh (1981) afirma que no, pero sus argumentos ! (en pocas palabras, que las HH que aquí se consideran son independientes del contenido, y, por el contrario, el proceso de resolución del problemas «reales» depende fuertemente del contenido) nos parecen al menos discutibles. Por otro lado, se puede pretender incluso un nuevo cumculiim: Así, de Hernán (1983) o Grupo Cero (s.f.) parece desprenderse la construcción de un cumculum o de un libro de texto que enfatiza los objetivos de proceso hasta la desaparición, casi total, de otros contenidos. Para tal cumculum los problemas que aquí se han llamado ad hoc son los pertinentes. Sin embargo, en un sistema educativo de cumculum único dictado por las autoridades ministeriales (España, Francia, Italia), las posibilidades de difusilón de cumcula alternativos son escasas. No es el caso en los sistemas de liberalismo cumcular (Inglaterra, USA, Canadá), donde cualquier investigación educativa puede desembocar en un cumculiim que compita en el sistema con los demás con sólo contar con la provisión de fondos necesaria. Agradecimientos: La colaboración de los alumnos de tercero de magisterio de la especialidad de ciencias y en especial de los Sres. Camón, Lapiedra, Martí, Pérez y Peris ha sido de gran ayuda para la realización de este trabajo. REFERENCIAS BIBLIOGRAFiCAS BELL, A.C., 1976, The Learning of General Mathematical Snategies. Doctoral Thesis. Shell Center of Mathematicai Education. University of Nottingham. BORRAS, E. et al., 1975, ;Para qué las matemáticas?, Escuela 75, núm. 2, pp. 1-6. BURTON, L., 1980, The Teaching of Mathematics to Young Children Using a Pmblem-Solving Approach, Educational Studies in Mathematics, vol. 11, pp. 43-58. BUTTS, T., 1980, Posing Roblems Pmperly in KRULIK, S., ed. Problem Solving in School Mathemancs. 1980 Yearbodc. 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ENSE<ANZ.A DE LAS ClENCl,4S INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS Gráfico 1 (;ráfico l.- \.lediaz de 105 problemas de cada tipo en el CM. Gráfico 2.- Procentaje de problemas con HH respecto al total de problemas por curzo y colección. Histagrarna 1. Distribución porcentual de los problemas del CM por temas para cada colección. EVSENANZA DE LAS CIENCI.4S 183 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS Histograma 2 Histograma 2. Distribución porcentual media de cada uno de los tipos de prohlernn\ 5egiin rcmn\ Arbol 1 Arbol 2 Arbol 1.- Organización jerárquica de lo temas descritos por los tipos de problemas que contienen (total del ciclo medio). .Arbol 2.- Idem. árbol i (curso 3"). 184 ENSENA~ZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS Arbol 3 Arbol 4 MG IF GE CR FR FP NN A0 LCM TP MF SU Arbol 3.- Idem. árbol 1 (curso 4'). Arbol 5 1 o0 90. ao.. TP A0 LCM FR NN GM CR FR LCH A0 VN GM CR TP Arbol 7 FR SU A0 LCM IF CR NN FP GE TP MF MG Arbol 4.- Idem. árbol 2 (curso 5'). NN A0 FR LCM CM CR TF .A0 LCM FR GM NN CR TP Arbol 9 Mú A0 FR GH CR LCM TP Arboles 5 a 9. Organización jerárquica de los temas descritos por los problemas con HH que contienen (medias, C1, C2, C3 y C4). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS