Influencia del nivel cognoscitivo en el desempeño en el laboratorio

OTROS TRABAJOS INFLUENCIA DEL NIVEL COGNOSCITIVO EN EL DESEMPEÑO EN EL LABORATORIO TAGLIAFERRI, A.A., URE, J.E. y DIBAR URE, M.C. Ins i u o de Física. Uni e sidade Fede al Fluminense. B asil. SUMMARY In a labo a o y session which in eg a ed he concep s o di ac ion, in e e ence and di ac ion g a ing, planned o s uden s in hei hi d semes e o elemen a y physics we de ec ed ha a ela i ely la ge pe cen age o s uden s did no adequa ely sepa a e no con ol he in e ening a iables. We hen co ela ed his cogni i e abili y o he pe o mance in one sec ion o he labo a o y wo k which was e alua ed sepa a ely. INTRODUCCION En un abajo an e io (Diba U e y Quei oz 1977) ha- bíamos cons a ado que un al o po cen aje de alumnos de ingenie ía, ísica y química no con olan adecuada- men e odas las a iables, es o es, al es udia la depen- dencia de un cie o enómeno con una a iable dada, no man enían cons an e las o as. En pa icula , de un g upo de 68 alumnos de ísica que cu saban la p i ne- a ísica elemen al, 44% con S = 6% (Ga e , 1971) no con oló las a iables pa a es udia su in luencia ima a una. Habíamos usado pa a el es udio mencionado una e sión esc i a de la p ueba de lexibilidad de la a e as (Inhelde y Piage , 1955). Piage asocia es a ha- bilidad con la apa ición de las ope aciones o males, o sea del azonamien o hipo é ico-deduc i o, unda- men al pa a la comp ensión de las ciencias. Al ealiza una p ác ica de óp ica con alumnos que cu - saban el 3e semes e de ísica básica nos so p endió ..encon a e idencias de que allas en es e con ol de a iables es aban in e i iendo con la ealización y com- p ensión del enómeno obse ado. Como es o indica- ía que es e p oblema pe sis ía un aíío después del in- g eso a la Uni e sidad nos p opusimos in es iga lo so- b e la ma cha. Desc ibi emos aquí es a in es igación ealizada con un g upo ela i amen e pequeíío de alumnos, así como la p ác ica de óp ica du an e la cual ealizamos es e es u- dio pues ella ue pensada ambién con base en la eo- ía de Piage , dando alo a la ac i idad del alumno. Pensamos que po es a ca ac ens ica y po deja que el alumno planee la expe iencia a ealiza pudimos de- ec a y es udia los p oblemas de azonamien o. ENSE~ANZA DE LAS CIENCIAS, 1985, pp. 209-212 1. EL CONTEXTO DE LABORATORIO En los cu sos de óp ica básica, el alumno ealiza, en gene al, expe iencias de in e e encias y di acción se- pa adas. Es o es, di ícilmen e se ealizan expe iencias con dos anu as (Expe iencias de Young) en la cual se lle e en conside ación el ancho de las anu a: po el con a io, las anu as se hacen lo su icien emen e es- echas como pa a que el máximo cen al de di acción ocupe casi odo el campo de isión. Luego de la expe iencia de dos anu as, el alumno pa- sa a ealiza expe iencias con edes de di acción, en las cuales iene 300,400 o más anu as po mm sin ha- be is o el esul ado de i aumen ando g adualmen e el núme o de anu as. Con la idea de e i a es e incon enien e, nos p opusi- mos ealiza con alumnos del cua o semes e de Fisi- ca Gene al del cu so de Física de la Uni e sidad Fede- al Fluminense, una expe iencia en la cual los concep- os de in e e encia, di acción y ed de di acción ue- sen g adualmen e p esen ados en o ma expe imen al, dando g an impo ancia a la pa icipación de los alum- nos. Es a pa icipación nos pa ece undamen al en un ap endizaje que apele al azonamien o y lle e a una comp ensión p o unda del p oblema plan eado. Es a expe iencia nos pa eció en onces pa icula men e ap opiada po a ias azones, en e las cuales ale la pena des aca : a) El alumno iene la posibilidad de abaja con un mínimo de ins ucciones, ya que la obse ación del e- nómeno, como sucede gene almen e en óp ica, es di- ec o y él mismo puede decidi en medi las di e en es OTROS TRABAJOS igu as que apa ecen en la pan alla. b) Dejando de lado las complicaciones que puedan apa ece en la eo ía, es posible abaja , con es a- iables expe imen ales: ancho de las anu as, sepa a- ción en e anu as y núme o de anu as. O eciendo en onces al alumno una g an a iedad de combinacio- nes, él puede descub i y es udia el e ec o de a ia cada una de ellas independien emen e y (es jus amen e aquí donde apa ecie on p oblemas). c) Pe mi e la ealización de una expe iencia del ipo p e isión e i icación en la que el p opio alumno e i- ica sus conclusiones. 1.1 Ma e ial u ilizado ; Las anu as empleadas en es e abajo ue on ob eni- ; das o og á icamen e, u ilizando película de al o con- as e (Taglia e i, 1983). Fue on dibujadas sob e ca - ulina blanca, usando in a china neg a, una se ie de líneas pa alelas de ancho de 3 mm y sepa ación de 3, 6 mm... El núme o de es as líneas en cada hoja de ca - ulina ue a iado en e 1 y 40. El obje i o no mal de una cáma a o og á ica, -50 mm, p oduce una educción en el nega i o de 45 eces pa a un obje o a 3 m, de 90 eces pa a un obje o a 6 m, y así sucesi amen e. Ap o echando es e hecho, ue- on o og a iados los dibujos p e iamen e ealizados ob eniéndose así líneas anspa en es sob e ondo ne- g o en los nega i os, los que pasan a se u ilizados co- mo anu as. Las dimensiones de es as anu as son del o den de décimas o cen ésimas de mm, su cos o es muy bajo y es muy ácil ob ene las anspa encias con las dimensiones deseadas y en can idades que pe mi an a cada alumno hace expe iencias pa icipando de un g u- po pequeño. La expe iencia ue ealizada u ilizando un lase de He- Ne de 0,5mw de po encia; es o pe mi e p oyec a las igu as en una pan alla a lm de dis ancia de las anu- as, posibili ando así su Acil isualización y medición. 1.2 Realización de la expe iencia La expe iencia ue ealizada en es pa es. El p ime día se abajó en o ma o almen e cuali a i a. Los alumnos obse a on las igu as p oducidas po di e- en es anspa encias, guiados sólo po es p egun as: qué obse a cuando a ía la dis ancia de sepa ación en- e las anu as (b)? cuándo ana el ancho (a)? y el núme o de anu as (N)? Usamos pa a es e in ans- pa encias de a= 0.014 mm, 0.034 mm y 0.042 mi, b= 0.049 mm, 0.028 mm (con un e o es imado en L 0.007 mm en odos los casos), y N de 1,2, 3,4, 5, 10, 20, 30, anu as; con es as anspa encias se consigue e cla amen e el nacimien o de una ed de di acción. Fue posible ambién obse a la in luencia del ancho de las anu as. En el segundo día se p esen ó y discu ió la eo ía co- espondien e, co ejando con inuamen e con lo que ha bía sido obse ado en el labo a o io. Finalmen e, en el e ce día se ol ió al labo a o io y la a ea de los alumnos ue iden i ica una anspa en- cia que con enía un núme o desconocido de anu as, de ancho y sepa ación ambién desconocido. Usamos pa a es as anspa encias los siguien es alo es: N = 3,465, a= 0.014 mm y b= 0.042 mm. El diseño de la e ce a pa e de la expe iencia es á den- o del espí i u de las expe iencias de p e isión- e i icación p opues a po Neldeski (L. Nedelski, 1965). En es os expe imen os, la me a de los alumnos es com- p ende los enómenos ele an es que les pe mi an p e- deci los esul ados de una expe iencia de p ueba. El paso inal es la e i icación expe imen al de la p edic- ción, consis en e en compa a con los da os de cons- ucción de la anspa encia. La comp ensión del e- nómeno pasa po un es udio cuali a i o an es de una discusión eó ica. Es amos de acue do con Nedelski en que «es e es un desa ío explíci o a la habilidad de los alumnos. (La ex- pe iencia) se ealiza como una genuina búsqueda de co- nocimien o expe imen al o eó ico que (el alumno) posee». 2. EL PROBLEMA DE LAS ESTRUCTURAS COGNOSCITIVAS DE LOS ALUMNOS Como imos en la p ime a pa e, el p oblema expe i- men al p opues o a los alumnos consis ió en es udia la in luencia de 3 pa áme os en las igu as de di acción. Al de ec a que muchos de ellos pa ecían no con ola bien es os 3 pa áme os, decidimos in es iga es o usan- do un p oblema esc i o que nos pe mi i ía es udia más cla amen e como es aban con olando las a iables. Es- e p oblema ( e apéndice) simulaba una si uación ex- pe imen al muy pa ecida a la que habían ealizado la clase an e io : dadas las ca ac e ís icas de 8 anspa- encias con di e en es alo es de a, b, y N, se les pide que elijan cuáles usa pa a es udia la dependencia de la igu a de di acción con a, b, y N, en las p egun as a,, b,, c,, y ambién se les p egun a qué obse a on en cada caso en el labo a o io (p egun as 3, b, y %). Pensamos que la esolución de un p oblema esc i o ba- sado en si uaciones ya abajadas en el labo a o io se ap oxima de la en e is a clínica u ilizada po la escuela de Gineb a (Inhelde 1975) en la cual el alumno es- ponde a las p egun as del en e is ado mien as ma- nipula el ma e ial p o is o. Encon amos que 35% (S = 1 1 Yo) de nues os 20 alum- nos no con oló las a iables que no es aban es udian- do, mien as que 20% e ó en el i em c, (o sea que al es udia el e ec o de N no con ola on que a y b ue- sen cons an es). Si bien hubo una mayo ía (si no enemos en conside- ación los que e a on el i em c,) en el con ol de las ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS OTROS TRABAJOS a iables de los alumnos del 1 O semes e a los dlel4" semes e, encon amos muy ala man e el hecho que un núme o an al o de alumnos del 4O semes e alle en una habilidad an elemen al. La pe sis encia de es a di icul ad desde Física 1 has a Física IV, nos ma ca la necesidad de ealiza pe ma- nen emen e ac i idades de labo a o io que eje ci en, en su ejecución, és a y o as ac i idades básicas del azo- namien o. Es a ue una p opues a que nos lle ó a mo- di ica la mane a de en oca la Física 1 (Quei oz y Di- ba U e, 1981) pe o si bien no es de ex aña que un semes e no llegue a modi ica el ni el ope a o io de los alumnos, da una se ia p eocupación encon a es e po cen aje an al o de e o es es semes es después. Las p egun as sob e la obse ación cuali a i a (%, b,, c ) que acompañan al p oblema de con ol de a ia- ble ue on co egidas en o ma comple amen e inde- pendien e po o o p o eso que dio a cada alumno una no a en e ce o y es. Es o nos pe mi ió es udia la in luencia del ni el cog- nosci i o ( e lejado en el con ol de a iables) en la comp ensión de lo obse ado en el labo a o io. El p o- medio de las no as ob enidas po los alumnos que no con olan a iables en es as p egun as es 1,14 (S = 0,37) mien as que del es o es 1,73 (S= 0,24). Usando la p ueba bila e al de S uden (Spiegel, 1977) pa a com- pa a los p omedios como la más adecuada debido al amaño de nues a mues a, ob enemos = 4,02, con 18 g ados de libe ad. Po lo an o podemos echaza la hipó esis nula (que los p omedios ob enidos en la ob- se ación son iguales) en un ni el de signi icacion < 0,001. Es e esul ado incula di ec amen e la capacidad de se- pa a y con ola a iables que in e ienen en una ex- pe iencia con la desc ipción y comp ensión de las olb- se aciones de labo a o io. Es in e esan e acla a que es o ocu e a pesa de que cuando ue ealizado el la- bo a o io el ma e ial en egado p esen aba las a ia- bles p ác icamen e sepa adas pues las anspa encias con enían a ias se ies de anu as, po ejemplo una se- ie con 3 anchos (b) con el mismo núme o de anu as (N) y la misma dis ancia (a) en una única anspa en- cia y así sucesi amen e. Segu amen e asociado a es a misma di icul ad de es- udia el enómeno sepa ando y con olando las a ia- bles, no amos que a ios alumnos du an e el labo a- o io y has a en la e aluación inal del abajo, se e- e ían al es udio de las anspa encias p e is as (4) co.. no a «cua o expe iencias ealizadas)), como si no pu-, diesen e la expe iencia en su o alidad como la eali- zación de una expe iencia que es udia la in luencia de 3 a iables en un enómeno, si no que se cen aban en la desc ipción del ma e ial al como se les p esen aba. Es e compo amien o ambién sena ca ac ens ico de los alumnos que usan esquemas ípicos del pe iodo de las ope aciones conc e as. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS Ya el in o me de labo a o io, hecho en g upo, mos o muy buenos esul ados, sin g andes e o es. Es de no- a que los g upos (de 3 ó 4 pe sonas), o mados lib e- men e, e an bas an e simila es; odos enían po lo me- nos algún componen e que con olaba a iables y po lo menos 1 componen e que no con olaba a iables o e aba en la Úl ima p egun a del p oblema. 3. EVALUACION DE LOS ALUMNOS SOBRE LA PRACTICA ACTIVA Los alumnos espondie on anónimamen e a a p egun- a: qué les gus ó y qué no les gus ó de las úl imas 2 ex- pe iencias de labo a o io. Apa e de algunos ac o es p ác icos que incomoda on, como mucha gen e en una sala, no ene posibilidad de con ola la luz indi idualmen e, y iempo limi a- do, odas las e aluaciones ue on posi i as, muchas in- dicando especi icamen e que es e labo a o io ue «de los más lindos y p o echosos» y que ((consiguió jun- a cosas que habían quedado dispe sas en la cabeza después de habe leído la eo ía)). Un alumno sugi ió que odas las clases de ísica uesen así. A algunos les gus ó más la pa e cuali a i a. Va ios in- dica on que les ag adó la « elación» (sic) conjun a de explicación expe imen ación po que hace que la ija- ción de ap endizaje sea ápida y sólida)). 4. CONCLUSIONES La medida ealizada aún cuando no muy p ecisa po a a se de una mues a pequeña nos mos o que un po cen aje, que conside amos al o, de alumnos no a- baja aún co ec amen e, con olando las a iables que in e ienen, ni puede desc ibi co ec amen e lo obse - ado en el labo a o io. Es e po cen aje ha a iado poco desde Física 1, po lo an o nos indica que se debe da más impo ancia a a- a de desa olla es e ipo de habilidades, que son in- dispensables pa a un buen desempeiio y comp ensión del labo a o io, a la ez que es anan inculadas según la epis emología gené ica a o as capacidades igualmen- e impo an es asociadas al azonamien o hipo é ico de- duc i o ( abajo con p opo ciones y capacidad de p o- ba hipó esis). Pudimos comp oba e ec i amen e que hay una di e- encia signi ica i a en la comp ensión de los esul a- dos en e los alumnos que con olan a iables y aque- llos que no con olan a iables. Es impo an e esal a la impo ancia de es e esul a- do que incula di ec amen e la capacidad de sepa a y con ola las a iables que in e ienen en una expe- iencia de labo a o io, con la co ec a desc ipci6n de los enómenos obse ados en la misma. OTROS TRABAJOS Co esponde acla a que el ma e ial u ilizado en el la- bo a o io, esencialmen e las anspa encias, pe mi ía sepa a ácilmen e las a iables, que ue p ecisamen e ealizado po los di e en es g upos y que se mani ies a en la edacción de los in o mes. Sin emba go el p o- blema esc i o nos mues a que pese a que planeamos una p ác ica con el obje i o de iden i ica la in luen- cia del ancho, sepa ación y nume o de anu as en la imagen p oyec ada, y pese a que el abajo g upa1 ue ealizado básicamen e de acue do a lo planeado, exis- e un núme o ap eciable de alumnos que no consigue aisla la in luencia de una a iable y en consecuencia, cuando abaja ue a del g upo, no alcanza a csmp en- de la expe iencia. Es o nos sugie e que a pesa de que se p epa e el ma e- ial pa a ayuda al alumno, el ni el cogni i o In luye, como plan eado po la escuela de Piage (Inhelde y Piage , 1955) en la o ma de abaja en el labo a o- io. Según la psicología gené ica, un alumno cie ni el de ope aciones o males se coloca de en ada en e a los esul ados posibles, sepa a a iables, plan ea hipb esis y las pone a p ueba. Po el con a io, un alumno que aun se encuen a en las ope aciones conc e as se limi a a hace una lec u a de los casos que se p esen- an sin pode , muchas eces, gene aliza co ec amen e. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS DIBAR URE, M.C. y QUEIROZ G.R.P., 1979, No a en- a i a pa a a ealizacao de un es e cole i o (IV Siimpósio de Ensino de Física, Rio de Janei o). INHELDER B., BOVET, M. y SINCLAIR, H., 1975, Ap en- dizaje y es uc u as del conocimien o (Mad id, Mo a a) (O iginal: 1974). INHELDER B. Y PIAGET, J., 1972, De la Iógica del nii o a la Iógica del adolescen e (Buenos Ai es, Paidós) (o igi- nal: 1955). NEDELSKI, L., 1965, Science eaching and es ing (N, Yo k, Ha cou and B ace). Apéndice ( aducido del po ugués) Suponga que en el labo a o io le en egan las siguien- es anu as (hechas o og á icamen e) pa a es udia in- e e encia y di acción. anspa encias (1) a= 0.050 mm b= 0.049 mm N = 4 (2) a= 0.042mm b= 0.49 mm N = 2 (3) a= 0.034 mm b= 0.43 mm N = 2 (4) a= 0.014 mm b= 0.028 mm N = 10 (5) a= 0.042 mm b= 0.252 mm N = 2 (6) a= 0.014 mm b= 0.028 mm N = 5 (7) a= 0.028 mm b= 0.03 mm N = 4 (8)a=O.O60mm b=0.49 mm N= 2 Responda a las siguien es p egun as a,) ¿Qué anspa encias elegi ía us ed pa a es udia el e ec o de a? %) ¿Qué obse ó en el labo a o io al a ia a? b,) ¿Qué anspa encias elegi ía us ed pa a es udia el e ec o de b)? b3 ¿Qué obse ó en el labo a o io al a ia b? c,) ¿Qué anspa encias elegi ía us ed pa a es udia el e ec o de N? CJ ¿Qué obse ó en el labo a o io al a ia N? a = dis ancia en e las anu as b = ancho de las anu as N = núme o de anu as QUEIROZ, G.R.P. y DIBAR URE, M.C., 1981, Una expe- iencia de ensino na 1 a. cadei a de Física Básica na uni- e sidade Re is a de Ensino de Flsica, Vol. 3, no 4, pp. 3-12. SPIEGEL, M.R., 1977, Es a k ica (S50 Paulo, McG aw Hill de B asil). TAGLIAFERRI, A.A., 1983, Cons uciio e u ilizac io de en- das o og á icas pa a o ensino de ó ica (XXXV Reunizo Anual da Sociedade B asilei a pa a o P og esso de Cien- cia. 18-D-19. Belém). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS