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Perspectiva Didáctica:

La construcción del pensamiento científico
Si se analizan exhaustivamente los fines de la educación podemos concluir que la educación en ciencias y en tecnología tiene como finalidad central el desarrollo del pensamiento científico, como herramienta clave para desempeñarse con éxito en un mundo fuertemente impregnado por la ciencia y la tecnología.

Existen diversos trabajos acerca de cómo las personas construimos nuestros conocimientos científicos.

Fundamentándonos en estos trabajos planteamos la hipótesis de que el desarrollo del pensamiento científico puede ser dividido en tres grandes períodos llamados: período pre-teórico, período teórico restringido y período teórico holístico. A lo largo de estos períodos se puede construir pensamiento científico, si como educadores desencadenamos y fortalecemos ciertos procesos formativos en los estudiantes; pero antes de explicitar ciertos procesos, veamos en qué consiste cada uno de ellos:
A. Período pre-teórico
En este período se pueden distinguir dos etapas. En la primera, que podemos llamarla de confusión entre descripción y explicación, el estudiante es capaz de hacer descripciones de objetos y sucesos, pero no es capaz de distinguir la descripción de un suceso de su explicación.

En la segunda etapa, el estudiante es capaz de distinguir las explicaciones de las descripciones y hace explicaciones subsuntivas: explica un suceso mostrándolo como un caso particular de una relación general. Esta etapa se denomina como etapa de las explicaciones subsuntivas.
B. Período teórico restringido

Este período se compone de una etapa en la que el estudiante hace explicaciones acudiendo a conceptos teóricos y a relaciones entre leyes interconectadas lógicamente. Pero estas explicaciones se mantienen restringidas al campo relativo al fenómeno explicado.
C. Período teórico holístico

Este período se compone de dos etapas. La primera llamada de las explicaciones generales en la que el estudiante es capaz de hacer explicaciones acudiendo a conceptos teóricos y a relaciones entre leyes interconectadas lógicamente, sin restringirse, como en el período anterior, a las relaciones dentro del campo del fenómeno explicado, sino por el contrario con la capacidad de establecer relaciones entre este campo y otros campos dentro de la disciplina, mostrando la capacidad de integrar el conocimiento disciplinar mediante una teoría general (una teoría física o biológica, por ejemplo).

La segunda etapa llamada de las explicaciones generales holísticas se caracteriza por la capacidad que tienen los estudiantes de esta etapa de hacer explicaciones generales como las de la primera etapa de este período, pero además son capaces de establecer relaciones entre las diversas teorías generales disciplinares (entre la física y la química, y la biología y la ecología) conformando así una gran teoría holística sobre el mundo de lo natural que se puede integrar con una teoría holística sobre lo social permitiéndole así tener una cosmovisión gracias a la cual puede situarse a sí mismo en su mundo en el contexto de un proyecto personal de vida.
Distinguimos pues tres momentos importantes en la construcción de un nuevo conocimiento:

1) El momento de un primer estado de equilibrio que nos hace concebir los procesos del Mundo de la Vida de una cierta manera y esperar de él que se comporte dentro de un cierto rango de posibilidades. Lo hemos denominado el momento de las expectativas8.

2) El momento en que lo observado entra en conflicto con lo esperado; es el momento del desequilibrio.

3) El momento en que se reorganiza el sistema de conocimientos para llegar a un estado de equilibrio más evolucionado; lo hemos llamado el momento de la Reequilibración Mejorante.
Tomemos ahora un ejemplo sencillo. Un estudiante de biología, sin que nadie le haya enseñado, puede haber construido la siguiente generalización: “Ave (o pájaro como diría un niño) es un animal que vuela”. Además puede haber postulado esta “ley”: “Entre los seres vivos, sólo los pájaros y algunos insectos vuelan”. Al ver un murciélago el estudiante, gracias al conocimiento que tiene hasta el momento, lo verá como un pájaro. Pero cuando en clase le dicen que es un mamífero (como los perros o los gatos) o cuando observa un murciélago de cerca y se da cuenta de que se parece más a un ratón con una especie de alas sin plumas, sus esquemas de conocimiento entran en desequilibrio.

Tendrá que cambiar su ley y decir algo así como: “Entre los seres vivos sólo los pájaros, algunos insectos y algunos mamíferos vuelan”. Por otro lado, algún día puede darse cuenta de que los pingüinos y los avestruces (y en cierta medida las gallinas), siendo aves, no vuelan. Ante esta nueva circunstancia tendrá que cambiar de nuevo sus esquemas de conocimiento. Tendrá que cambiar su definición de ave, por ejemplo. Algo similar le sucederá con el concepto de “pez” cuando se dé cuenta de que las ballenas y los delfines son también mamíferos.

El elemento más importante y menos mencionado cuando se habla del pensamiento científico en el momento de proponer soluciones a un problema, es la imaginación. En este proceso participan diversas habilidades de pensamiento. Una de ellas es la distinción entre lo posible y lo imposible, y hacer un despliegue completo y ordenado de lo posible. Otra es el establecimiento de posibles relaciones entre objetos y eventos conocidos; en otras palabras, la habilidad de formular hipótesis. Ellas deben ser tales que sea factible establecer si además de ser posibles son reales. Otra habilidad importante es la de establecer analogías y la de construir modelos mentales. Las analogías permiten, mediante una comparación de algo conocido con algo nuevo, entender mejor aquello que se desconoce de lo nuevo. La construcción activa de modelos mentales permite explicar los fenómenos modelados. El poder explicativo, o mejor, la capacidad de predecir y controlar los fenómenos modelados, depende directamente de la naturaleza de los modelos imaginados.
Otro elemento que poco se menciona es la crítica. La crítica nos permite diferenciar los problemas reales de los pseudoproblemas; los importantes y productivos de los irrelevantes y triviales. También nos permite distinguir las soluciones acertadas de las falaces; las verdaderas de las falsas.
Otro elemento menos olvidado últimamente es el de la comprensión. Para poder criticar o poner a prueba una teoría es necesario comprenderla. Esta comprensión supone la habilidad de analizar, desmembrar sus elementos para entenderlos en forma individual y después reconstituir el todo mediante la síntesis.

Otro elemento que se menciona cada vez con mayor frecuencia es la motivación. Esta motivación no es otra cosa que el amor por el conocimiento; tal vez sea más fácil decir que quien posee esta motivación permanece en “actitud filosófica”.
Quien adopta esta actitud siente siempre curiosidad ante el mundo; desea siempre saber, y con mucha mayor fuerza a medida que conoce más. Cuando logra conocer siente placer; éste, al igual que la curiosidad, se renueva y se incrementa a medida que el conocimiento es mayor y más profundo.

Otros dos elementos muy importantes y bastante conocidos son la observación objetiva y cuidadosa y la experimentación rigurosa. Estos procesos son eminentemente activos. Son habilidades comportamentales que, como tales, son susceptibles de observar.
Todos estos elementos se encuentran comprendidos y articulados en el concepto de creatividad.
Pero todo lo que el niño ha aprendido antes de ingresar a la escuela está muy lejos de ser un producto terminado. Se trata más bien de una etapa necesaria dentro de un proceso que se prolongará durante toda la vida y en el que la escuela juega un papel importantísimo, pues los logros y fracasos que el niño obtenga en ella tendrán profundas implicaciones en todas las demás etapas.
Los desarrollos previos a la escuela dan origen, en forma directa o indirecta, a todos los elementos constitutivos de lo humano y la misión de toda la comunidad educativa debe ser la de buscar el desarrollo en forma integral de todos ellos.

La planeación curricular debe ser coherente con esta integralidad y con la armonía que debe existir entre todas las áreas de conocimiento que se hacen presentes en la escuela y que persigue un objetivo central: el desarrollo humano de las nuevas generaciones. Ello implica, entre otras cosas, desarrollar el pensamiento científico sin dejar de lado el pensamiento estético y el ético. Desarrollar la capacidad de vivir en comunidad sin descuidar la individualidad; desarrollar el respeto por las reglas de convivencia sin olvidar las emociones y los deseos individuales.
De manera más específica, y para abordar el tema que nos ocupa, la educación en ciencias, la integralidad y la armonía exigen que se desarrollen los procesos de pensamiento y acción propios del quehacer científico sin dejar de lado la reflexión ética acerca de los efectos que estos procesos conllevan; exigen también que no se desconozcan en forma artificial los estrechos vínculos entre el pensamiento científico y el placer estético y entre la producción artística y el pensamiento metódico y disciplinado.
Si bien no desconocemos estos vínculos y la necesidad de armonía e integralidad, vemos también la necesidad de profundizar y especializar el conocimiento pedagógico y su praxis. La enseñanza de las ciencias comparte muchos principios de la enseñanza de otras áreas pero también posee propiedades específicas que la diferencian de las demás.
El desarrollo del pensamiento científico es parte fundamental del desarrollo integral humano, si se preguntara si existe alguna relación entre las humanidades y el desarrollo humano, nadie dudaría en responder afirmativamente. Pero si se hace este mismo tipo de pregunta para las ciencias, la respuesta, en el caso de que sea afirmativa, es sin duda mucho más tímida. Creemos entonces necesario señalar la importancia que tiene el desarrollo de los procesos de pensamiento y acción propios de la ciencia dentro del desarrollo humano.

No cabe duda de que sólo unos pocos estudiantes que pasan por la escuela primaria y secundaria dedicarán sus vidas a la ciencia. Nadie piensa entonces que la enseñanza de la física, la química o la biología tengan, a este nivel, como fin primordial la formación de científicos. Pero tampoco cabe duda de que la escuela debe formar ciudadanos preocupados por construir una sociedad cada vez más justa que permita la realización personal de todos los individuos que la componen. El desarrollo de los seres humanos no puede concebirse sino dentro del contexto de un sistema social. El nuestro es un sistema determinado profundamente por la ciencia y la tecnología y quien no las entienda encontrará siempre fuertes impedimentos para desempeñarse en ella como una persona activa y productiva.
En efecto, un individuo sin una buena formación en ciencia no podrá enfrentar problemas desconocidos en forma exitosa, pues no es posible el hallazgo de nuevas soluciones sin enfrentar los problemas sociales y del mundo físico en forma científica. En particular, los graves problemas de energía y de recursos naturales que los ciudadanos de un futuro muy cercano tendrán que enfrentar y que actualmente estamos ya enfrentando, necesitan un enfoque científico que permite entender nuestro universo como sistema en el que es imposible variar ciertas dimensiones sin variar necesariamente otras. Un respeto inteligente por la naturaleza debe imponerse para que el uso torpe de la tecnología no acabe con el único planeta, hasta ahora, del cual dispone el hombre para vivir. No es posible que se siga aplazando el momento en que todos los seres humanos entiendan que sus vidas dependen de las de otros organismos y que la de ellos depende del entorno físico.
Pero no se necesita señalar los problemas más graves que el ser humano debe enfrentar para ver claramente la necesidad de una buena formación científica. Para la gran mayoría de los pequeños problemas cotidianos que cualquier ciudadano enfrenta a diario, es necesario contar con una mente científica. En otras palabras, es necesario poder tratar adecuadamente evidencias sobre supuestos hechos; llevar a cabo procedimientos sencillos de naturaleza cuantitativa; razonar y argumentar lógicamente; enfrentar los posibles hechos futuros manejando adecuadamente la incertidumbre que sobre ellos hay: imaginar, evaluar y criticar posibles alternativas de solución.
Los grandes beneficios de la ciencia y la tecnología que incrementan el potencial humano difícilmente serán entendidos si los ciudadanos en general no la entienden, si no están familiarizados con sus problemas y con sus limitaciones. Quien es totalmente ajeno al pensamiento científico será siempre presa fácil del dogmatismo y el fanatismo; adoptará fácilmente posiciones fatalistas ante la vida y podrá atribuir una situación precaria e indeseable a la mala suerte o al destino; por otro lado, sin ser menos importante que lo anterior, desconocerá el profundo placer intelectual que el conocimiento científico, como cualquier otra forma de conocimiento, proporciona. A nuestra manera de ver, cualquier forma de alejamiento del conocimiento científico no puede producir otra cosa que un empobrecimiento de la calidad de vida del ser humano muy similar a las formas de empobrecimiento causadas por el alejamiento del arte o la filosofía.
Hemos hablado de formar mentes científicas y de desarrollar los procesos de pensamiento y acción propios de la ciencia. Es importante señalar que al hacer este tipo de sugerencias no se está indicando que se debe incrementar el contenido de los programas de ciencias. Por el contrario, se trata más bien de hacer énfasis en los aspectos importantes del razonar científico y dejar de lado el almacenamiento memorístico de datos y principios.

La enseñanza de las ciencias y la educación ambiental
La enseñanza de las ciencias naturales y la educación ambiental debe enfatizar en los procesos de construcción más que en los métodos de transmisión de resultados y debe explicitar las relaciones y los impactos de la ciencia y la tecnología en la vida del hombre, la naturaleza y la sociedad.

El proceso educativo en las ciencias naturales y la educación ambiental debe ser un acto comunicativo en el que las teorías defectuosas del alumno se reestructuran en otras menos defectuosas bajo la orientación del profesor.
El supuesto anterior señala que el estudiante, lejos de tener un papel pasivo en el proceso educativo, tiene una gran cantidad de convicciones acerca de un determinado tema que generalmente son contrarias a las enseñanzas de los profesores. El estudiante, como ser racional, espera buenas razones para abandonar sus convicciones. Pero, por lo general, lo que recibe es una imposición violenta de teorías que no entiende o que no comparte, por verlas alejadas de su intuición; la imposición se hace con la violencia de la nota: o bien el estudiante adopta los modelos explicativos del profesor, o bien no aprueba el área o la asignatura.

La misión del profesor de ciencias es la de entablar un diálogo (podríamos decir socrático) por medio del cual el estudiante tiene la oportunidad de llegar a la conclusión de que la teoría del profesor es menos defectuosa que la suya propia. Decimos “menos defectuosa” porque es muy importante resaltar el hecho de que ni el profesor ni nadie tiene la verdad absoluta; su misión es la de permitirle al estudiante apropiarse de un legado cultural en permanente evolución como son las teorías científicas. El estudiante que se apropia de este legado podrá ser uno de los que lo modificarán en busca de mejores explicaciones del mundo conocido y de preguntas que nos lleven a la ampliación de su extensión.
En la enseñanza y en el aprendizaje de las ciencias naturales y la educación ambiental, al igual que en la ciencia, muchas veces las preguntas son más importantes que las respuestas. La pregunta es una excelente medida de la comprensión de un sistema de conocimiento. Quien queda sin preguntas ante la exposición de una teoría, es alguien que, con una probabilidad muy alta, no ha entendido en su totalidad la teoría ni las implicaciones de ella. Todos nosotros hemos vivido en carne propia el demorado proceso de entender las preguntas fundamentales de una teoría el de poder identificar una pregunta de investigación importante.
Desde la perspectiva constructivista la pregunta es un momento de desequilibrio: las representaciones sobre un sector del mundo no encajan, no concuerdan con él. Es necesario modificar las representaciones. Cuando se logra una representación concordante, tenemos un nuevo equilibrio hasta el momento en que nuevos conocimientos pongan en conflicto las representaciones hasta el momento en equilibrio.
Uno de los factores inmensamente limitantes de nuestro sistema educativo es precisamente el tiempo tan escaso que le dedicamos a las preguntas en el desarrollo de los temas de clase. Las pocas preguntas que el profesor formula dentro del salón de clases, las formula con la expectativa de recibir una respuesta rápida y correcta; se evita “gastar” demasiado tiempo en la respuesta a esas preguntas. Las todavía más escasas preguntas de los alumnos van dirigidas a aclarar algunos detalles o a pedir una mejor explicación de algo. Ninguna de estas preguntas son del tipo que construyen conocimiento.
La educación, como regla general, proscribe el error. Una mala calificación es la forma más usada para hacerlo. Un estudiante no aprueba un logro porque el número de errores sobrepasa el límite aceptado. Sin embargo, el problema se presenta en forma diferente; se dice que el estudiante pierde un logro (o la materia, o el año) “porque no sabe”. Se está entonces afirmando que existe una implicación entre la comisión de errores y la ausencia de conocimiento, que no siempre es fácil de argumentar.

Si la respuesta es errónea, esta nos sirve para señalar lo engañoso que puede ser el valorar prematuramente una respuesta, sin indagar acerca de las razones que el estudiante tiene para responder en la forma como lo hizo.
Un buen análisis de un error desemboca en un ajuste o replanteamiento de los conceptos y de las teorías que el estudiante ha construido, lo cual redunda en una mejor reconceptualización del mundo que le permitirá entenderlo mejor. Entendido desde esta perspectiva, el error es un momento más del aprendizaje y nunca algo indeseable que debe ser proscrito.
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