Desarrollo de competencias científicas - investigativas en

Desarrollo de competencias científicas - investigativas en docentes en formación a
partir de la fitorremediación de Cromo (VI)
Jenny Andrea Sánchez García y Dora Luz Gómez Aguilar
Universidad Pedagógica Nacional
jennysanchez504@hotmail.com; doralgomez@gmail.com
Resumen
El término competencia dentro del programa curricular de la Licenciatura en
química de la Universidad Pedagógica Nacional (Bogotá, Colombia) está relacionado con
la capacidad de uso del conocimiento y las habilidades apropiadas para desempeñarse en
una sociedad. A su vez busca el desarrollo en los docentes de competencias científicoinvestigativas, las cuales pretenden formar profesionales con amplios conocimientos y
destrezas para emprender proyectos y programas de investigación de tal forma que puedan
solucionar problemas. El desarrollo de estas competencias pretende estructurar el
pensamiento crítico, sistémico y reflexivo. Partiendo de la contaminación por Cromo (VI)
en cuerpos de agua a causa de las curtiembres, se busca desarrollar competencias científicoinvestigativas en docentes en formación por medio del desarrollo de un proyecto de
investigación en el aula, donde se establece la fitorremediación como una solución a la
problemática planteada.
Abstract
The term competition within the curriculum of the degree in chemistry from the
National Pedagogic University (Bogotá, Colombia) is related to the ability to use
knowledge and appropriate to function in a society skill. At the same time seeks to develop
in the teaching of scientific investigative skills, which aim to train professionals with
extensive knowledge and skills to undertake projects and research programs so that they
can solve problems. The development of these skills to structure critical, systemic and
reflective thinking. Starting from contamination by chromium (VI) in water bodies because
of the tanneries, is to develop scientific and investigative skills in student teachers through
the development of a research project in the classroom, where phytoremediation is
established as a solution to the issues raised.
Introducción
Las competencias científicas se consideran como las capacidades que tiene un
sujeto, expresadas en acciones que ponen en juego formas sistemáticas de razonar y
explicar el mundo natural y social, a través de la construcción de interpretaciones apoyados
en conceptos de las ciencias y manifestadas a través de desempeños observables. Las
competencias científicas se categorizan en básicas, investigativas y de pensamiento
reflexivo y crítico en niveles inicial, intermedio y avanzado. (Fonseca, Chona, Arteta,
Ibáñez y Pedraza, 2006)
Las competencias científicas investigativas, pretenden formar profesionales con
amplios conocimientos y destrezas para emprender proyectos y programas de investigación
de tal forma que puedan solucionar problemas. El desarrollo de estas competencias
pretende estructurar el pensamiento crítico, sistémico, abierto, reflexivo y creativo
(Mendivelso, 2006), así como el fortalecimiento de ciertas habilidades básicas (indagación,
registrar, procesar información) para la comprensión de un fenómeno, siendo el objetivo de
un proceso investigativo. Con la información recolectada, el estudiante aprenderá a analizar
los problemas, hacer inferencias, relacionar variables, con el fin de solucionar problemas,
redactar informes, construir herramientas para llevar a cabo procesos de observación y
análisis de documentos e interpretar resultados.
De acuerdo con lo anterior, el siguiente trabajo busco fortalecer el desarrollo de las
competencias científicas investigativas en los estudiantes del énfasis de Tecnologías
Limpias del programa de la Licenciatura en química de la Universidad Pedagógica
Nacional (Bogotá, Colombia) a través de la implementación de una estrategia didáctica
desde el enfoque de aprendizaje por investigación, la cual consiste en el diseño y ejecución
de un proyecto de investigación en el aula, donde se establece la fitorremediación de Cr
(VI) como una posible solución al tratamiento de las aguas residuales causadas en los
procesos de curtido en las curtiembres de Villa Pinzón (Cundinamarca, Colombia).
Desarrollo del tema
De acuerdo con el Decreto 1295 del 2010, Capitulo 2, articulo 5, declara que:
“Todas las instituciones de educación superior, deben tener actividades de
investigación que permitan desarrollar una actitud crítica y una capacidad creativa
para encontrar alternativas para el avance de la ciencia…”. Teniendo en cuenta esto,
desarrollar competencias investigativas en estudiantes de educación superior,
contribuirá a que se incluya la investigación al quehacer formativo.
La Universidad Pedagógica Nacional es una universidad colombiana de
carácter público que forma educadores, dentro del Proyecto Educativo Institucional,
el maestro es visto como un sujeto del saber pedagógico y como sujeto activo de
políticas públicas, con sus prácticas y experiencias. El programa de Licenciatura en
química que ofrece la Universidad Pedagógica Nacional (UPN), propende a través del
proyecto curricular, en los ciclos de fundamentación y profundización, la formación
en competencias.
El termino competencia para el programa de licenciatura de la universidad
está relacionado con la posesión y la capacidad de uso del conocimiento y las
habilidades apropiadas y suficientes con las cuales los individuos en el ejercicio de
una profesión, oficio o campo de saber determinado, manifiestan desempeñarse eficaz
y eficientemente en una sociedad. (UPN, 2015)
Hablar de competencia se ha convertido en tema de investigación pedagógica
y didáctica, puesto que este trabajo investigativo se enfoca en el desarrollo de
competencias científicas, Chona, et al (2006), define una competencia científica como
la capacidad de un sujeto, expresada en desempeños observables y evaluables que
evidencia formas sistemáticas de razonar y explicar el mundo natural y social, a
través de la construcción de interpretaciones apoyados por los conceptos de las
ciencias.
Castro y Salcedo (2008) plantean la implementación de situaciones problema
de carácter ambiental en el aula, el cual exige al estudiante la interpretación de
conceptos, la profundización y afianzamiento de los mismos, la emisión de hipótesis,
el planteamiento de estrategias de solución, la contrastación entre posibles hipótesis,
la obtención de resultados y el análisis de los mismos al contrastarlos con la opinión
de la comunidad científica. Paralelamente este tipo de actividades conllevan la
aplicación de procesos que favorecen el desarrollo de competencias investigativas, así
como de estrategias de lectura, que permitan, además, la implementación de técnicas
de argumentación que faciliten al planteamiento de proposiciones acordes a su
contexto.
Sobre las competencias científicas investigativas
Las competencias científico investigativas se conciben como la capacidad del
sujeto de construir explicaciones y comprensiones de la naturaleza desde la
indagación, la experimentación y la contrastación teórica, donde se formula un
problema o situación que genere cierto conflicto cognitivo. En la parte experimental,
en esta competencia, el sujeto o estudiante debe reconocer constitutivos de la
experimentación y también asociarlas a la resolución de problemas teniendo en
cuenta otro tipo de experiencias de aprendizaje, tales como la confrontación
conceptual de acuerdo a los referentes bibliográficos utilizados, la retroalimentación
de los resultados, lo cual permite la construcción individual y colectiva del
conocimiento a través de los espacios de discusión, tales como ponencias académicas.
(Chona, et al, 2006)
Aprendizaje por investigación
Las definiciones acerca de investigación se debatan, este término consiste en
un proceso de aprendizaje flexible y activo que se caracteriza por la formulación de
preguntas, exploraciones, aplicaciones y síntesis. Llevando esta definición al campo
educativo, en la década de los setenta, muchos educadores llegaron a interesarse en
como la investigación se podría transformar en un método de enseñanza que se
pudiera aplicar en el salón de clases.
La enseñanza y el aprendizaje por medio de la investigación permite al
docente proponer e implementar estrategias que conlleven a que el estudiante se
aproximé al contexto en el que se desenvuelven los científicos, llevándolo a enfrentar
situaciones que típicamente afrontan los científicos en su quehacer; por tanto, la
estrategia de enseñanza y aprendizaje por medio de la investigación favorece el
desarrollo de competencias científicas específicamente de tipo investigativo. (García
y Ladino, 2008)
Metodología
Este trabajo investigativo se llevó a cabo a través de la metodología acción
participación, la cual es vista como un modo en el que un grupo de personas pueden
organizar las condiciones en las que pueden aprender de su propia experiencia y hacer
que esta experiencia sea accesible a otros.
Fases metodológicas
Teniendo en cuenta la intencionalidad de este trabajo investigativo, la cual es
fortalecer las competencias científicas investigativas en 17 docentes en formación del
programa de Licenciatura en química de la Universidad Pedagógica Nacional, se
planteó la ejecución de un proyecto de investigación en el aula como una estrategia
didáctica desde el enfoque de aprendizaje por investigación, a partir de diferentes
situaciones problema, se establece la fitorremediación como una posible solución a
las problemática.
Siguiendo el ciclo de aprendizaje de Karplus (como se citó en Brown, 2003),
el cual ha derivado el desarrollo del enfoque de aprendizaje mediante la
investigación, la metodología propuesta en la tabla 1 presenta cinco fases: engranaje,
exploración, explicación, elaboración y evaluación.
Resultados
Niveles de las competencias científicas investigativas
En el trabajo de Chona et al (2006), se proponen unos desempeños para las
competencias científicas investigativas los cuales clasifican las competencias, en este
trabajo se reorganizaron estos desempeños en tres criterios: Indagación,
argumentación y explicación, los cuales corresponden a momentos en el trabajo
investigativo desde la definición de las competencias científicas investigativas
propuesta por Chona el al (2006) en niveles inicial, intermedio y avanzado.
Competencias científicas investigativas iniciales.
Para identificar las competencias científicas investigativas iniciales se parte
con una situación problema frente a una problemática ambiental que se presenta en
una zona de Bogotá por la contaminación de cromo hexavalente por la contaminación
que generan las curtiembres en los procesos de curtido, los estudiantes trabajaron en
grupos de trabajo, en la noticia se presentan diferentes roles investigativos, cada
grupo se responsabiliza de un rol correspondiente a una solución desde la
biotecnología mencionada en la noticia (Biorremediación, biomasa, fitorremediación
y materias absorbentes) y plantean una posible solución a la situación planteada, la
cual es presentada en un artículo científico y en una ponencia.
En la tabla 2 se presentan los resultados de los niveles iniciales de las
competencias científicas investigativas partiendo de los criterios y desempeños
establecidos. (I: Inicial, In: intermedio y A: Avanzado)
1.
Indagación
La indagación puede ser entendida como la habilidad para hacer preguntas,
habilidad que tiene su origen en las necesidades del ser humano, el cual se convierte
en un medio o instrumento para comprender y aprehender el objeto de estudio. En
este criterio se encuentran los desempeños correspondientes a la formulación de
problemas e hipótesis.
Teniendo en cuenta la tabla 2, el 75% de la población se encuentra en un nivel
inicial, esto se evidencia en la formulación de preguntas problema, las preguntan
planteadas son generales y no exponen una situación específica, son preguntas que no
implican de un proceso investigativo, solo un grupo planteo una hipótesis teniendo en
cuenta la problemática planteada. Después de la discusión en la ponencia de artículos,
los estudiantes plantean preguntas teniendo en cuenta los referentes conceptuales.
1.
Experimentación
En este criterio se encuentran los desempeños correspondientes a la
metodología y sistematización de la información recolectada en el proyecto
investigativo. Los resultados obtenidos en este criterio denotan que el 50% de la
población tenían un nivel intermedio mientras que el restante un nivel bajo. El nivel
intermedio se evidencia en el diseño de experimentos para contrastar las hipótesis,
establecer relaciones entre variables, en cuanto a la sistematización de la información,
solo un grupo de investigación representa la información a través de tablas, gráficas y
diagramas.
2.
Argumentación
En este criterio se encuentran los desempeños correspondientes al análisis de
los resultados obtenidos en la experimentación y la resolución de la pregunta
planteada en la indagación, de acuerdo con la tabla 2, el 75% de la población,
presentan un nivel inicial en este criterio, es decir, los grupos resolvieron la pregunta
sin embargo no es evidente la argumentación en la discusión de las ideas, parafrasean
a los autores citados en el marco teórico y no relacionan el contenido con la
cotidianidad. Las referencias bibliográficas citadas en los artículos investigativos de
los estudiantes son desactualizadas.
Implementación de la propuesta didáctica.
De acuerdo con la metodología se aplicó una propuesta didáctica desde el
aprendizaje por investigación integrando el ciclo de aprendizaje propuesto por
Karplus (como se citó en Brown, 2003). Se les planteo a los estudiantes una segunda
situación problema sobre la contaminación de cromo en una quebrada de la ciudad,
en este caso la noticia se enfocó en la fitorremediación como una posible solución a la
problemática, la fitorremediación es una técnica para descontaminar suelos, cuerpos
de agua usando plantas vasculares, algas u hongos. Cada grupo de investigación
trabajo con un tipo específico de planta, con esto, formularon, aplicaron y ejecutaron
un proyecto de investigación en el aula para determinar la capacidad de remoción de
la planta tratada.
Después de la implementación (tabla 3) se identificaron nuevamente los
niveles de las competencias científicas investigativas teniendo en cuenta el proceso
investigativo de cada grupo durante 3 meses el cual finaliza con la elaboración y
exposición de un artículo científico.
1.
Indagación.
Después de la implementación didáctica el 75% de la población se encuentro
en un nivel intermedio y un 25% en nivel avanzado. El nivel intermedio se caracteriza
por formular preguntas sobre hechos y fenómenos derivados de la experimentación y
formulación y contrastar de hipótesis, todos los grupos tuvieron en cuenta
antecedentes experimentales para el planteamiento de preguntas e hipótesis. En un
nivel avanzado, el grupo restante planteo un problema disciplinar, simbolizando los
conceptos sobre hechos derivados de la experimentación.
2.
Experimentación.
Después de la implementación de la propuesta, en este criterio, el 100% de la
población se encuentra en un nivel intermedio comparado con el nivel inicial de la
fase de exploración. Todos los grupos de investigación diseñaron experimentos para
contrastar las hipótesis planteadas, seleccionaron procedimientos e instrumentos
adecuados para determinar la capacidad de remoción de cada especie vegetal. En
cuanto a la sistematización de la información cada grupo empleo técnicas y modelos
matemáticos para explicar los resultados.
3.
Argumentación
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos después de la implementación
didáctica, el 50% de la población se encuentra en un nivel intermedio, un 25% en un
nivel avanzado y el otro el 25% en un nivel inicial. El nivel avanzado se caracteriza
por resolver problemas disciplinares, un grupo de investigación resolvió la
problemática de la contaminación de cromo con especies vegetales disponibles en los
humedales de la ciudad. Por otro lado, en el nivel intermedio se evidencio en las
ponencias que elaboro cada grupo donde sustentaron los resultados y análisis
obtenidos, planteando recomendaciones para próximas investigaciones.
La implementación didáctica se evaluó a través de los artículos científicos que
elaboro cada grupo de investigación los cuales fueron admitidos en revistas
indexadas.
Conclusiones
Enseñar ciencias naturales implica que el estudiante reconozca el
conocimiento científico no solo en el cuerpo teórico de la disciplina sino desde sus
implicaciones sociales y ambientales y su relación con el mundo que lo rodea, al
utilizar situaciones problema reales o ficticias donde implique el conocimiento
científico en su resolución favoreció el desarrollo y fortalecimiento de habilidades
investigativas por parte de los estudiantes y permite el afianzamiento de competencias
en los mismos. Los problemas ambientales que genera la contaminación por metales
pesados en el agua, es un claro ejemplo del tipo de problemáticas actuales que se
pueden llevar al aula, en el cual se pueden proponer alternativas de solución. Partir de
una situación problema como lo fue la contaminación de Cromo hexavalente en
cuerpos acuíferos a causa de las curtiembres, exigió a los docentes en formación,
buscar una solución amigable con el medio ambiente y que se pueda llevar al aula
como una estrategia didáctica para desarrollar competencias científicas investigativas.
Por medio de la elaboración de proyectos de investigación sobre problemas
ambientales se fortaleció el desarrollo de las competencias científicas investigativas,
las cuales permitieron al docente en formación, interpretar, argumentar y proponer
soluciones frente una situación problema, permitiendo que se concientice de su
entorno, así como ampliar sus conocimientos para impulsar los procesos de
prevención y resolución de los problemas ambientales presentes y futuros.
Referencias bibliográficas
Brown, F. (2003). Aprendizaje mediante la investigación: enseñanza para el
cambio conceptual en la educación ambiental. Revista Green Teacher 71. Volumen
(5), 31-34.
Castro, A., Salcedo, L. (2008). Situaciones problema en ciencias naturales
como punto de partida para desarrollar competencias interpretativas, argumentativas
y propositivas. Revista Memorias IIEC. Volumen (2), 91-96.
Chona, G., Arteta, J., Martínez, S., Ibáñez, X., Pedraza, M., Fonseca, G.
(2006). ¿Qué competencias científicas promovemos en el aula?. Revista TEA.
Volumen (20), 62-79.
Oferta y desarrollo de programas académicos de educación superior, Decreto
1295, Capitulo 2, articulo 5, 2010, 20, abril.
García, G., Ladino, Y. (2009). Desarrollo de competencias científicas a través
de proyectos de investigación escolar orientados por el modelo de enseñanzaaprendizaje por investigación. Revista Studiositas. Volumen (3), 7-16.
Meldivieso, M. (2006). Hacia un aprendizaje comprensivo de la investigación.
Revista TEA. Volumen (18), 65-71
Universidad Pedagógica Nacional. (2015). Competencias del programa de
Licenciatura en química. Recuperado de http://www.pedagogica.edu.co/
Tabla 1
Fases metodológicas
Fase
Objetivo
Actividad
Engranaje
Introducir el tema que se está
Identificación de los niveles
investigando de una manera dinámica e
iniciales a través de la
interesante esperando que de esa manera
solución de una situación
se aumente la conciencia del estudiante
problema A.
con respecto al tema
Exploración Diseñar, experimentar, llevar a cabo
Explicación
Formulación del proyecto
observaciones y recolectar y analizar la
de investigación escolar a
información teniendo como guía las
partir de una situación
preguntas identificadas
problema B.
Sintetizar la información al estudiante y
Mesa redonda, ponencias y
formalizar los conceptos aprendidos a
simposios.
través de la aplicación de los términos a
patrones y procesos que surgen durante
el desarrollo de la actividad de
exploración.
Elaboración Aplicar los conceptos investigados en
un contexto o circunstancia diferente.
Practicas experimentales,
solución de la situación
problema.
Evaluación
Permite saber la comprensión de los
Ponencia de un artículo
conceptos por parte de los estudiantes.
científico.
Tabla 2
Resultados iniciales
Indagación
I
Grupo 1
In
Experimentación
A
X
I
X
X
Grupo 4
X
A
X
Grupo 2
Grupo 3
In
Argumentación
I
In
A
X
X
X
X
X
X
X
Tabla 3
Resultados finales
Indagación
I
Grupo 1
In
Experimentación
A
X
Grupo 2
I
In
X
X
A
Argumentación
I
In
A
X
X
X
Grupo 3
X
X
X
Grupo 4
X
X
X