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ALUMNOS PROMEDIO EN SECUNDARIA LUGAR EN PISA 2006 México 28.3 33.7 48 Chile 25.9 25.9 39

Corea del Sur 28.0 20.8 11

Brasil 22.9 18.1 51

OCDE 16.7 13.7

Estados Unidos 14.9 15.1 29

Finlandia 15.9 10.0 1

Hungría 10.6 10.4 21

Como se puede ver en la tabla 14.2, no existe una relación entre el promedio de número de alumnos por profesor y el resultado en promedio de los alumnos en cada país. México, por ejemplo, es de los países con mayor número de alumnos por profesor y obtuvo el lugar 48. Sin embargo, Brasil, que tiene en promedio menos alumnos que México, queda en lugar 51, por debajo de México. Por otro lado, Finlandia, que tiene un número promedio de alumnos por profesor parecido al de Estados Unidos, obtuvo el primer lugar; en cambio, Estados Unidos obtuvo el lugar 29.

Estas tablas y la discusión sobre ellas no representan definitivamente un análisis cuantitativo formal, y no es esa la intención. Lo que se quiere mostrar es que, de una manera cualitativa, podemos observar que el problema es muy complejo y no es una variable la que va a dar la respuesta de los resultados de PISA de Ciencias 2006.

Existen muchos análisis muy interesantes de los resultados de PISA 2006, como por ejemplo, que los alumnos de los países latinoamericanos tienen una alta expectativa en hacer una carrera de ciencia y una alta motivación para estudiar la ciencia escolar; sin embargo, los resultado en ciencia son muy pobres. En cambio, en los países desarrollados pasa lo contrario, pues los resultados son comparativamente mejores en el examen PISA 2006, pero sus alumnos no tienen en alta expectativa el hacer una carrera de ciencia y no tienen motivación para estudiar la ciencia escolar (Heredia, 2007).

Diagnósticos universitarios

Los datos presentados hasta este momento muestran los pobres resultados que tiene el país con adolescentes. No hay muchos estudios que hablen de la situación en el nivel universitario en México. Sin embargo, a nivel internacional hay estudios que presentan las dificultades. Bao et al. (2009) presentan un estudio comparativo de resultados de conocimiento de la física medido con un diagnóstico llamado Force Concept Inventory, FCI (Hestenes, Wells y Swackhamer, 1992) y de razonamiento medido con un diagnóstico conocido como el Lawson Test (Lawson, 1978) con estudiantes universitarios en Estados Unidos y China.

EL FCI es un examen diagnóstico que mide la coherencia conceptual de los alumnos en fuerza y cinemática. Consiste en una serie de preguntas de opción múltiple en la que algunas de las opciones incorrectas corresponden a modelos conceptuales establecidos en los estudiantes. En los últimos años ha ganado una gran reputación entre los investigadores en educación en la física y entre los instructores de física. La versión original del FCI fue publicado por Hestenes, Wells y Swackhamer (1992) y la versión revisada se publicó en internet en 1995. Hake (1998) llevó a cabo un estudio usando el FCI como instrumento de medición del entendimiento conceptual de estudiantes en su primer curso de mecánica tanto a nivel pre-universitario como universitario. Sus resultados, además de mostrar que en cualquier nivel las estrategias de aprendizaje activo son más exitosas que la enseñanza tradicional, contribuyeron a que el FCI se estableciera como el principal diagnóstico en la enseñanza de mecánica.

Bao et al. (2009) hacen un diagnóstico con el FCI a estudiantes que llegan a la universidad en universidades chinas y estadounidenses. La tabla 14.3 muestra el promedio y la desviación estándar del FCI de los resultados de Bao y presenta además los resultados en una universidad privada mexicana, cuyos estándares en educación medidos por agencias externas la colocan como una universidad de nombre y prestigio.

Tabla 14.3

Resultados del FCI con estudiantes que entran a la universidad en Estados Unidos, China y una universidad privada de México. Los valores están entre 0 y 32 preguntas correctas. Los datos de Estados Unidos y China son tomados de Bao et al. (2009).

PAÍS PROMEDIO EN FCI

China 25.8  4.17

Estados Unidos 14.8  5.79

México 12.1  4.83

De acuerdo con Bao et al. (2009) y los resultados presentados en la tabla 14.3, los estudiantes chinos llegan mucho mejor preparados a la universidad de lo que lo hacen los estudiantes estadounidenses. Por otro lado, los estudiantes de la universidad privada mexicana llegan a la universidad con un conocimiento de las Leyes de Newton casi nulas y por debajo de lo que lo hacen los estudiantes estadounidenses.

La prueba de Lawson del razonamiento científico (LTSR) proporciona un buen punto de partida para evaluar las habilidades de razonamiento científico (Lawson, 1978). La prueba está diseñada para examinar las siguientes dimensiones: 1) conservación de la materia y el volumen, 2) el razonamiento proporcional, 3) control de las variables, 4) razonamiento sobre probabilidad, 5) razonamiento de correlación, y 6) hipotético-deductivo. Estas habilidades son componentes importantes de la capacidad de razonamiento científico de los individuos.

Bao et al. (2009) hacen también una medición del nivel de razonamiento científico de los estudiantes chinos y estadounidenses. La tabla 14.4 presenta el promedio y la desviación estándar

de las poblaciones estudiadas en esa investigación. También se presentan los datos de estudiantes que ingresan a una universidad privada mexicana.

Tabla 14.4

Resultados del Test de Lawson con estudiantes que entran a la universidad en Estados Unidos, China y una universidad privada de México. Los valores están entre 0 y 24 preguntas correctas. Los datos de Estados Unidos y China son tomados de Bao et al. (2009).

PAÍS PROMEDIO EN LAWSON

China 17.9  3.79

Estados Unidos 17.8  4.32

México 13.2  3.70

Se observa que, aun y cuando en la tabla 14.3 los estudiantes chinos están muy por encima de los estudiantes estadounidenses en conocimientos (y entendimiento) de las Leyes de Newton medido por el FCI, la tabla 14.4 muestra que, en razonamiento científico, los estudiantes chinos y estadounidenses están en las mismas condiciones. Se podría pensar que el razonamiento científico es independiente de la actividad o sistema escolar, pues el sistema escolar chino produce mejores resultados que el sistema americano en conocimientos de la física pero no mejora el razonamiento científico. Sin embargo, si vemos los resultados de los estudiantes mexicanos que ingresan a una universidad privada, nos damos cuenta que su razonamiento científico es menor que cualquiera de las otras poblaciones. Esto puede deberse a las mismas razones de los resultados de PISA: el sistema mexicano no está produciendo jóvenes con conocimientos ni con razonamiento científico necesario para estudiar carreras profesionales como las ingenierías.

Un comentario importante que hacer es que los resultados de los estudiantes de la universidad privada, estadísticamente hablando, no se pueden comparar con los otros dos grupos. Sin embargo, se presentan para hacer comparaciones generales sin querer enfatizar que son resultados estadísticamente válidos. Un argumento para hacer estas comparaciones generales es que, como ya se dijo anteriormente, la universidad mexicana a la que se refiere estos datos, es una universidad que, bajo cualquier parámetro de medición, está entre las mejores universidades de México. Esto puede indicar que los estudiantes que ingresan a esta universidad pueden ser considerados estudiantes con mejores capacidades que el promedio de la población estudiantil mexicana. Si esto es cierto, los resultados permiten concluir que, como estos estudiantes están por debajo de los estadounidenses y chinos en conocimiento de la física y razonamiento científico, los estudiantes mexicanos en general también lo están.

Aplicaciones de Tecnologías de Información en la enseñanza de las ciencias

Últimamente han sido creadas aplicaciones del uso de Tecnologías de Información en el aprendizaje de la física. Muchas de ellas hacen uso de comunicación a través de internet y otras se instalan en el equipo local del usuario. Algunas son aplicaciones que están encapsuladas para usarse sin modificaciones y otras tienen manera de modificarse para ajustarse más a las necesidades del usuario.

Los applets son aplicaciones autocontenidas que sirven como una demostración o simulación de un evento. Physlets son aquellas applets que se han desarrollado para demostrar o simular un evento o concepto físico (Wolfgang, 1999). Por otro lado, los PHETS son physlets de simulaciones que hacen uso de Java o Flash para su creación (Perkins et al., 2006). El grupo de investigadores de la educación de la física de la Universidad de Colorado ha sido el creador de los PHETS. Inicialmente existían PHETS solo en física; sin embargo, en este momento existen PHETS en química y biología también.

Hay compañías como HP que se han preocupado por que sus productos sean útiles para el aprendizaje de las ciencias y matemáticas. Su grupo de calculadoras TI-Nspire CX CAS ha evolucionado para no solo ser una calculadora, sino también un instrumento de adquisición de datos por medio de sensores que se conectan a la calculadora. Este avance ha hecho que varios grupos en el mundo se dediquen a hacer prácticas o tutoriales para hacer uso de esta tecnología.

Otra manera de hacer uso de tecnologías de información es a través de salones centrados en el estudiante (Beichner et al., 2007). En México, el primer salón de esta naturaleza fue construido en el Tecnológico de Monterrey (Zavala, Alarcón, Domínguez y Rodríguez, 2010). Este salón consiste en el uso de un ambiente que promueva una interacción más efectiva entre estudiantes y que disminuya el tiempo de exposición del profesor. El salón ha sido exitoso en el primer año de su implementación, con profesores que, aunque ya habían trabajado con aprendizaje activo, no lo habían hecho en un salón con estas características (Alvarado, Domínguez, Rodríguez y Zavala, 2012).

Motivación de una comunidad de Educación de las Ciencias en CUDI

En México son contadas las agrupaciones de docentes o personas interesadas en la educación de las ciencias. Las asociaciones profesionales de ciencias, como la Sociedad Mexicana de Física y la Sociedad Mexicana de Química, han apoyado en todo momento la educación de las ciencias naturales. Sin embargo, su visión es desde el punto de vista del experto y sin hacer énfasis en la investigación educativa ni en el incremento del aprendizaje de los alumnos.

Ha habido esfuerzos importantes, como el del capítulo mexicano (AAPT-MX) de la Asociación Americana de Profesores de Física, AAPT. A través de los años la AAPT ha demostrado su preocupación por la mejora de la enseñanza de la física, y en 2008 un grupo de profesores de Física a nivel universitario y medio superior se reunieron para formar el capítulo mexicano de la AAPT. Desde entonces existe una reunión anual, las cuales se ha llevado a cabo en el Tecnológico de Monterrey en Monterrey en el 2008, en el Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA), en México D. F. en 2009, en la Universidad de Guanajuato, en Guanajuato en 2010, en la Universidad Politécnica de San Luis Potosí, en San Luis Potosí en 2011 y en la Universidad Politécnica del Golfo de México, en Paraíso, Tabasco en 2012.

Otro esfuerzo importante es la red ConTIgo de Texas Instruments, que reúne a profesores de matemáticas y ciencias desde nivel elemental hasta nivel universitario. La red tiene por objetivo crear un grupo de profesores de ciencias y matemáticas que se capaciten en el uso de la calculadora TI para que, por medio de la misma, los aditamentos que se le pueden conectar ayuden en la mejora del aprendizaje de las ciencias y las matemáticas.

Estos esfuerzos son importantes para que México pueda salir de la problemática en que se encuentra, de acuerdo a lo mostrado en la sección Panorama General de la Educación de las Ciencias en México en este capítulo. Sin embargo, es necesario que exista un mayor número de asociaciones que se dediquen a resolver esta problemática. Más aún, que hagan uso de las tecnologías de información.

La comunidad de la Enseñanza de las Ciencias de CUDI tiene ese objetivo: servir como vínculo entre los investigadores en la educación de las ciencias, el uso de tecnologías de información y los docentes y administradores de la docencia en ciencias. Los objetivos específicos de la comunidad son:

 Promover la comunicación entre sus miembros para formar una red académica que comparta conocimiento.

 Promover la participación de los miembros de la comunidad en proyectos de innovación y/o de investigación en la enseñanza de las ciencias que ayuden a un mejor desarrollo del país.

 Crear bancos de recursos tecnológicos basados en internet que ayuden a mejorar el aprendizaje de las ciencias.

 Promover cursos de capacitación para los miembros de la comunidad sobre los recursos tecnológicos y sobre metodologías de investigación educativa en las ciencias naturales.  Hacer grupos de trabajo en las diferentes actividades de la comunidad para tener

resultados que beneficien tanto a la red como al país.

La comunidad nace entonces como una necesidad del país para vincular:

1. La comunidad de docentes de las ciencias, que día a día se enfrentan a la problemática del aprendizaje de las ciencias, que sienten que sus esfuerzos en su enseñanza no se reflejan cuando hacen evaluaciones de los estudiantes. Estos docentes se benefician de la comunidad con las actividades que se hacen y que les enseñan de una manera muy concreta las diferentes acciones que pueden tomar en el salón de clases.

2. Administradores de la educación de las ciencias que quieran contribuir a mejorar el aprendizaje. Ellos pueden ser los catalizadores que aceleren esfuerzos de profesores, ya sean individuales o de grupo. Es muy importante, entonces, que los administradores se acerquen a la comunidad.

3. Desarrolladores de uso de las tecnologías de información, pues es uno de los vehículos que pueden llevar al mejor entendimiento de las ciencias. Además, puede ayudar a mejorar la actitud del estudiante hacia el aprendizaje de las ciencias y provocar una motivación para este aprendizaje.

4. Investigadores educativos de las ciencias que se dediquen en su quehacer diario a la investigación que tenga por objetivo mejorar el aprendizaje de las ciencias. Es decir, que el esfuerzo no solo sea motivacional ni de experiencia del docente, sino que sea una investigación científica la que nos informe qué es lo que sí funciona y lo que no funciona. Estos actores de la vida académica son los que deben vincularse alrededor de la comunidad de Enseñanza de las Ciencias. El investigador debe dejar evidencia de que un cambio en las estrategias de enseñanza-aprendizaje, con el uso de las Tecnologías de Información, produce resultados positivos en el estudiante ya sea a través de un mejor aprendizaje, una mejor habilidad o un incremento en la motivación o actitud hacia la ciencia y su aprendizaje. El desarrollador del uso de las Tecnologías de Información debe de trabajar en conjunto con los investigadores para que su esfuerzo sea válido. El docente es la persona que va a implementar lo creado y lo probará en el salón de clases. Por último, el administrador de la educación va a ayudar a que los cambios sean permanentes y fomentará que los demás profesores se unan al esfuerzo.

La comunicación entre los diferentes actores de la educación es primordial. Las actividades que se tengan durante un año ayudan a cumplir el objetivo. Sin embargo, la comunidad nace dentro de CUDI, por lo que las capacidades tecnológicas son muchas. Una de las capacidades tecnológicas más importantes es la posibilidad de tener reuniones virtuales.

Actividades de la comunidad

La comunidad de Enseñanza de las Ciencias ha realizado una serie de actividades que ha sido el inicio de una vida útil a la sociedad. Aquí se presentan las actividades que hasta este momento han tenido lugar en la comunidad.

 Día virtual CUDI-CEC. Los días virtuales de la comunidad de Enseñanza de las Ciencias son reuniones por medio de videoconferencia en donde se tienen a invitados para impartir una conferencia. Normalmente se aborda una temática de ciencias, por ejemplo, la física o la química, y se cuenta con dos expositores. El primero habla sobre un tema específico de ciencias y el segundo sobre la educación de las ciencias, obteniendo así una combinación que mantiene el interés de los espectadores.

 Talleres. Los talleres ocurren en las reuniones CUDI de primavera y otoño. Se han tenido talleres que ayudan a los docentes en su quehacer cotidiano, a través de estrategias o un tipo de análisis que se puede implementar.

 Mesas de trabajo. Las mesas de trabajo ocurren en las reuniones CUDI de primavera y otoño. En la mesa se tienen tres o cuatro conferencistas sobre temas de ciencias y su enseñanza. Por ejemplo, en la reunión de primavera 2012 se tuvieron tres conferencias: 1) Agujeros Negros Astrofísicos, por Héctor Aceves Campos (UNAM-Ensenada); 2) Enseñanza del Centro de Gravedad Usando Talleres Didácticos, por Juan Tapia Mercado (UABC); y 3) Uso de la Física para el Aprendizaje de las Matemáticas en un Ambiente de comunidad de Aprendizaje Apoyado por Tecnología, por Ángeles Domínguez Cuenca (ITESM).

 Talleres para niños. En la reunión CUDI de primavera de 2012 se tuvo por primera vez un taller para niños. El Taller “El Pájaro Equilibrista” fue impartido por el Dr. Juan C. Tapia Mercado, el Dr. Jorge Villavicencio Aguilar y el Dr. Jesús Lerma Aragón, así como por tres estudiantes que fungieron como asistentes. El objetivo del taller fue que los niños pudieran comprender el concepto de centro de gravedad; se tuvieron aproximadamente 60 niños presenciales y se conectaron sedes en Colombia, Chile, Sinaloa y Veracruz. El taller fue un éxito, pues los niños, además de divertirse, aprendieron el concepto de centro de gravedad.

 Portal de internet para la comunicación. La comunidad tiene un portal de internet dentro del portal principal de CUDI, el cual se está desarrollando para que funcione como el medio de comunicación más importante de la comunidad. El portal incluye elementos como Wikis, chat y videoconferencia que sirvan para buena comunicación entre los miembros de CUDI- CEC.

Conclusiones

Nuestra comunidad es una de las más jóvenes. Durante su corta vida hemos tenido dificultades que han impedido un desarrollo óptimo. Por lo mismo, tenemos muchas oportunidades y retos como comunidad.

La principal dificultad que ha sufrido esta comunidad es la falta de tiempo de sus miembros para formar un número crítico de personas comprometidas a la realización de actividades. Esto a su vez ha provocado que algunos de los objetivos específicos de la comunidad todavía no se realicen. También provoca que haga falta más difusión de las actividades que se realizan. Aun y cuando en todas las actividades que la comunidad ha realizado se ha contado con un considerable número de espectadores, lo que no se ha logrado es que esos espectadores participen activamente en la comunidad.

En los retos que se esperan en los próximos años están reflejadas las dificultades. Uno de los retos más importantes es el crear un grupo de personas comprometidas en la organización de las actividades de la comunidad. Los objetivos de la comunidad se cumplirán a medida que existan personas que se dediquen explícitamente a realizar las actividades para cumplir.

Otro reto importante en la comunidad es el de incrementar el número de miembros. Necesitamos hacer más promoción para que las personas que se dedican a la educación de la física, la biología y la química se acerquen a la comunidad y empiecen a participar en las actividades. Una vez teniendo al grupo de personas comprometidas en la organización de actividades y un gran número de miembros en la comunidad, es entonces que podremos empezar