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Introducción
La astronomía es una de las ramas de la ciencia que despierta gran interés desde edades muy tempranas, probablemente porque intenta responder a algunas cuestiones que han preocupado al hombre desde todos los tiempos: ¿cómo se creó el universo? o ¿cómo terminará? Se encuentra integrada en el currículo desde las primeras etapas educativas y no se duda de su importancia educativa (Lanciano, 1989), su incidencia en el conocimiento del medio o su capacidad para plantear problemas que se pueden resolver empleando actividades científicas. Durante la educación primaria los estudiantes construyen las bases para comprender los aspectos astronómicos más abstractos y su clara relación con otras áreas como matemáticas o geografía convierten a la astronomía en una materia interdisciplinar.
Pese a su potencial educativo, numerosos estudios indican que se trata de una disciplina difícil de enseñar y aprender. Como veremos más adelante, se detectan importantes obstáculos no solamente para los estudiantes (Trumper, 2001a; Domènech, 2015) sino también para sus profesores (Kikas, 2004; Korur, 2015), lo que dificulta una comprensión adecuada. Esta falta de formación del profesorado se traduce en la transmisión de ideas alternativas al alumnado (Schoon, 1995). A pesar de ello, la observación del movimiento de los distintos astros se considera clave para el aprendizaje de otras disciplinas como física o matemáticas (Bektasli, 2013).
Como ya apuntan otros autores (Korur, 2015), resulta esencial presentar al alumnado este tópico con nuevas estrategias que contribuyan a mejorar la enseñanza-aprendizaje de la astronomía y superar sus dificultades. En este sentido, este trabajo apuesta por una estrategia didáctica basada en la terminología científica, a través de la cual se pretende estudiar la retención de los conocimientos del alumnado sobre el universo. Para ello, se ha diseñado e implementado una propuesta didáctica basada en dicha estrategia y se ha aplicado una misma prueba escrita para estudiar los usos adecuados e inadecuados de los conocimientos del tema en tres momentos diferentes de la intervención.
El aprendizaje de la terminología de la astronomía: dificultades y estrategias
Este apartado aborda las dificultades de aprendizaje reportadas sobre astronomía, repasa las distintas estrategias para su enseñanza y realiza algunas aportaciones.
Dificultades de aprendizaje
Distintas investigaciones (Schoon, 1995; Trumper, 2001a; Trundle, Atwood y Christopher, 2007a; Steinberg y Cormier, 2013; Plummer, 2014) muestran que los alumnos encuentran grandes dificultades en el aprendizaje de la astronomía, y una alta proporción de ellos no consigue una comprensión adecuada de sus aspectos básicos.
Las concepciones alternativas más habituales se explican principalmente por la existencia de una base sensorial que contradice la explicación científica. Del análisis de la literatura existente podemos dividir estas ideas alternativas en dos grandes grupos: las relacionadas con la Tierra y la Luna, y las vinculadas con las estrellas y el universo. Son precisamente estos dos bloques los tópicos más usuales en los que los distintos currículos suelen secuenciar el estudio del universo, trabajando en primer lugar contenidos próximos al alumno y luego los más lejanos. La Tabla 1 recoge algunas dificultades que se repiten de forma generalizada en las publicaciones referidas a ambos grupos. En el segundo bloque se puede observar que la mayoría de las concepciones giran en torno a las estrellas, sin encontrar estudios más específicos de las ideas alternativas que tienen los alumnos sobre exploración espacial, planetas enanos o cuerpos celestes, contenidos que consideramos importantes en este tema.
Las causas que propician estas ideas alternativas son diversas. García-Barros, Martínez, Mondelo y Vega (1997) destacaron las siguientes, apoyadas también por otros estudios más recientes:
La dificultad cognitiva intrínseca del tema y de otros relacionados, como óptica o geometría (Nussbaum, 1986, cit. en Martínez, 1995).
La ausencia de evidencias claras y perceptibles que avalen el movimiento de la Tierra.
El lenguaje cotidiano basado en aspectos geocéntricos que expresa lo observado directamente (Lanciano, 1989).
La metodología tradicional empleada habitualmente en el aula, alejada de observaciones directas del cielo nocturno y diurno (Palomar y Solbes, 2015).
Las concepciones alternativas de los propios docentes de todos los niveles sobre este tema que son muy similares a las de los propios alumnos (Atwood y Atwood, 1997; Parker y Heywood, 1998; Trumper, 2001b; Kikas, 2004; Ogan-Bekiroglu, 2007; Mulholland y Ginns, 2008; Korur, 2015).
El tipo de vida urbana que no facilita observaciones del cielo.
A las causas enumeradas, debemos añadir los múltiples errores presentes en los recursos educativos, especialmente en libros de texto (Kriner, 2004; Trundle, Troland y Pritchard, 2008; Pérez, Álvarez y Serrallé, 2009), el problema de las escalas o la complejidad del proceso en la historia (Palomar y Solbes, 2015).
Estrategias didácticas para la enseñanza de la astronomía
De acuerdo con Korur (2015)), estas dificultades podrían superarse reorganizando los programas existentes o reemplazándolos con nuevos métodos para la enseñanza de la astronomía. Diversos autores indican algunas ideas que se podrían incluir en este tipo de enseñanza:
Ofrecer más actividades relacionadas con la observación, al tratarse la astronomía de una ciencia puramente observacional (Vega, 2001). En este sentido, la visita a un planetario podría favorecer el entendimiento de los conceptos relacionados con los cuerpos celestes (Plummer, 2014; Small y Plummer, 2014).
Utilizar las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para reproducir fenómenos celestes y experimentar con ellos. Pérez y Álvarez (2007) proponen el programa Stellarium, mientras que Bell y Trundle (2008) indican que las simulaciones por ordenador son útiles para aprender las fases de la Luna, sus eclipses o su movimiento.
Emplear la modelización en 3D y la realidad aumentada para entender conceptos básicos de astronomía (Shelton y Hedley, 2002; Trundle, Atwood y Chrtistopher, 2007b; Küçüközer, Korkusuz, Küçüközer y Yürümezoğlu, 2009).
Emplear estrategias interactivas como las investigaciones y observaciones sistemáticas (Prather, Rudolph y Brissende, 2009), en particular, para cursos introductorios de astronomía.
Utilizar el desarrollo histórico en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Palomar y Solbes, 2015).
Como aportación, este trabajo propone tres nuevas estrategias, que se han incorporado en el diseño de la propuesta didáctica:
Utilizar la terminología científica del tema, ya que la astronomía utiliza un vocabulario científico preciso que se considera fundamental para su aprendizaje.
Enseñar y aprender astronomía con juegos educativos, ya que se han mostrado útiles para la retención de otros conocimientos científicos que implican un gran número de ítems, tales como los nombres y símbolos de los elementos químicos (Franco-Mariscal, Oliva, Blanco y España, 2016).
Utilizar noticias recientes sobre fenómenos astronómicos (eclipses, cometas, carrera espacial, planetarios, etc.) que frecuentemente aparecen en los medios de comunicación y por los que la población muestra cierto interés.
Retención de conocimientos y aprendizaje de la terminología de la astronomía
Este apartado trata la importancia de la enseñanza-aprendizaje de la terminología científica y de la retención de conocimientos como estrategia didáctica.
Relevancia del aprendizaje de la terminología científica
El uso del lenguaje es fundamental en la relación social de enseñar y aprender, y es por ello que se han realizado investigaciones sobre este tema desde hace décadas desde la perspectiva sociolingüística y científica (De Longhi, 2000) y, dentro de ella, en la línea de la argumentación (Archila, 2012).
La única manera de comunicarnos con precisión, exactitud y claridad es a través de términos adecuados y útiles para poder producir un discurso o escrito. Este hecho es tan imprescindible en la interacción diaria con otros como en la comunicación en el aula a través de los términos específicos de la temática a tratar, lo que se conoce como terminología. Según Caamaño (1998), “la terminología es el conjunto de términos de un ámbito de especialidad, […] es aquella disciplina que se ocupa del léxico de los lenguajes de especialidad o lenguaje científico”. De esto se deduce que cada materia contiene una terminología propia. En el caso de la ciencia, una terminología científica, que además, utiliza un lenguaje simbólico.
De igual modo que una lengua va dejando en desuso algunos términos y creando, adaptando o tomando prestados nuevos de otras lenguas, el vocabulario científico también está en continuo crecimiento porque necesita de nuevos términos para dar precisión y exactitud a lo que hace referencia. En otras ocasiones, el término cambia su significado porque se modifica la teoría científica en el que ha sido elaborado. Como ejemplo, el significado de “calor” en la antigua teoría del calórico es totalmente diferente al que proporciona la teoría cinética actual.
La importancia y necesidad del uso correcto de la terminología se basa en sus características: universalidad o internacionalidad, precisión y coherencia, y funcionalidad (Riera, 1998). La primera se refiere a que la terminología científica sirve de vehículo de expresión entre la comunidad científica internacional, en otras palabras, es funcional al permitir la comunicación y el entendimiento entre los miembros de una misma comunidad disciplinaria, intentando salvar las dificultades que la variedad de idiomas pueda ocasionar, ya que busca ser lo más similar posible entre las lenguas existentes para evitar malentendidos. La precisión y coherencia permiten dar a entender o comprender con la mayor exactitud posible el tópico tratado sin que pueda dar lugar a confusiones; la precisión con la que un estudiante emplee una terminología científica dará idea del conocimiento que posee sobre esa materia, ya que es la base de su aprendizaje. Por último, la funcionalidad permite al docente saber transmitir los conocimientos de ciencia por medio de la terminología científica específica de cada unidad, debe ser preciso con la información facilitada y dar la oportunidad al alumnado de expresar lo que piensa a través de los conocimientos aprendidos.
Los docentes debemos tener en cuenta que la terminología científica que el profesor o el estudiante emplea en el aula debe ser enseñada y no dar por hecho que el alumnado acabará aprendiéndola o que la aplicará siempre de forma correcta, porque pueden producirse errores concep tuales o vinculaciones de términos científicos con otros cotidianos, como ocurre habitualmente con “fuerza” o “energía” (Logan y Logan, 1993). La enseñanza de la terminología científica debe conseguir que el estudiante la comprenda, asimile y adquiera un aprendizaje significativo.
A todo esto debemos sumar que la transposición didáctica y los diferentes años de escolarización producen que el uso que el docente hace de un determinado término pueda variar, pasando de significados simples en las primeras etapas a niveles de formulación más complejos, especialmente cuando requiere del paso de visiones macroscópicas a submicroscópicas. Un claro ejemplo se encuentra en la evolución del significado del término ácido según el nivel educativo en el que se emplee.
Otro aspecto a considerar es el papel que la enseñanza desea dar al tér mino en cuestión. Así, el vocablo calor ha sido un ejemplo de discusión en la didáctica de las ciencias (Pushkin, 1996), de forma que su definición puede ser diferente en función de que el libro de texto escolar sea de física, química o biología (Doige y Day, 2012).
Otras veces, la dificultad en su enseñanza radica en su doble acepción, como en el término elemento químico, que se puede emplear como sustancia simple o como conjunto de átomos o iones del mismo número atómico que forman parte de una sustancia (Scerri, 2008). En otras ocasiones, un mismo concepto tiene asociado varios términos, como ocurre con diferencia de potencial eléctrico, voltaje eléctrico y tensión eléctrica, que son sinónimos. Caso especial, merece la terminología utilizada en la química, en particular, en lo referente a la nomenclatura para nombrar de manera inequívoca a todos sus compuestos, inorgánicos y orgánicos, donde las recomendaciones internacionales por parte de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada han sido fundamentales para la norma lización terminológica (García y Bertomeu, 1998).
Un último obstáculo se encuentra en la existencia de dos tipos de lenguaje científico. Uno con carácter interpretativo propio de los procesos de elaboración de modelos y otro con un carácter más literal y descriptivo correspondiente a la trasmisión del conocimiento consolidado. Así, el uso del lenguaje como sistema interpretativo debería orientar la enseñanza de las ciencias en las actividades de modelización (Oliva, Aragón y Cuesta, 2015), si se desea que los estudiantes adquieran una apreciación correcta de la naturaleza de la ciencia y del lenguaje científico (Caamaño, 2013). No debemos olvidar que este último es un lenguaje universal, pero no cotidiano, por lo que podría contribuir a crear una barrera importante entre grupos sociales ajenos a su uso (Llácer, 2012).
Por otra parte, cabe recordar que los organizadores del currículo actual son las competencias clave, entre las que se encuentran la científica y la lingüística, reconociéndose específicamente su complementariedad (Prain, 2006; García-Barros y Martínez, 2014). Así, desde la enseñanza de las ciencias se ha defendido la necesidad de hablar, escribir y leer ciencias, pues en este contexto, el lenguaje y las ideas tienen un desarrollo paralelo (Sutton, 1996). No debemos olvidar que el lenguaje, oral o escrito, del estudiante necesita crecer progresivamente para adquirir una mayor precisión, exactitud, claridad, comprensión, tener seguridad en sí mismo y, en definitiva, para dotarle de autonomía y libertad.
Finalmente, los docentes debemos insistir en la relevancia del buen uso de la terminología científica, su importancia por las posibilidades que aporta y la valiosa herramienta que encontramos en las estrategias del lenguaje en el proceso de enseñanza-aprendizaje, que resultan relevantes para identificar obstáculos en el mismo. Es por ello, que este artículo plantea una investigación sobre la retención de conocimientos a partir de una estrategia didáctica basada en la terminología científica en el ámbito de la astronomía.
Retención de conocimientos y aprendizaje
A nivel de memoria, el alumno interioriza conocimientos, habilidades, destrezas, etcétera, que asocia para construir aprendizaje. La retención de los conocimientos es un aspecto clave que muchas veces pasa desapercibido en el proceso de enseñanza-aprendizaje, a pesar de que la estimulación de la memoria constituye uno de los ejes principales en la conceptualización del conocimiento como producto de la consolidación de las funciones psicológicas del cerebro (Vargas, 2002).
Para ello, nuestro cerebro opera con dos hemisferios que permiten concebir el mundo: el izquierdo de manera lógico-racional, permitiéndole ordenar, analizar y categorizar experiencias; y el derecho, a través de imágenes e intuiciones. La coordinación de ambos hemisferios es necesaria para aprender aspectos verbales y visuales. Se conoce también que la información se retiene mejor si se envía y recibe por distintos canales. Así, se aprende mejor con imágenes y sonidos juntos que individualmente o cuando los textos se acompañan de objetos concretos.
La memoria es vital en el aprendizaje, no solamente porque almacena información, sino también porque se le puede dar un uso posterior. Los datos se pueden almacenar de tres formas: registro sensorial, y memoria de corto y de largo plazos (Beltrán, 2002). El primero capta la información a través de los sentidos y la almacena durante segundos. La memoria a corto plazo retiene el dato durante unos minutos y es limitada, únicamente puede procesar hasta nueve unidades de información a la vez (Roeders, 1997). Si queremos dar sentido a dicha información entra en juego la repetición y la memoria a largo plazo donde, finalmente, quedará alojada para siempre hasta que la volvamos a rescatar. En la retención y reproducción de información, su sentido es importante, y cuanto más numerosas e importantes sean las asociaciones, más útiles serán en el recuerdo.
Esta investigación considera el aprendizaje ubicado en el dominio cognoscitivo de los estudiantes, por lo que los aspectos psicológicos predominantes son la memoria y la retención. Los principios que la rigen corresponden a la estructura cognoscitiva y dan lugar a la adquisición de nuevos conocimientos, significados e informaciones. En este trabajo, se define retención como el proceso mental que posibilita el almacenamiento y asegura la recuperación de la información -en este caso, el conjunto de contenidos- para su utilización (Vargas, 2002).
La retención está íntimamente ligada a la memoria y, por tanto, al aprendizaje. Ebbinghaus (1913) -presentando una lista de sílabas sin sentido y variando su longitud, el número de repeticiones, así como el intervalo de tiempo entre el aprendizaje y la ejecución (retención “de memoria” de la lista)- demostró experimentalmente que: a) cuanto más larga es la lista, mayor será el número de ensayos necesarios para aprender, y b) cuanto más numerosas sean las repeticiones, menor será el grado de olvido (Navarro, 1993).
La complejidad que adopta un determinado cuerpo de conocimientos depende de factores relacionados con la materia en cuestión, así como de otros agentes. Entre los primeros destacan el tipo y cantidad de material. Así, el aprendizaje de materiales difíciles requiere de más tiempo que el de otros más sencillos, siendo más costoso el aprendizaje y su retención a mayor cantidad de material a aprender. Entre los segundos, se encuentran aquellos factores que dificultan la retención, como el tipo de actividades que plantea el docente en el aula, la actitud del alumno hacia la complejidad de los contenidos y el tiempo que invierte en el aprendizaje, ya que tiempo y retención son directamente proporcionales.
Una posible estrategia de retención es la repetición o aquellos procedimientos tendientes a acumular datos en la memoria de forma literal, que consisten esencialmente en el repaso consecutivo de la información. Sin embargo, la teoría de aprendizaje moderna indica que la repetición de ideas recientemente aprendidas no mejora el aprendizaje, ya que la adquisición y retención de conocimientos son el producto de un proceso activo, integrador e interactivo entre la materia de instrucción y las ideas pertinentes de la estructura cognitiva del estudiante con las que, a su vez, las nuevas ideas pueden enlazar de diversas maneras (Ausubel, 2002).
Es por ello, que en este trabajo no se asume la repetición como tal, por no ser condición predominante en el aprendizaje, sino tan solo como un procedimiento práctico que sirve para garantizar la presencia de otras condiciones favorables de aprendizaje. De esta forma, consideramos que una estrategia didáctica basada en la terminología científica puede favorecer el aprendizaje, ya que una de las dificultades que el alumno encuentra en el estudio del universo es la extensa lista de nombres y características que debe retener de estrellas, planetas, satélites, cuerpos celestes, etcétera, pero como hemos visto hay muchas más.
Objetivos de la investigación
El objetivo general de esta investigación es estudiar la retención de conocimientos de estudiantes españoles del 5º curso de educación primaria sobre el universo, un bloque de contenidos que requiere, en gran parte, de la retención de datos. Dicho proceso está propiciado por una estrategia didáctica basada en la terminología científica. Con esto no se pretende sugerir el predominio de la memoria en el aprendizaje, sino solo su utilidad en situaciones específicas donde, a partir de conocimientos con base sólida en la memoria, el alumno puede desarrollar con mayor agilidad nuevas experiencias cognitivas. Para alcanzar dicho objetivo, se planteó un trabajo cuasi experimental con tres objetivos específicos:
Diseñar una propuesta didáctica sobre el universo para primaria, que utiliza como estrategia didáctica la terminología científica del tema.
Implementar dicha propuesta con un grupo de estudiantes españoles del 5º curso.
Estudiar la retención de los conocimientos del alumnado a través de la aplicación de una prueba escrita sobre los usos adecuados e inadecuados del vocabulario científico del tema. Dicha prueba fue administrada en tres momentos del proceso de enseñanza-aprendizaje, antes (pre-test) y después de la implementación de la unidad (post-test), y tras cinco meses de su finalización (ex post facto).
Diseño de la investigación
Propuesta de terminología científica en una unidad didáctica sobre el universo
Antes de diseñar la unidad didáctica se realizó una propuesta de terminología científica que debería conocer un estudiante de primaria sobre el universo, tomando como base el bloque 2 de dificultades de aprendizaje del alumnado (ver Tabla 1) y el currículo de educación primaria (MECD, 2014) e incluyendo algunos aspectos adicionales para dar más cuerpo a la investigación.
La Figura 1 presenta la propuesta terminológica dividida en tres niveles: 1 (N1) (gris oscuro) hace referencia a los seis grandes bloques de conocimientos que consideramos importantes en la unidad (estrellas, planetas, planetas enanos, cuerpos celestes, satélites y exploración espacial), y a partir de los cuales se derivan todos los demás. El 2 (N2) (gris claro) incluye las características, propiedades o tipos de los términos del nivel anterior, mientras que el 3 (N3) (gris medio) se corresponde con ejemplos específicos de la terminología del N1 y N2. Se establecen, por tanto, seis términos de N1, 50 de N2 y otros 27 de N3. Desde nuestro punto de vista, la selección constituye un conjunto representativo de los términos empleados en una introducción al estudio de la astronomía. Somos conscientes de que se trata de un conjunto amplio de términos, que es necesario conocer para poder valorar la efectividad de la propuesta.
Descripción de la intervención didáctica
La propuesta didáctica diseñada se enmarca en el bloque de contenidos más complejo, estrellas y universo, aludido anteriormente. Los objetivos didácticos de la unidad son conocer el universo y sus principales componentes como el sistema solar y los astros que lo forman; comprender, aprender y usar terminología específica sobre astronomía y usar las nuevas tecnologías para buscar información u obtenerla a través de la observación directa.
Los contenidos conceptuales se recogen en la Figura 1. Algunos contenidos procedimentales son la lectura comprensiva de un texto científico, la búsqueda de información, la observación de la Luna para la toma de datos o la realización de representaciones sobre la estructura del universo. Los contenidos actitudinales buscan la autonomía personal del alumno, apren der a trabajar de forma individual y grupal, explicitar dudas, reflexionar sobre los contenidos estudiados, tener interés por aprender, predisposición para ayudar al compañero y ser creativos y originales en las producciones escritas y artísticas solicitadas.
Esta propuesta presenta tres aspectos novedosos. Por una parte, ofrece oportunidades al alumnado para comunicarse en ciencias desarrollando su capacidad para dar explicaciones sobre distintos aspectos del universo utilizando la terminología científica adecuada, complementándose así competencias científicas y lingüísticas. Para ello, a lo largo de la unidad se plantean distintas tareas en forma de preguntas donde el alumno debe explicar o redactar, por ejemplo, escribiendo una carta a la estación espacial o debatiendo si hay vida fuera del sistema solar. Además se refuerza de forma diaria al finalizar cada sesión cuando el alumno debe hacer una reflexión escrita sobre lo aprendido ese día.
El segundo aspecto está relacionado con una superación del aprendizaje memorístico, asociado típicamente al empleo de cierta terminología científica relacionada con nombres propios o características, como las planteadas en los niveles 2 y 3. Para ello, las tareas pretenden favorecer que el estudiante no solo sea capaz de retener un vocabulario sino también de utilizarlo adecuadamente para construir conceptos, avanzando así en su aprendizaje.
Como último aspecto, la propuesta incluye dos estrategias interesantes para mejorar la enseñanza de la astronomía. Por un lado, el uso de juegos educativos que ha resultado exitoso para la retención de otros conocimientos científicos (Franco-Mariscal, Oliva, Blanco y España, 2016). En este caso, los estudiantes tienen la oportunidad de aprender las características de los diferentes astros y cuerpos del sistema solar a través de un juego de mesa y otro de cartas. Por otro lado, se emplean noticias recientes de fenómenos astronómicos, en esta ocasión sobre el proyecto Mars One. Estas tareas se combinan con estrategias de otros autores que contribuyen a su aprendizaje como la observación del cielo (Vega, 2001) o la utilización del programa Stellarium (Pérez y Álvarez, 2007) para reproducir imágenes reales de fenómenos celestes a través de las TIC. También se empleó una presentación digital original con videos e imágenes.
Esta unidad se trabajó en el aula con una secuencia de 14 tareas. Su objetivo es que los estudiantes utilicen la terminología científica adecuada. La Tabla 2 presenta la descripción de las tareas empleadas, la terminología científica requerida para su resolución y las dificultades de aprendizaje que se pretenden superar con cada una de ellas.
Las Figuras 2 y 3 muestran algunas tareas realizadas por los estudiantes que ofrecen oportunidades para explicar temas de astronomía de forma oral o escrita.
Muestra
La muestra estuvo formada por un grupo de 28 de estudiantes de entre 10 y 11 años de edad, que cursaban el 5º curso de educación primaria en el colegio Juan de la Rosa de Ronda (Málaga, España). Dicho grupo vivió una experiencia de aprendizaje sobre el universo durante el curso 2014-15, de nueve sesiones de una hora de duración, por parte de la segunda autora de este artículo durante su último año de formación práctica en la Universidad de Málaga.
Instrumentos para la toma de datos
El instrumento empleado para la toma de datos de esta investigación fue una prueba escrita de conocimientos que los alumnos resolvieron en tres momentos diferentes de la intervención didáctica: al inicio de la unidad (pre-test), tras su implementación (post-test) y después de cinco meses de la puesta en práctica (ex post facto). El primer momento pretende evaluar los conocimientos previos de los estudiantes sobre el universo, razón por la que no se mencionó su realización para evitar que pudieran buscar información sobre el tema. El segundo evalúa el aprendizaje adquirido tras la puesta en práctica, mientras que el tercero permite obtener información sobre si hubo una retención de conocimientos a largo plazo. Esta última prueba se realizó también sin previo aviso.
La prueba aplicada incluía 20 preguntas, 10 de desarrollo y otras 10 de tipo test (anexo). Las primeras eran variadas (rellenar huecos, respuesta corta, razonamiento y explicación de conceptos). Las preguntas test tenían tres opciones de las cuales solo una era verdadera. Las cuestiones de desarrollo se diseñaron para evaluar los tres niveles de uso de la terminología científica establecidos en el tema, y las de tipo test para comprobar si el alumnado era capaz de reconocer un uso adecuado de la terminología científica en un contexto. Los estudiantes dispusieron de una hora para su realización. Esta prueba fue diseñada por los autores de este artículo y examinada y revisada por expertos para validar su contenido. Asimismo, sirvió para evaluar la unidad junto con otros instrumentos que no serán objeto de análisis en este trabajo.
Una vez desarrolladas las pruebas, se realizó un seguimiento de cada estudiante contabilizando el uso de cada término empleado en cada nivel de forma apropiada e inapropiada. Para ello se diseñaron categorías de uso apropiado e inapropiado basándonos en las principales dificultades de aprendizaje detectadas en la literatura (ver Tabla 1, bloque 2) y en la acepción científica dada al término en cada contexto. La Tabla 3 muestra algunos ejemplos de usos para el bloque estrellas.
Posteriormente, para cada estudiante se calculó el porcentaje de uso apropiado de la terminología empleada en cada nivel. Estos resultados se analizaron de dos formas. Por un lado, en dos categorías: uso adecuado o inadecuado de la terminología científica, si el estudiante utilizaba o no, respectivamente, la mitad o más de los términos que empleaba. Por otro lado, estableciendo cuatro categorías, en función del grado de uso que hace de la terminología respecto del total de términos empleados: inadecuada, poco adecuada, adecuada o muy adecuada (Tabla 4).
Dichas categorías se establecieron para realizar cálculos estadísticos con el programa SPSS 22.0. Se emplearon dos pruebas no paramétricas válidas para datos cualitativos emparejados: la prueba de McNemar, diseñada para variables con dos categorías, y la de Wilcoxon, para variables categóricas ordinales de varios niveles. El nivel de significación de las pruebas de contraste para rechazar la hipótesis nula se fijó en p ≤ 0,05. Cabe indicar que la muestra tuvo una mortandad de 10 estudiantes, que no pudieron realizar alguna prueba, por lo que la muestra final estuvo constituida por 18 alumnos.
Resultados
En primer lugar se hace un análisis cuantitativo de las tres pruebas, mostrando resultados globales de respuestas apropiadas e inapropiadas e ilustrándolas con ejemplos. Posteriormente, se realiza un estudio estadístico con diferentes grados de uso de la terminología.
Análisis global del uso de la terminología científica
La Tabla 5 presenta la frecuencia de términos científicos empleados en cada nivel de manera apropiada (A) e inapropiada (I) en las tres pruebas (pre-test, post-test y ex post facto), mientras que la Figura 4 los compara gráficamente.
Los resultados de la Tabla 5 y la Figura 4 parecen mostrar una evolución positiva en el empleo apropiado de términos relacionados con el universo en todos los niveles, al pasar del pre-test al post-test, y una ligera disminución en la prueba ex post facto, aunque en todos los casos se trata de datos mejores que los obtenidos en el pre-test. Seguidamente se analiza cada prueba.
Terminología científica empleada en el pre-test
Antes de la unidad, los estudiantes manejaron un total de 593 términos en los tres niveles (Tabla 5), de los cuales 56.2% se empleó de forma adecuada y 43.8% inapropiadamente, lo que muestra pocas diferencias. Por niveles, el N3 y el N2 fueron los que más terminología acapararon, con 46.5 y 42.7%, respectivamente. La media de uso fue 18.5 términos apropiados por alumno.
Si hacemos un análisis del pre-test por niveles, se observa que los alumnos realizaron 64 usos en el N1, una cifra elevada teniendo en cuenta que se trata de seis términos únicamente; prácticamente 50% de los empleados en este nivel se reparten entre uso apropiado e inapropiado. Algunas respuestas inadecuadas fueron: “La Luna es el planeta del planeta Tierra” (Manolo, preg. 4) o “Mercurio es un planeta enano” (Pablo, preg. 14).
En el N2 se aprecia un incremento del uso de la terminología científica debido principalmente a que se amplían hasta 50 los posibles términos a emplear. Se observa un mayor número de usos adecuados (134) que inapropiados (119) (Figura 4), una cifra elevada, probablemente debido al desconocimiento e inseguridad del alumnado. Algunas respuestas inapropiadas fueron: “Es de color amarillo, rojo o naranja, un tamaño grande” (refiriéndose al Sol) (David, preg. 4) o “[Una estrella] son trozos del Sol” (Claudia, preg. 8).
Finalmente, se observa un considerable aumento en los usos del N3 (Tabla 5) y una diferencia más notable que en el resto de niveles entre la terminología usada de manera apropiada (61.2%) e inadecuada (39.8%). A pesar de que el N3 contiene menos términos que el N2, los estudiantes parecen mostrar mayor dominio debido a que incluye los nombres de los planetas, con diferencia, lo que mejor sabe el alumno sobre astronomía. Respuestas inapropiadas frecuentes son la escritura incorrecta de algunos planetas (“Tierra”, sin el artículo o la confusión del planeta rojo con el día de la semana “Martes”) o el cambio de su orden al enumerarlos.
En general, teniendo en cuenta los tres niveles, la terminología científica empleada puede considerarse elevada, dados los escasos conocimientos que poseían los estudiantes y que se retomaban de al menos dos cursos académicos atrás. Se puede concluir que poseían un bagaje rico en la temática antes de abordar la unidad, a pesar de que, como veremos seguidamente, los resultados del post-test son mejores no solamente en cuanto al uso de términos sino también al grado de adecuación en que lo hacen, como mostrará el análisis estadístico.
Terminología científica empleada en el post-test
La prueba realizada al finalizar la unidad muestra que los usos apropiados son muy favorables en todos los niveles (97, 75 y 90% para N1, N2 y N3, respectivamente). Además, destaca su elevado número (928), casi el doble del pre-test (Tabla 5), y el incremento de la media de uso por estudiante hasta 43.5 términos. Asimismo, en el N3 se emplea algo más de la mitad de términos, lo que pone de manifiesto que la unidad produjo un avance en el aprendizaje de ejemplos concretos.
Uno de los principales éxitos del post-test radica en la eliminación del uso inapropiado de términos en el N1 (4 usos), que no se consigue en el N2 ni el N3 (98 y 45 usos inapropiados, respectivamente).
En el N1 del post-test se observan respuestas más elaboradas que en el pre-test como: “El Sistema Solar está formado por planetas: Mercurio […], planetas enanos -el más famoso es Plutón- y los cuerpos celestes del Sistema Solar que son cometas y asteroides” (Alejandro, preg. 1), donde este alumno responde de manera muy correcta, citando en primer lugar los astros y después poniendo ejemplos. Los errores detectados en las respuestas inapropiadas también pueden considerarse menores: “Satélite es la nave no tripulada enviada al espacio para el estudio de este” (Manolo, preg. 7), donde no se concreta si se trata de un satélite natural o artificial.
En el N2 se aprecia un incremento considerable de la terminología empleada, en especial de la usada adecuadamente (75%). Algunas respuestas son: “Una estrella es una bola de gas que a su vez da luz y calor” (Lucía, preg. 8), refiriéndose a estrella como “bola” y no como esfera de gas, e indicando que da luz y calor, en lugar de que la energía interna que posee es emitida de esa forma; o “Una estación espacial es una nave que flota en el espacio, donde viven astronautas y orbita en torno a la Tierra” (Álvaro, preg. 7), donde este alumno utiliza la terminología que conoce para explicar de manera acertada lo que entiende por estación espacial.
El N3 acumula el mayor número de términos empleados en todas las pruebas, destacando la gran diferencia existente entre usos apropiados (un 90%) e inadecuados (10%). Como respuesta mayoritaria incorrecta se repite la ausencia del artículo en nuestro planeta, que al ser un error frecuente incrementa estos usos.
Se puede concluir que los resultados del post-test son buenos, ya que el uso de términos es elevado y el número de los empleados inapropiadamente se considera bajo. Esto hace suponer que durante la puesta en práctica de la unidad los estudiantes comprendieron la mayoría de los conocimientos y dominaban favorablemente su terminología.
Terminología empleada en el ex post facto
Los resultados del ex post facto (Tabla 5 y Figura 4) indican que el uso de términos es inferior al post-test, con una media de 29.8 apropiados por alumno. Aunque se observa un descenso importante en el N3, en todos los niveles predominan respuestas adecuadas frente a inapropiadas, y la frecuencia de estas últimas varía ligeramente respecto del post-test. Además, los resultados del ex post facto son siempre mejores que los obtenidos en el pre-test.
En el N1 del ex post facto se encuentra un número razonable de usos apropiados (47) en comparación con el post-test (66) (Tabla 5), sin ser demasiado elevado el de términos inapropiados. Algunos ejemplos son: “El Sistema Solar está formado por estrellas, planetas, cometas, asteroides” (Diego, preg. 1), respuesta acertada aunque incompleta; o “La sonda Rosetta se encuentra actualmente estudiando un planeta enano” (Álvaro, preg. 6), respuesta inapropiada ya que estudia un cometa.
El N2 presenta un elevado número de usos bien empleados (242 términos). Un ejemplo es “una estrella es una esfera de gas que tiene luminosidad, color, brillo y tamaño” (Álvaro, preg. 8), donde se define adecuadamente qué es una estrella y se citan sus propiedades. No obstante, parece preocupante que la cantidad de términos mal usados suponga casi la mitad de los adecuados. Asimismo, se observa que la frecuencia de los inapropiados en este nivel se sigue manteniendo tras cinco meses, lo que hace pensar que en ese momento se hallan las principales dificultades de los estudiantes.
En el N3 se encuentra un significativo descenso de los términos usados (314) en comparación con el post-test (469) (Figura 4). Estos datos su gieren que el alumnado recuerda parte de estos conocimientos, aunque ha olvidado o usado inadecuadamente otra parte, debido probablemente a que este aprendizaje de nombres propios fue memorístico. Un ejemplo fue: “El primer satélite artificial que se puso en órbita fue Apollo 11” (Thiara, preg. 10), que muestra cómo esta alumna confunde la nave espacial que llegó a la Luna con el Sputnik I.
Como valoración de los resultados del ex post facto se considera que el uso de términos fue elevado.
Estudio estadístico del uso de la terminología científica
Para conocer realmente si existen diferencias significativas a favor del aprendizaje en el uso de terminología científica entre las pruebas realizadas, como parece deducirse del análisis expuesto, se realizó un estudio estadístico comparando por un lado, pre y post-test, y por otro, pre-test y ex post facto.
Para ello, se establecieron las cuatro categorías de grado de uso de la terminología científica propuestas: inadecuada, poco adecuada, adecuada o muy adecuada (ver Tabla 4). La Tabla 6 recoge los porcentajes de estudiantes que se sitúan en cada categoría, por bloques de contenidos y niveles, para el pre-test, post-test y ex post facto y en negritas aparecen las respuestas mayoritarias. La Tabla 7 muestra los resultados de la prueba estadística de McNemar, que únicamente considera uso inadecuado o adecuado (ver Tabla 4) al agrupar, por un lado, las dos primeras categorías y, por otro, las dos últimas, mientras que la Tabla 8 recoge los resultados del test de Wilcoxon, que utiliza los cuatro grados de uso. En ambos casos, p es la probabilidad obtenida para la significación exacta bilateral.
Tabla 7 Resultados de la prueba de McNemar
(*) Existen diferencias significativas; (**) Tendencia a la significatividad; NS: no existen diferencias significativas
Tabla 8 Resultados de la prueba de Wilcoxon
(*) Existen diferencias significativas; (**) Tendencia a la significatividad; NS: no existen diferencias significativas
Comparación pre-test y post-test
Una visión global de los datos (Tabla 6) muestra que antes del desarrollo de la unidad los estudiantes encontraban especial dificultad en el N1 y el N3, al hacer un uso inadecuado de cuatro de los seis bloques, ya que en el N2 solo se presentan dos con usos inadecuados. Los de mayor dificultad en los tres niveles son planetas enanos y cuerpos celestes. A ellos se suma en el N1 y N3 la exploración espacial. Algunos de estos bloques concentran al 100% de estudiantes. Estas dificultades se mantienen de forma similar en el post-test, donde se observa que la implementación de la unidad ha logrado disminuir algunos porcentajes. Los tres bloques donde se encuentran las mayores dificultades son, precisamente, a los que menos atención se les ha prestado desde la investigación educativa, centrada principalmente en las estrellas (ver Tabla 1).
A continuación se analizan los distintos bloques. En las estrellas, la comparación pre y post-test parece indicar una mejora en el uso de la terminología científica por parte del alumnado, en particular en el N2 y el N3. En el N2 la respuesta mayoritaria pasa de ser adecuada (pre-test) a muy adecuada (post-test), y en el N3, donde la mayoría de los estudiantes hacían un uso muy adecuado de la terminología, aumenta considerablemente el porcentaje, pasando de 38.9 a 94.4%. En el N1 se hace un menor uso apropiado de la terminología, ya que la categoría que mayor porcentaje de alumnos acapara (66.7%) tras la implementación sigue siendo la ina decuada, aunque su proporción disminuyó 27.7% respecto del pre-test. Las pruebas de McNemar y Wilcoxon (Tablas 7 y 8) apoyan este análisis al poner de manifiesto diferencias significativas o una clara tendencia a la significatividad entre pre y post-test en los tres niveles de este bloque. En este sentido, se puede afirmar que la propuesta ha permitido a los alumnos superar algunas dificultades (G, H, I, J, K, L y M) (Tabla 1) de las estrellas detectadas en otros estudios.
El bloque de planetas muestra un progreso en el uso adecuado de la terminología, debido a que en los tres niveles aumenta el porcentaje de empleo muy adecuado y disminuyen los de categorías menos adecuadas. Concretamente, todos los niveles del post-test sitúan las respuestas mayoritarias en la categoría más adecuada y salvo en el N1 no aparecen respuestas en las dos primeras categorías. A pesar de ello, en este nivel también se aprecia una evolución importante del uso de la terminología empleada de forma muy adecuada, que pasa de 44.4 (pre-test) a 88.9% (post-test). La prueba de Wilcoxon y McNemar confirman esta mejora generalizada encontrando diferencias significativas en todos los niveles. Estos resultados parecen indicar que se supera la principal dificultad en este tópico acerca de las diferencias existentes entre planetas y estrellas (Dunlop, 2000).
En el bloque de planetas enanos no se observan cambios hacia mejoras más adecuadas de empleo de la terminología, ya que en ambos casos la respuesta inapropiada sigue siendo mayoritaria. En el N1 se pasa de 100% de usos inadecuados (pre-test) a un reparto en partes iguales entre inadecuado y muy adecuado (post-test). En el N2 las diferencias son menores, ya que se mantiene 94.4% de uso inadecuado en el post-test. En el N3 se produce un ligero avance hacia empleos muy adecuados (44.4%). Tanto la prueba de McNemar como de Wilcoxon indican que solamente hay diferencias significativas a favor del aprendizaje en el N1, lo que pone de manifiesto que no se ha superado la dificultad N (Tabla 1) sobre dónde termina nuestro sistema solar (Gangui, 2006).
Algo similar ocurre con los cuerpos celestes, donde se mantienen como mayoritarias las respuestas inadecuadas del N1 y el N2 en el pre y post-test, aunque bien es cierto que después de desarrollar la unidad se observa un descenso en estos porcentajes con el consiguiente incremento de usos más adecuados. Los mejores resultados se obtienen en el N3 con 77.8% de empleo muy adecuado. Ambas pruebas estadísticas indican diferencias significativas solamente en el N1 y el N3.
Los resultados de satélites son más favorables, ya que inicialmente se partía de respuestas mayoritarias de uso muy adecuado en el N1 y el N2 (50 y 77.8%, respectivamente), categoría que se mantiene en el post-test, donde se mejoran porcentajes (77.8% para el N1 y 94.4 para el N2). De la misma forma, el N3 del pre-test, que acaparaba 94.4% de respuestas inadecuadas, también experimenta un avance al disminuir esta categoría a 50% y emplear respuestas adecuadas 44.4% del alumnado. A pesar de estas mejoras, las diferencias únicamente son significativas en el N3 para ambas pruebas estadísticas, por lo que no se puede afirmar si se logran superar las dificultades en este tópico.
En el último bloque, exploración espacial, se observan ciertas semejanzas entre pre y post-test. En el N1 no se aprecian cambios, ya que todas las respuestas se mantienen con uso inadecuado, y en el N3 la evolución es insuficiente. El principal progreso está en el N2 donde el uso mayoritario pasa de ser adecuado (pre-test) a muy adecuado (post-test). En el N3 se aprecia un mínimo descenso (de 100 a 88.9%) del porcentaje de uso inadecuado. McNemar y Wilcoxon apoyan la escasa evolución que se produce en este bloque mostrando la no existencia de diferencias significativas en ningún nivel, resultados que ponen énfasis en que se debe prestar mayor atención a estos contenidos.
Comparación pre-test y ex post facto
Seguidamente se comparan los resultados iniciales con los obtenidos después de cinco meses de la implementación (Tabla 6) para comprobar si las dificultades iniciales persisten o no en el tiempo.
Los resultados del ex post facto para estrellas son ligeramente mejores a los obtenidos en el pre-test. Destaca especialmente el 83.3% del uso de términos muy adecuados como respuesta mayoritaria en el N3. No obstante, los estudiantes siguen presentando dificultades en el N1 (77.8% de respuestas inadecuadas). Las pruebas estadísticas enfatizan este hecho con diferencias significativas en el N2 y el N3.
Los mejores resultados del ex post facto se obtienen en el bloque planetas con respuestas mayoritarias de usos muy adecuados en todos los niveles, siempre superiores a 66.7%. En este caso, el test de Wilcoxon muestra diferencias significativas en todos los niveles, pero no la prueba de McNemar ya que la mayoría de usos se encuentra en el grupo de respuestas adecuadas. Estos datos afianzan que los alumnos son capaces de diferenciar entre planeta y estrella, por lo que parece haberse superado con éxito esta dificultad (Dunlop, 2000).
En los planetas enanos no se produce evolución alguna, presentando todos los niveles respuestas mayoritarias inadecuadas con porcentajes elevados en los dos momentos de la intervención. Las pruebas estadísticas solo presentan diferencias significativas para el N3.
En los cuerpos celestes se aprecia un ligero progreso debido a que a pesar de tener respuestas mayoritarias con uso inadecuado, los porcentajes son menores. En la prueba de McNemar solo el N3 presenta diferencias significativas, ya que las respuestas mayoritarias del ex post facto se reparten al 50% entre usos inadecuados y muy adecuados. El test de Wilcoxon presenta diferencias significativas en el N2 y el N3.
Las dos pruebas no muestran diferencias significativas en ninguno de los niveles para satélites. Esto se debe a que los resultados de partida del pre-test eran buenos -con el uso muy adecuado de los términos de N1 y N2, y algo peores para N3-, resultados que se mantienen sin grandes cambios tras la prueba ex post facto.
Algo similar ocurre en la exploración espacial, donde tampoco se hallan diferencias significativas en las pruebas estadísticas. En este caso, los resultados tampoco varían y se mantiene el 100% de usos inadecuados en el N1 y el N3.
Conclusiones
En primer lugar, se puede afirmar que la implementación en el aula de la unidad diseñada sobre el universo para primaria fomenta el incremento del uso de la terminología científica, pasando de una media de 18.5 usos adecuados/estudiante antes de la unidad a 43.5 al finalizar la misma, y a 29.8 usos/estudiante tras cinco meses. Estos datos indican que los alumnos poseían inicialmente un bagaje de conocimientos rico sobre astronomía y que la propuesta de terminología ha ayudado a utilizarlos, afianzarlos y a avanzar en su aprendizaje.
Los resultados obtenidos sugieren que, al menos con la muestra de estudiantes con los que se ha trabajado, se ha logrado un avance en el aprendizaje de los conocimientos de N1 y N2 sobre bloques principales del universo y sus características. Muestra de ello es la elevada frecuencia de términos usados adecuadamente en estos niveles en el post-test (66 y 293 usos en el N1 y el N2, respectivamente), y su ligera disminución en el ex post facto (47 y 242 en el N1 y el N2). Asimismo parece haber un aprendizaje de tipo mecánico de los términos del N3 (nombres y ejemplos) al descender su uso adecuado notablemente entre post-test (424 usos) y ex post facto (247 usos).
El avance producido en el aprendizaje en la mayoría de estos alumnos se apoya en las pruebas estadísticas de McNemar y Wilcoxon, que evidencian la existencia de ciertas dificultades de aprendizaje en algunos contenidos y niveles tras desarrollar la unidad. Así, las principales dificultades se encuentran en el N1 y el N2 de planetas enanos y cuerpos celestes, y en el N1 y el N3 de la exploración espacial, que acaparan usos mayoritarios inadecuados. Estos resultados permiten formular las siguientes dificultades de aprendizaje, no detectadas en estudios previos:
El estudiante desconoce si el planeta enano pertenece o no al sistema solar.
Confusión acerca de si los planetas enanos orbitan alrededor del Sol o de otra estrella.
Confusión sobre si los cuerpos celestes giran o no en torno al Sol.
Desconocimiento de la composición de algunos cuerpos celestes (estrellas fugaces, cometas) entendidas como grandes bolas de fuego.
Confusión entre protagonistas (Armstrong, Gagarin) y aportaciones en la exploración espacial.
Por el contrario, los contenidos que resultaron más sencillos fueron estrellas, planetas y satélites, donde se observaron avances en el aprendizaje, y se superó la mayor parte de los obstáculos descritos en la bibliografía.
Los autores somos conscientes de que la muestra empleada es pequeña, pero necesaria para poder realizar un análisis en profundidad de los alumnos de este estudio de caso. Asimismo, la investigación pone de manifiesto la necesidad de diseñar nuevas tareas sobre los bloques de contenidos donde se han encontrado mayores dificultades, así como el empleo de estrategias para superar los aprendizajes en el N3.
