Metodologias usadas en ciencias(tracey tokuhama espinosa)

Despertando la Curiosidad: Metodologías de la Enseñanza de Ciencias Tracey Tokuhama-­‐Espinosa, Ph.D IDEA (Instituto de Enseñanza y Aprendizaje) Universidad San Francisco de Quito, Ecuador Febrero 2011

Background ! T racey Tokuhama-­‐Espinosa: Investigadora interdisciplinaria en neurociencias, psicología y educación, antropología cultural y lingüística. Tiene Licenciaturas (BA y BS) de la Universidad de Boston en Comunicación y Relaciones Internacionales; una Maestría (Ed.M) de la Universidad de Harvard en Desarrollo Educativo Internacional y un Doctorado (Ph.D.) de la Universidad de Capella en “La Ciencia de la Mente, Cerebro y Educación” (Mind, Brain and Education Science).

! Directora de IDEA (Instituto de Enseñanza y Aprendizaje) y Profesora de Educación y Neuropsicología en la Universidad San Francisco de Quito, Ecuador.

! Autora de cinco libros sobre lenguaje, aprendizaje, el cerebro y metodologías de enseñanza.

! Maestra (de prekínder a nivel universitario) con más de 22 años de experiencia trabajando con escuelas en 22 países.

Programa 1. “Diseño inverso”: Definir objetivos, identificar instrumentos de evaluación apropiados y elegir metodologías de enseñanza.

2. Métodos comunes a todas las clases de ciencias: • •

PEOE Cinco Es

3. Metodologías y actividades tradicionales: • Laboratorios • Demostraciones • Presentaciones • Mini conferencias • Afiches (“posters”)

4. Otras metodologías y actividades usadas en clases de ciencias: 1. Estudios de caso 2. Mapas conceptuales 3. Ensayos de un minuto 4. Aprendizaje cooperativo: “Método de rompecabezas” 5. Simulacros, simulaciones y juegos de roles 6. Debates 7. Películas y videos 8. Salidas de campo virtuales 9. Aprendizaje basado en problemas 10. Misterios / enigmas

Diseño inverso

Planificación

(Diseño inverso o “Backward Design”) 1. OBJETIVOS Identificar los resultados deseados

2. EVALUACIÓN

Determinar la evidencia aceptable

3. ACTIVIDADES

Planificar experiencias de aprendizaje

“Empezar con el fin en mente significa comenzar con un claro entendimiento de tu destino. Significa saber hacia dónde vas y así comprender mejor dónde estás ahora. De esta forma puedes seguir los pasos que siempre te lleven en la dirección correcta.”

Stephen R. Covey, The Seven Habits of Highly Effective People (traducido por la autora)

Vale la pena familiarizarse

Importante saber y hacer

Aprendizaje Duradero

Conocimiento: contenido que se trabajará en el curso (teorías, hechos, datos, fechas, etc.)

Destrezas: habilidades importantes (estrategias, métodos) Actitudes sobre “grandes Ideas” (Big Ideas), lo que se debe recordar luego de olvidar el resto de la clase.

Presunciones !

La primera regla en la educación: “No hacer daño”.

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La meta más grande de la educación: desarrollar pensadores críticos.

Taxonomía de Bloom Juzgar, tomar decisiones, valorar, estimar, asesorar Proponer, diseñar, construir, formular, organizar, integrar Clasificar, analizar, cuestionar, diferenciar, interpretar, experimentar Aplicar, demostrar, dramatizar, ilustrar Describir, reconocer, explicar, identificar Definir, memorizar, repetir, recordar, saber, listar, nombrar

Métodos comunes a todas las clases de ciencias: PEOE y las cinco Es

PEOE (1. Predecir) ! Paso 1: El profesor describe lo que hará. Pide a los alumnos que predigan lo que sucederá. http://www.usask.ca/education/coursework/mcvittiej/methods/predict.html

PEOE (2. Explicar) ! Paso 2: El profesor pide a los alumnos que expliquen por qué hacen esta predicción (aun si todos los alumnos contestan como se anticipó que lo harían).

! En las ciencias es necesario que los alumnos puedan explicar sus presunciones. Una parte importante de la ciencia es explicitar las ideas y teorías, dado que muchas de las teorías son innatas. Es decir, las personas no se percatan de que tienen estas creencias hasta cuando las hacen explícitas.

http://www.usask.ca/education/coursework/mcvittiej/methods/predict.html

PEOE (3. Observar) ! Paso 3: El profesor realiza la actividad.

! Los estudiantes observan y toman notas. ! Luego, comparan lo que sucedió con sus predicciones.

http://www.usask.ca/education/coursework/mcvittiej/methods/predict.html

PEOE (4. Explicar)

! Paso 4: El profesor pide a los alumnos que formen una hipótesis de por qué pasó lo que pasó. ¿Por qué o cómo sucedió ?

http://www.usask.ca/education/coursework/ mcvittiej/methods/predict.html

PEOE (Reflexionar)

! El profesor guía a los alumnos a reflexionar sobre sus presunciones:

! ¿En qué se equivocaron? ¿Cómo pueden evitar ese tipo de error en el futuro? http://www.usask.ca/education/coursework/mcvittiej/methods/predict.html

Ejemplo: quemar un billete 1.

Con tenazas, se toma un billete de un dólar.

2. Se lo moja con agua y luego con alcohol (es necesario añadir un poco de sulfato de cobre al alcohol para que los alumnos puedan ver las llamas).

3. Se pregunta a los estudiantes qué piensan que sucederá si se lo intenta quemar con un fósforo.

4. Los alumnos solamente han visto dos recipientes que parecen contener agua. Lo más probable es que piensen que el billete está mojado y por lo tanto no se quemará.

5. Se pide a un voluntario que prenda el fósforo e intente quemar el billete colocándolo en la esquina inferior. Si se hizo bien el procedimiento, el alcohol estallará en llamas, las cuales desaparecerán pronto. Por lo tanto, se tendrá un billete seco. http://www.usask.ca/education/coursework/mcvittiej/methods/predict.html

Cinco “Es” (Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate) Cautivar (la atención), Explorar, Explicar, Profundizar, Evaluar Links:

! Constructivismo y las Cinco E's – de “Miami Museum of Science” http://www.miamisci.org/ph/lpintro5e.html !

Las 5 E’s – de “Afterschool Training Toolkit, Southwestern Educational Development Laboratory” http://www.sedl.org/afterschool/toolkits/science/tk_5Es.htmlOnline

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Cursos para profesores: La evolución de la enseñanza – excelentes ejemplos de la utilización de las cinco E’s en una unidad – de “PBS Online” http://www.pbs.org/wgbh/evolution/educators/course/

Cautivar [la atención] Engage ! Cautivar. Cada clase empieza con un evento o una pregunta que cautiva la atención de los estudiantes. Esto despierta su curiosidad, provee una oportunidad para que expresen lo que conocen acerca del concepto o la destreza que aprenderán, y los ayuda a formar conexiones entre lo que conocen y las nuevas ideas.

Explorar ! Explorar. Los estudiantes realizan actividades prácticas en las que exploran un concepto o una destreza. Ellos buscan la solución al problema o fenómeno y lo describen con sus propias palabras. Esta etapa permite que los estudiantes adquieran un conjunto de experiencias que pueden utilizar, para juntos entender un nuevo concepto o destreza.

Explicar ! Explicar. Solamente después de que los alumnos hayan explorado un concepto o destreza, el profesor provee la explicación y los términos necesarios para describir lo que los estudiantes han experimentado. ! Un aspecto significativo de esta etapa es que la explicación se hace después de la experimentación.

Profundizar ! Profundizar. Esta etapa provee a los alumnos la oportunidad de aplicar lo que han aprendido a nuevas situaciones, y así desarrollar un mejor entendimiento del concepto o su aplicación. En esta etapa es importante que los alumnos discutan y comparen ideas.

Evaluar ! Evaluar. La clase donde se finaliza la unidad tiene dos propósitos: que los alumnos continúen desarrollando su comprensión, y que evalúen lo que saben y pueden hacer. En esta etapa es lógico evaluar la comprensión de los conceptos y el dominio de las destrezas de los alumnos.

¿Tiene un lugar las cinco Es y/o PEOE en tu clase? ! ¿Cómo incorporas las cinco Es en la clase? ! ¿Qué dificultades tienes en implementar PEOE? ¿ Por qué?

Metodologías tradicionales

1. Estudios de caso ! Descripción ! Link: “Case studies in Science de la Universidad de Buffalo, NY”: http://ublib.buffalo.edu/libraries/ projects/cases/ubcase.htm

Estudios de caso: Preparación para el estudiante 1.

Lee el primer párrafo cuidadosamente, luego revisa rápidamente el resto del caso y haz esta pregunta: ¿En general, de qué se trata este caso, y qué es lo que me piden que analice?

2. Lee todo el caso muy cuidadosamente, subrayando hechos clave y tomando notas a los márgenes. Hazte la pregunta: ¿Cuál es el problema básico que debe resolverse? Piensa que el problema del caso es tu propio problema.

3. Toma nota de los problemas o temas clave.

4. Clasifica y organiza las consideraciones relevantes a cada problema o tema.

5. Realiza un análisis cuantitativo y cualitativo.

6. Desarrolla recomendaciones basadas en un claro análisis.

(Hammond, p.2; Shapiro, p.2)

Estudios de caso: Rol del profesor 1.

Mantener un registro claro de lo que se está diciendo y de las opiniones variadas de manera visual (ej., el uso de la pizarra).

2.

Identificar conflictos críticos o variaciones en las opiniones.

3.

Ir más allá del diagnóstico hacia la acción.

4.

Resumir y concluir.

Estudios de caso: Preparación del profesor 1.

El profesor debe tener objetivos claros para la clase (¿Cuáles son las habilidades, los conocimientos o las actitudes que los alumnos deberán demostrar al final del curso?)

2.

El profesor debe identificar y utilizar casos apropiados.

3.

El profesor debe poder anticipar las interpretaciones que los alumnos harán, y preparar la integración de éstas a la resolución. El rol del profesor en los análisis de caso es el de un director de orquesta; debe tejer diversas opiniones hacia una resolución que puede ser distinta a la suma de sus partes (es decir, la respuesta correcta).

4. El profesor debe tener la habilidad de resumir de manera efectiva para lograr el cierre.

Estudios de caso: Cómo y dónde escoger los casos ! La elección de casos debe estar basada en los objetivos. ! “¿Qué conocimientos, destrezas y actitudes quiero que los alumnos tengan después del análisis del caso?” ! Recursos para encontrar buenos casos.

Estudios de caso: ¿Qué pasa en el aula?

1. El profesor plantea una pregunta esencial sobre el caso.

2. Los alumnos discuten.

3. El profesor toma nota de la dirección de la discusión, y la guía a donde sea necesario para cubrir los conceptos esenciales.

4. Hace un resumen.

(Hammond, Bonoma)

Estudios de caso: Consejos para preparar una clase utilizando estudios de casos ! Identificar (y justificar) los objetivos de cada clase. ! Elegir un buen caso. ! Conocer los detalles del caso. ! Anticipar argumentos y conflictos. ! Aprovechar los argumentos y conflictos para mejorar el análisis. ! Tomar buenas notas del progreso de la discusión. ! Ofrecer un resumen que vuelve a los objetivos.

(Hammond, p.4)

2. Mapas conceptuales

Mapas conceptuales y mapas futuristas

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A Picture is Worth ... a Thousand Words: Graphical Organizers as Thinking Technology -­‐ an article in From Now On (The Educational Technology Journal) http://fno.org/oct97/picture.html

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HyperPhysics -­‐ physics content presented as a series of concept maps with links to further content, from Georgia State University http://hyperphysics.phy-­‐astr.gsu.edu/hbase/hph.htmlI

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HMC Cmap Tools -­‐ from IHMC Cmap Tools http://cmap.ihmc.us/

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Software for visualizing ideas -­‐ from Audience Dialogue http:// www.audiencedialogue.org/soft-­‐visu.html

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VUE -­‐ from Tufts University, registration and login required http:// vue.uit.tufts.edu/

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Electricity Concept Map -­‐ from The NASA Sci Files http://whyfiles.larc.nasa.gov/ text/educators/activities/2000_2001/worksheets/elec_concept.html

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Exploring Mars -­‐ an interactive concept map from Center for Mars Exploration (CMEX), NASA http://cmex.coginst.uwf.edu/CMEX/Map%20of%20Maps.html

Mapas conceptuales y mapas futuristas

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Concept-­‐ or mind-­‐mapping for learning -­‐ from Study Guides and Strategies http://www.studygs.net/mapping/

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The Concept Mapping Homepage -­‐ What is Concept Mapping?, examples and software available, from University of Twente http://users.edte.utwente.nl/lanzing/cm_home.htm

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Concept Mapping and Curriculum Design -­‐ from the University of Tennessee at Chattanooga http://www.utc.edu/Administration

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WalkerTeachingResourceCenter/FacultyDevelopment/ ConceptMapping/

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Learning Resources: Mind Mapping -­‐ JCU Study Skills Online, James Cook University http://www.jcu.edu.au/studying/services/studyskills/mindmap/

Mapas conceptuales y mapas futuristas !

WebMap: Concept Mapping on the Web -­‐ from University of Calgary http://www.w3.org/Conferences/WWW4/Papers/134/

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Concept map -­‐ includes several Biology examples, from Chinese University of Hong Kong http://www.fed.cuhk.edu.hk/~johnson/misconceptions/concept_map/ concept_maps.html

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The Graphic Organizer -­‐ then select Index -­‐ Graphic Organizers from the left hand menu http://www.graphic.org/Graphic Organizers -­‐ from Houghton Mifflin Eduplace http://www.eduplace.com/graphicorganizer/

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Inspiration: The Power of Visual Learning -­‐ software package for creating concept maps, with link to examples of science based concept maps http://www.inspiration.com/vlearning/index.cfm

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Future Wheels -­‐ from The Future Web, School District 21, Illinois http:// www.d21.k12.il.us/dept_instr/engaged_learning/FutureWeb/future_wheels.html

Mapas

http://www.educ.uvic.ca/faculty/mroth/teaching/445/VeeMiddle1.gif

3. Ensayos de un minuto ! Contexto y propósito ! No importa cuán excelente sea nuestra preparación, lo que el alumno escucha no siempre es lo mismo de lo que creemos haber dicho. Los “ensayos de un minuto” (tal como se describen en Angelo y Cross, Classroom Assessment Techniques) son una herramienta de evaluación fácil y rápida que nos alerta cuando esta disyuntiva ocurre , además que provee a los más tímidos una oportunidad de manifestar sus dudas.

Angelo, T.A., and Cross, K.P. Classroom Assessment Techniques, 2nd ed., Jossey-­‐Bass, San Francisco, 1993, pp. 148-­‐153; Bressoud: http://www.maa.org/SAUM/maanotes49/87.html

Método:

Ensayos de un minuto

! En su formato más básico, el instructor toma el último minuto (o en realidad los últimos tres) de la clase para pedir a los alumnos que anoten respuestas a dos preguntas: ! Obervaciones: ¿Cuál fue el punto más importante de la clase? ! Conclusiones: ¿Cuál es la pregunta que todavía no queda respondida? ! Las notas pueden ser anónimas para motivar más preguntas. También se pueden pedir nombres para poder contestar las preguntas de manera individual o premiar las preguntas bien pensadas.

Angelo, T.A., and Cross, K.P. Classroom Assessment Techniques, 2nd ed., Jossey-­‐Bass, San Francisco, 1993, pp. 148-­‐153; Bressoud: http://www.maa.org/SAUM/maanotes49/87.html

4. Aprendizaje cooperativo: “Método de rompecabezas”

Ejemplo: 1. Formar grupos de 4: 1, 2, 3, y 4 1. Asignar tareas 2. Dividir otra vez en grupos del mismo número.

3. A, B, C, y D

5. Simulacros y juegos de roles ¡Juegos de roles sobre decisiones!

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A Genetics Role-­‐playing Activity -­‐ from Access Excellence Recursos: http://www.accessexcellence.org/AE/ATG/data/released/0350-­‐ SharonNelson/

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Rainforests of Madagascar: Role Playing and Decision Making -­‐ from Access Excellence http://www.accessexcellence.org/AE/AEPC/WWC/1991/rainforest_role.html

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Darwin/Lamarck Court Case -­‐ at AccessExcellence http://www.accessexcellence.org/AE/ATG/data/released/0078-­‐DonMils/Role-­‐ Play/

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Simulation: Groundwater Contanimation -­‐ from EDC's Center for Science Education http://cse.edc.org/products/assessment/middleschool/roleplay.aspRole-­‐ Playing

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Exercises -­‐ from Science Education Resource Centre, Carleton College http://serc.carleton.edu/introgeo/roleplaying/index.html

Simulacros y juegos de roles

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Teaching Method: Role Play -­‐ from University of Saskatchewan http://www.usask.ca/education/coursework/mcvittiej/methods/ role.html

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Competences, interest and role-­‐play in science education -­‐ from Danish Research centre on Education and Advanced Media materials http://www.dream.sdu.dk/uploads/files/Kofoed%20Mikkel%20H..pdf

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The Hiroshima and Nagasaki bombs: role-­‐play and students�interest in physics -­‐ from Center for Science and Mathematics Education & Danish Research centre on Education and Advanced Media materials http://ej.iop.org/links/rkaF0ckhU/4A81nxwP3BGJ1Belav5vpA/ pe6_6_002.pdf

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Demands on the Land -­‐ role play activity of wild horse culling and/or relocation, Environmental Education Resource from Bureau of Land Management http://www.blm.gov/education/00_resources/articles/wild_bunch/ wildbunch7a.html

6. Debates 1. El profesor comparte dos preguntas con la clase.

2. Pide a los estudiantes que investiguen las dos preguntas y los dos lados de cada pregunta (pros y contras).

3. Asigna grupos.

4. Organiza el debate.

6. Debate en ciencias: ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

Ejemplos:

Cambios climáticos Energía renovable Pandemias y bioseguridad Células madre Clonación El mar Agua (derechos) Espacio Antártica Evolución Espíritus

http://portal.educ.ar/debates/eid/ciencia/debate/

¿Tus ideas?

7. Video ! Descripción: a los alumnos se les pide que desarrollen un plan de lección acerca de un concepto sobre la Tierra que vieron en una película. Los estudiantes deben buscar un video corto y definir una manera de demostrar a los alumnos de que lo que se ve es falso (con una demostración o una actividad de laboratorio).

Ejemplos de películas apropiadas pueden ser “Dante’s Peak”, “Twister”, “The Core” y “Asteroid.” Los alumnos deben comparar su plan de lección y reflexionar acerca de la calidad de su producto. ! Links: “Preparing Teachers to Teach Earth Science” http://serc.carleton.edu/teacherprep/ resources/activities/movie-­‐clip.html

8. Salidas de campo virtuales ! Centro de Recursos Didácticos http:// centralvirtual.webclic.es/ recursos_ampliar.php?id_recurso=7 ! Biblioteca Virtual de la Cooperación Internacional (http:// www.bvcooperacion.pe/biblioteca/ handle/123456789/1474) ! Las salidas de campo o paseos son una manera entretenida y memorable de aprender sobre un tema. ! Hoy en día hay muchas opciones de salidas de campo virtuales.

Salidas de campo virtuales Salidas de campo virtuales

! Black Holes: Gravity's Relentless Pull http://hubblesite.org/discoveries/ black_holes/home.html !

Virtual Trips to Black Holes and Neutron Stars http://antwrp.gsfc.nasa.gov/ htmltest/rjn_bht.html

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Virtual Field Trip: Supporting Geological Exploration Throughout the World -­‐ virtual field trip to Shark Bay and the Pilbara, Western Australia, from NASA in collaboration with the Macquarie University, the Australian Centre for Astrobiology and the ICT Innovations Center at Macquarie University http://quest.arc.nasa.gov/vft/

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Virtual Field Trip -­‐ Kiama, NSW -­‐ prepared by UniServe Science as an example of a local area study http://science.uniserve.edu.au/school/virtexps/vftkiama/

Salidas de campo virtuales

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Towra Point Mangrove Excursion -­‐ from the School of Biological Sciences, The University of Sydney http://bugs.bio.usyd.edu.au/Mangroves/title.html

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Geology Field Excursions: Introduction -­‐ from the Department of Geology and Geophysics, University of Edinburgh http://www.geos.ed.ac.uk/undergraduate/field/ Kioloa

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A Virtual Geological Field Trip to Iceland -­‐ glaciation and volcanoes, from Northeastern University http://www.casdn.neu.edu/~geology/department/staff/colgan/iceland/welcome.htm

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Death Valley National Park Virtual Geology Field Trip -­‐ from United States Geological Survey http://geology.wr.usgs.gov/parks/deva/devaft.html

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Geology of the Smith River: A Virtual Trip Through The Josephine Ophiolite -­‐ from College of the Redwoods, Eureka http://online.redwoods.cc.ca.us/depts/science/earth/smith/smith.htm

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A Virtual Field Trip to the Stone Forest, Kunming, Republic of China -­‐ from John Butler http://www.uh.edu/~jbutler/kunming/stoneforest.html

9. Aprendizaje basado en problemas

Aprendizaje basado en problemas:

! Sample PBL Problems -­‐ Problem-­‐Based Learning at the University of Delaware http://www.udel.edu/pbl/problems/ !

The Minimum Essential for Problem-­‐based Learning and Generic Problem-­‐based Learning Essentials -­‐ from the Problem Based Learning Initiative, Southern Illinois University, School of Medicine http://pbli.org/pbl/pbl_essentials.htm

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What is PBL? -­‐ from the Center for Problem Based Learning at Illinois Science and Mathematics Academy http://www2.imsa.edu/programs/pbln/

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Aprendizaje basado en problemas

Problem-­‐based Learning, especially in the context of large

classes -­‐ from Chemical Engineering at McMaster University http://chemeng.mcmaster.ca/pbl/pbl.htm

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Problem-­‐based Learning in Biology with 20 Case Examples http://www.saltspring.com/capewest/pbl.htm

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Critical Thinking in Biology: Case Problems http://www.saltspring.com/capewest/ct.htm

10. Misterios/Enigmas ! Misterios/Enigmas ! El Punto del Misterio -­‐ en “AccessExcellence” http://www.accessexcellence.org/AE/mspot/croak !

A scientific mystery from Access Excellence http://www.accessexcellence.org/croak/

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Chemistry Mysteries -­‐ from the American Chemical Society http://www.chemistry.org/portal/a/c/s/1/general.html?

DOC=vc2%5C2my%5Cmy2.html

Referencias Allen, R. (2006). The essentials of science, grades K-­‐6. Alexandria, VA: ASCD Allen, R. (2007). The essentials of science, grades 7-­‐12. Alexandria, VA: ASCD Araújo, J. (Ed.). (2009). Ciencias para niños. Barcelona, España: Parramo Educared. (2010). Aprendizaje basado en problemas. Descargado el 11 de febrero 2011 de http://www.educared.org.ar/enfoco/ppce/temas/ 04_Aprendizaje/ Goldsmith, M. (2009). Todo lo que necesitas saber sobre la ciencia. London: Macmillian Children’sBooks.

Harlen, L. (2007). Enseñanza y aprendizaje de las ciencias. Gobierno de España: Morata.

Hattie, J. 2009). Visible learning: A synthesis of over 800 meta-­‐analyses relating to achievement. London: Routledge.

Kohn, A. (2000 ). The schools our children deserve. Mariner Books

Mingote, A. (2008). Viva la ciencia. Barcelona, España: Crítica.

Moreno, R. & Cano, L. (2009). Experimentos para todas las edades.

Madrid, España: Rialp.

National Research Council. 2005). How students learn: Science in the classroom. Washington, DC: The National Academies Press.

Parker, S. (2009 ). Mi primer libro de últimas tecnologías. Bath, UK: Parragon.

Potter, J. Ciencia en segundos: Experimentos que pueden hacer en clase

Sbarato, D., Sbarato, V. & Ortega, J. Metología de la Enseñanza de las Ciencias del Ambiente.

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Wollard, K. (2001). El por qué de las cosas. Barcelona, España: ONIRO

Para más información: Tracey Tokuhama-­‐Espinosa, Ph.D. IDEA (Instituto de Enseñanza y Aprendizaje) Universidad San Francisco de Quito Casa Corona, primer piso Telf: 297-­‐1700 x1338; x1005; 1020 o 297-­‐1937 desarrolloprofesional@usfq.edu.ec