Indagación y modelización con el diagrama Uve de Gowin en la formación inicial del profesorado de ciencias de Educación Secundaria

Abstract

El profesor de ciencias juega un rol gravitante en la estructuración de las oportunidades de aprendizaje de los estudiantes para el desarrollo de las competencias científicas. Sin embargo los resultados de las pruebas PISA 2013 sobre la adquisición de competencias científicas de los estudiantes de Chile están por debajo de la media internacional. Consideramos la formación inicial y permanente del profesorado de ciencias como un factor clave para lograr los cambios necesarios. La investigación parte de una propuesta de formación inicial del profesorado de ciencias de educación secundaria basada en el modelo de Ciencia Escolar donde se indaga y se modeliza utilizando el Diagrama Uve de Gowin (DVG) como instrumento de andamiaje. El proceso formativo del profesorado de ciencias en formación inicial (PFI) se ha orientado a promover la reflexión a través de 3 espacios reflexivos: (a) 1er espacio reflexivo individual; (b) 2º espacio reflexivo compartido en el que el PFI reflexiona conjuntamente con el profesor responsable del programa de formación universitario (PU); y (c) 3er espacio reflexivo tríadico en el que el PFI, el PU y el profesor guía del centro educativo (PG) reflexionan conjuntamente.

La finalidad de la investigación se concreta en conocer y comprender la evolución del conocimiento profesional del PFI que ha participado en la propuesta formativa cuando aprende a usar el DVG en los cursos de la universidad y a enseñar con el en las aulas de ciencias de educación secundaria. Las preguntas que se plantean son las siguientes: (a) ¿Qué características tiene la propuesta de formación del PFI basada en la indagación y modelización con el DVG teniendo en cuenta el impacto en su aprendizaje?; (b) ¿Qué habilidades de indagación científica caracterizan la práctica de aula de los PG que participan en esta investigación?; (c) ¿Cómo cambia el modelo de profesor de los PFI a través de la reflexión al aprender y enseñar ciencias con el DVG?; y (d) ¿Cómo valoran los PFI y los PG el impacto en el modelo de profesor que ha tenido la propuesta de formación basada en la indagación y modelización con el DVG?. La metodología de la investigación se plantea como un estudio de caso múltiple con cinco PFI y PG de la Universidad del Bio Bio, octava región de Chile. Se utilizaron diferentes instrumentos de recogida de datos tales como observaciones, entrevistas, diarios de clase, y documentos de aula. Para el análisis de los datos se han adoptado los principios del análisis del discurso a través de un proceso inductivo-deductivo de codificación abierta que ha permitido la identificación de patrones y eslabones discursivos. Los resultados indican que los PFI muestran un mejor desempeño en la relación procedimental del hacer, que en las del pensar y comunicar cunado realizan actividades con la Uve de Gowin. Los casos del estudio reconocieron la complejidad del aprendizaje en indagación y modelización con DVG y asignaron valor al significado de su aprendizaje. En relación a los PG los resultados apuntan a que muy pocos de ellos priorizan en sus clases el desarrollo de competencias científicas tales como la utilización de modelos para elaborar explicaciones, el análisis e interpretación de datos y la creación de problemas por parte de los alumnos. Los espacios de reflexión facilitaron una aproximación a modelos de profesor de ciencias de corte constructivistas en dos de los cinco casos de PG y en cuatro de los cinco casos PFI. Los resultados de la investigación permiten evidenciar la complejidad que involucra las experiencias de cambio didáctico del PFI y PG al aprender y enseñar las ciencias por indagación y modelización a través del DVG.

Science teachers play a fundamental role as providers of opportunities for the development of secondary students’ scientific competences. The results of international assessment programs such as PISA 2013 indicate that secondary students from Chile perform below average. Pre-service as well as in-service science teacher education become key factors to reach the necessary educational changes. The research presented is contextualized in a pre-service secondary science teacher education program aiming at promoting the School Science Model of science teaching and learning. The goals were in one hand to develop student teachers’ professional knowledge of model based inquiry science with Gowin’s Vee Diagram (GVD) as a scaffolding instrument when solving specific problems. The program promoted student teachers’ reflection within three reflective spaces: (a) First individual reflective space where student teachers reflected alone; (b) Second collaborative reflective space where student teachers and the university mentor reflected together; and (c) Third triadic reflective space where student teachers, the university mentor and the school mentor engaged into join reflection.

(a) What characteristics does the initial science teacher education program based on model based inquiry science with the use of GVD have considering its impact on student teachers’ learning?; (b) What inquiry based scientific competences do school mentors have while teaching science?; (c) How does students teachers’ professional knowledge change as a consequence of participating in the reflective spaces on the teaching and learning with DVG?; and (d) How do student teachers and school mentors evaluate the impact on their professional knowledge of the use of GVD as a way to promote a model based inquiry science teaching in secondary classrooms?. The research methodology consisted of a multiple case study of five student science teachers attending a training program offered by the Bio Bio University from Chile. The data collection strategies included classroom observations, interviews, questionnaires, and classroom documents. Discourse analysis was the methodological orientation used for the analysis of data. Discourse patterns and links were identified through an inductive-deductive process.

The results indicate that student science teachers are more successful in relation to the doing rather than the thinking and communicating components of scientific competences. The five cases recognized the complexity of model based inquiry science with the GVD and assigned value to the meaning of their professional learning. In relation to the school mentors, very few of them prioritize the development of scientific competences in their regular science teaching such as the use of models to build explanations, the analysis and interpretation of data, and the creation of problems from the students’ side. The three reflective spaces facilitated a shift towards more constructivist didactical models for the teaching of model based inquiry science with the GVD. These changes were evident in two of the five school mentors cases, and in four of the five student teachers cases. The results of this research point at the complexity of learning to teach model based inquiry science with the use of GVD diagram and the need to promote long term triadic reflective spaces with student science teachers, university and school mentors.