Estudio de la influencia de la relación entre los problemas, el conocimiento previo del sujeto y la instrucción sobre el transfer en ciencias

Abstract

E<br/>l propósito de este trabajo es el estudio de la transferencia de los aprendizajes en la resolución de problemas en Física y Química.<br/>Los objetivos básicos que nos hemos planteado en el trabajo son:<br/>-Investigar la capacidad de los estudiantes para transferir aprendizajes matemáticos a los contextos físicos en la enseñanza secundaria. Estudiar qué factores -del aprendiz, de la tarea, de la situación- influyen en el éxito de la tarea y su importancia.<br/>-Fundamentar propuestas didácticas destinadas a mejorar la capacidad de transferir los aprendizajes de los estudiantes de ciencias.<br/> Este trabajo tiene dos partes diferenciadas una teórica y otra experimental.<br/> En la primera nos hemos planteado como objetivo establecer un marco teórico sobre el cual fundamentar nuestra posterior investigación. En dicha parte teórica hemos analizado, dos cuestiones claves que son: la resolución de problemas dentro del área de la Didáctica de las Ciencias y el transfer en el campo de la resolución de problemas.<br/> En la segunda parte del trabajo hemos desarrollado tres experimentos. En cada uno de ellos nos hemos ido planteando unos objetivos concretos, los cuales han ido surgiendo en función de los resultados obtenidos a medida que progresaba la investigación.<br/> En el primer experimento hemos trabajado con 83 estudiantes de enseñanza secundaria. Nos hemos planteado ver si el fracaso en la resolución de problemas en física y química, es debido a la falta de conocimientos y herramientas matemáticas.<br/>A continuación en el segundo experimento, nos planteamos estudiar cómo influía la enseñanza explícita del transfer analógico en el éxito en la resolución de problemas de física y química en los que aparecían expresiones algebraicas. La muestra estaba formada por dos grupos, uno control de 71 sujetos y otro experimental de 78 sujetos. Los sujetos del grupo experimental son instruidos explícitamente en estrategias de transfer analógico, y se les compara con el grupo control. Para ello se ha tenido en cuenta el modelo de correspondencia de la estructura de Reed.<br/>Finalmente en el tercer experimento, la muestra está formada por 40 sujetos pertenecientes al grupo control y 34 al grupo experimental. En la instrucción del grupo experimental se establece explícitamente vínculos analógicos entre el problema base y el problema objeto, igual como en el Experimento 2. Además se explicitan los procesos de generalización y traducción de los enunciados de los problemas a expresiones algebraicas. Esto se ha hecho utilizando un modelo propuesto por Luis Puig.<br/>Las conclusiones a las que llegamos en base a los resultados de estos tres experimentos son:<br/>El tratamiento didáctico basado en el reconocimiento y relación de roles estructurales entre los problemas, supone un mayor éxito en el establecimiento de un vínculo analógico entre ellos y una mejora en el reconocimiento de esas analogías en nuevos contextos. Sin embargo, este vinculo analógico, por si mismo, no puede mejorar el éxito en la resolución de los problemas habituales de Física y Química, de tipo algebraico en nuestro caso. La mejora de la comprensión y/o representación situacional de los problemas no garantiza que ello pueda devenir en un planteamiento correcto de ecuaciones. Por tanto, un nuevo factor es necesario introducir en el proceso instruccional: La traducción algebraica de los enunciados naturales. La práctica en el proceso de traducción algebraica junto a la explicitación de las analogías estructurales de los problemas mejora significativamente el éxito en la resolución de problemas algebraicos de Física y Química cuando esto se mide a través de tareas de transfer.

The aim of this research is to analyse the transfer of mathematical learning on to physics in problem solving in secondary education.<br/>This paper is divided into two distinctive parts, namely theory and experimentation.<br/>Two key issues are analysed in the first section: problem solving in Science Education and the study of transfer in solving word problems.<br/>The second section includes three experiments within the secondary education framework.<br/>Experiment 1 included 83 students. Mathematical tools did not prove to be the origin of failure in the mathematics - physics / chemistry transfer as far as problem solving is concerned.<br/>Experiment 2 consisted of 2 groups: the control one included 71 subjects and the experimental one 78 individuals. Subjects in the experimental group were explicitly instructed on analogical transfer strategies and then compared to the controls. To that end, Reed's structure mapping module was used. The treatment proved more successful in establishing an analogical link between base and target problems, which helped us improve the construction of the situational model.<br/>Finally, Experiment 3 included a sample of 40 subjects from the control group and 34 from the experimental one. In the instruction of the experimental group, analogical links were explicitly established between the base problem and the target problem, as was the case in Experiment 2. In addition, the word generalisation and translation processes of the problems were formulated as algebraic expressions. This was done using a model proposed by Luis Puig. The treatment observed by the experimental group led to higher success in algebra problem solving in Physics and Chemistry. As a consequence, improvement was achieved in the construction of the problem model or mathematical model.