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Ambientes Informáticos colaborativos en la enseñanza/ aprendizaje de la geometría: Eficacia y dificultades

Ambientes Informáticos colaborativos en la enseñanza/ aprendizaje de la Geometría: eficacia y dificultades - Proyecto de investigación

Resumen

La tecnología de la información están ahora en todas partes y los micro-computadores son una de sus partes más importantes. Por supuesto, también está en el área que reúne a instituciones, personas y recursos destinados para enseñar y aprender. Los costos financieros involucrados en la adquisición, equipamiento, protección, mantenimiento y formación de los usuarios de equipos informáticos, entre otros, son enormes. Es necesario pensar. Si estos recursos fueran invertidos en otras herramientas de enseñanza/aprendizaje, ¿estos recursos producirían mejores resultados?  En el caso de una respuesta negativa: ¿éstos producen los máximos beneficios? ¿Qué intereses esenciales defiende la incorporación de estos equipos en el proceso de enseñanza / aprendizaje, los de la educación? ¿Es papel de la escuela invertir sus limitados recursos en la enseñanza de habilidades necesarias para poner en marcha los programas de esta o aquella organización? ¿La inclusión de juegos de computador como estrategia pedagógica, como SimCity o Carmen SanDiego por ejemplo, es justificada por los resultados que produce? ¿Los softwares educativos cumplen el papel para el cual fueron diseñados? ¿Debemos utilizar los programas educativos como apoyo para superar las deficiencias estructurales en situaciones de enseñanza?

Ambientes Informáticos colaborativos en la enseñanza/ aprendizaje de la Geometría: eficacia y dificultades

Como se ha mencionado en el párrafo anterior, los computadores ya están en los espacios destinados para la enseñanza y el aprendizaje. Por tanto, el alcance de esta investigación se centra en argumentos cuyas respuestas maximicen los resultados obtenidos en la interacción del estudiante con estos sistemas, justificando sus costos. ¿Como planear estrategias y adoptar métodos de enseñanza que favorezcan el uso de sistemas informáticos como apoyo para corregir las deficiencias estructurales en situaciones de enseñanza?

La estrategia para obtener resultados de la investigación propuesta aquí, se puede resumir en cuatro items. 1) Selección de sujetos con dificultades para aprender las competencias de alguna unidad curricular, cuya exigencia de prerequisitos sea mínima y cuya enseñanza se caracterice por la adopción de estrategias fallidas anteriormente. 2) Aplicación de un instrumento para identificar problemas de aprendizaje y creación (o selección) de materiales en diversos medios de comunicación que abordan estos asuntos. 3) Planeación de actividades de enseñanza / aprendizaje que, haciendo uso de estos medios de comunicación, permitan superar las dificultades de los sujetos. 4) Formación de varios grupos de sujetos, con el fin de controlar los factores externos que influyen en los resultados, para aplicar uno (o algunos) de estos instrumentos.

El investigador responsable es ingeniero y profesor CEFET-SP – Centro Federal de Educación Tecnológica de San Pablo hace trece años. Actúa como consultor asociado con la ANP – Pfromm Netto y Asociados y TTS-Global – Tecnología de Sistemas de Entrenamiento en Desarrollo Ltda. (Alexander Romiszowski). Él es el autor, director, multimedia, diseñador de instrucción, productor y guionista de varios programas educativos producidos para la educación a distancia / mediada por tecnología (ejemplos de algunas de ellas se pueden encontrar en la página web: www.stefanelli.eng.br). Y actuó como miembro de comisiones verificadoras de SETEC / MEC de Cursos Superiores en Tecnología en el campo profesional de la tecnología de la información.

Problema de la  Investigación

La geometría es un conjunto de conocimientos que es parte del plan de estudios del curso de matemáticas y (o) proyectos, y se da en todos los niveles de la educación formal en Brasil. Su objetivo es el estudio de las propiedades, las relaciones y la forma de figuras geométricas planas, es decir, aquellas contenidas en el espacio de dos dimensiones y que puede ser dibujadas con la ayuda de regla y compás, y los sólidos, contenidos en un espacio tridimensional, cuyas caras están formadas por estas figuras, con el fin de aplicarlos para resolver problemas reales. Es una ciencia lógica deductiva, fundamentada en conceptos no definidos, llamados primitivos, y proposiciones no demostradas, los postulados.

Una de las estrategias para su enseñanza / aprendizaje es por lo general, la práctica de los procedimientos clásicos para resolver problemas determinados. Se prescinde de requisitos previos. Los datos con los que trabaja son proposiciones claras y evidentes, dadas como verdaderas, dentro de un sistema lógico. Su legado es el raciocinio y la visualización de la representación espacial. Aún así, este es uno de los contenidos que plantean más dificultades cuando se trata de la adquisición de conocimientos y habilidades que lo caracterizan como área curricular.

La investigación propuesta tiene, además de otros objetivos, el principal objetivo de identificar las dificultades y problemas específicos que los estudiantes de educación media y superior enfrentan en el aprendizaje de la geometría. Basándonos en este conocimiento, será posible elaborar o seleccionar del mercado material informático, de manera que su uso ayude de modo mas eficaz en el dominio de contenidos correspondientes al estudiante, y se puedan comparar los resultados con los obtenidos por los estudiantes que hicieron uso de materiales impresos hechos con el mismo rigor. Se podrá por tanto, confrontar el uso eficaz del material informático con las formas consideradas como tradicionales en la enseñanza / aprendizaje de estas habilidades.

Machado (2001: 139-146) sostiene que el aprendizaje de las competencias en geometría se interrelacionan como en un tetraedro, cuyas caras se articulan entre sí. Este autor asigna a cada cara del tetraedro una competencia: la percepción, la construcción,  la representación y concepción y, al igual que el ejemplo de este sólido que sólo existe en la presencia de sus caras, se infiere que sólo se puede aprender el significado de la geometría en la práctica de estas cuatro competencias. El autor revela que la educación no profesional relega a la adquisición de competencias relacionadas a representar y construir y se centra en las competencias relacionadas a la percepción y concepción  (conceptual). En otra metáfora, establece la correspondencia entre las cuatro competencias comentadas y átomos que, al combinarse, forman la molécula de una sustancia nueva. Se advierte que los átomos no pueden separarse porque la sustancia perdería sus propiedades fundamentales.

El catalizador es un agente que aumenta la velocidad de una reacción química sin que se altere el proceso, a pesar de todo. Este proyecto tiene como uno de sus objetivos, investigar si los programas computacionales educativos pueden actuar como catalizadores en el proceso de adquisición de las competencias antes mencionadas relacionadas con la geometría, aumentando la velocidad y la calidad de los conocimientos geométricos adquiridos.

Justificación

Los costos financieros, materiales, humanos y tecnológicos implicados en la planeación y producción de programas educativos informáticos, especialmente multimedia, y su uso didáctico son mucho mayores que el costo de las formas tradicionales de enseñanza. Uno de los objetivos de esta investigación es investigar si el aumento de la eficacia de aprendizaje presumida es compatible con el aumento de los costos involucrados.

El investigador y profesor encargado de este proyecto es el autor de varios programas interactivos hipermediticos destinados para la adquisición de conocimientos, habilidades y actitudes que, por regla general, de una manera informal, demuestran ser eficaz. Entre ellos, se destaca el programa “Diseño geométrico en los medios de comunicación” que se divide en tres aplicaciones: “Enciclopedia”, “Mesa de Dibujo virtual” y “juego”. La calidad de este programa ha sido reconocido por el MEC – Ministerio de Educación y Deportes, que le dio el primer lugar en el Concurso Nacional de Software para las instituciones de educación superior en 1996. En los siguientes párrafos estas tres aplicaciones se describirán brevemente.

La “Enciclopedia”

La “Enciclopedia” contiene la teoría de la geometría, dividido en temas tales como: punto, línea, plano, rectas paralelas, rectas secantes, rectas que se cruzan pero no se intersectan, circunferencia, polígonos, entre otros ejemplos en este contexto. La teoría se presenta en forma de animaciones bidimensionales y tridimensionales, hipertextos, dibujos y narraciones. La navegación por esta aplicación se hace de una manera no lineal, estimulando la curiosidad del alumno y (o)  permitiendo la supervisión de un profesor.

Interface do Menu principal - Pirâmide de pedras

Pantalla de inicio de la “Enciclopedia”

En este módulo, los contenidos son explicados, los procedimientos clásicos son demostrados y practicados por el estudiante, se tiene acceso al hipertexto e hipermedia, al glosario, a los ejemplos, a los ejercicios y comparaciones, entre otras herramientas de enseñanza / aprendizaje. Aquí también está disponible los instrumentos para la evaluación de la adquisición de conocimientos, sin embargo esta opción es opcional.

 

Pantalla principal

La “Mesa de Dibujo virtual”

La”mesa de dibujo virtual” es el ambiente gráfico que simula el uso de una mesa de dibujo real, es decir, los mismos procedimientos utilizados para realizar un dibujo con la ayuda de instrumentos – regla y compás – debe repetirse en este ambiente. Aquí es donde el alumno resuelve los ejercicios de procedimiento de diseño geométrico.
Este ambiente puede ser utilizado en tres módulos distintos. En el primer módulo, el ambiente actúa como una mesa de dibujo real que permite al estudiante practicar los conocimientos y habilidades y poner a prueba sus hipótesis. En el segundo, el módulo denominado “procedimiento”, actúa como un tutorial que demuestra paso a paso los procedimientos clásicos para la resolución de problemas geométricos. En el tercero, el módulo “ejercicio”, el estudiante resuelve un ejercicio propuesto y el sistema de “Mesa de Dibujo virtual” evalua si la solución es aparentemente correcta. Esto es gracias a un algoritmo que aísla los objetos creados por el estudiante y compara sus atributos – ángulo y posición, por ejemplo – con los atributos esperados.

Mesa de Dibujo Virtual

El “Juego”

En el “juego”, el estudiante sigue una “navegación”, dirigida y lineal, cuya secuencia se da en función del dominio de requisitos previos. El estudiante gana el derecho de avanzar al siguiente tema respondiendo a un acertijo presentado por una Esfinge, que es la evaluación de las competencias desarrolladas en el tema actual. El uso de un juego se justifica por su aspecto lúdico y motivador.

La Esfinge y uno de sus acertijos
interactua con las aristas de la pirámide

Objetivo

El objetivo de esta investigación es evaluar la calidad de adqusición de los conocimientos, investigando en que medida los programas de computador son eficaces en su colaboración con el sujeto, para superar las dificultades que éste experimenta en el aprendizaje, así como investigar la capacidad de estos programas de corregir las deficiencias estructurales que pueden estar presentes en la enseñanza de algunas competencias.

Esta investigación también tiene como objetivo confrontar la calidad del aprendizaje mediante sistemas informáticos con la calidad del aprendizaje que utiliza materiales impresos planeados, preferiblemente, por el mismo experto en estrategias, didáctica y contenido.

Metodologia

  • selección de grupos de estudiantes de enseñanza media, post-media o superior, no profesional, cuya principal característica es la de aquellos que terminaron el curso
  • estructuración del programa del curso
  • aplicación de una herramienta de investigación que identifique las dificultades y problemas específicos que los estudiantes encuentran en la adquisición de conocimientos
  • estudio de cómo se encuentra cada individuo y la identificación de quién esta con problema(s)
  • selección de un tema que sea de gran dificultad para muchos estudiantes
  • creación o selección en el mercado, de un software educativo que se ocupe de este tema
  • creación o selección en el mercado, de material educativo considerado tradicional, preferiblemente desarrollado por el mismo autor o grupo que se ocupa de este tema
  • planeación de actividades de enseñanza / aprendizaje que utilicen estos materiales
  • formación de diversos grupos de sujetos, con el fin de controlar los factores externos que influyan en el resultado como ejemplo, el deseo de aprender, la motivación para estar en contacto con el computador, dominio de pre-requisitos, el tiempo invertido en la adquisición de estas competencias, entre otros
  • puesta en práctica de las actividades educativas / de aprendizaje desarrolladas en comparación con las establecidas en el plan de estudios
  • análisis y evaluación de la eficacia con la que el computador actúa como atenuador de desventajas estructurales en situaciones de enseñanza de la geometría
  • evaluación de la eficacia de algunos materiales educativos informáticos disponibles en el mercado para la enseñanza de geometría.

Consideraciones finales

Debido a que es un proyecto de investigación no hay conclusiones para presentar, sin embargo, la experiencia investigadora como profesor, autor, diseñador de instrucción y productor de materiales didácticos hipermediaticos anticipa que este es un instrumento que probablemente contribuya al proceso de enseñanza / aprendizaje. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente en este documento, tales materiales consumen cientos de horas de trabajo en su planeación y producción. Esta investigación pretende también investigar si este supuesto aumento de la calidad se debe únicamente a los medios utilizados o depende mucho más de la planeación dedicada a su elaboración.

Prof:. José Eduardo Stefanelli
Prof. La Sra IFSP – Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de Sao Paulo.
Investigador del Centro de Investigación de la Nueva Comunicación Tecnologías Aplicadas a la Educación – La Escuela del Futuro de la Universidad de Sao Paulo.
professor@stefanelli.eng.br
http://www.stefanelli.eng.br

Eduardo Stefanelli

Engenheiro por profissão, professor por vocação

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