Aprendizaje basado en la Investigación

El Aprendizaje basado en la Investigación como método didáctico activo

Experimentar, establecer conexiones, interpretar fenómenos: El Aprendizaje basado en la Investigación es sinónimo de “adquisición activa de conocimientos”. Este método es particularmente conveniente para las asignaturas de STEM con sus preguntas científicas. Con la investigación y la experimentación, en la evaluación, presentación y documentación, los alumnos adquieren conocimientos y métodos de investigación de manera particularmente efectiva. Al mismo tiempo, obtienen importantes competencias técnicas y fundamentales. Guiados por el profesor o profesora, los alumnos pueden asumir gradualmente por sí mismos tareas cada vez más extensas.

Método     Medios     Casos prácticos     Fuentes

El ciclo de investigación

Investigar las propias suposiciones, probarlas por sí mismo y explorar las preguntas; adquirir conocimientos en forma activa. Aquí el factor decisivo es la consulta continua, el apoyo y la validación del profesorado.


Desarrollar el conocimiento en conjunto

Manos a la obra y mentes despiertas: En el Aprendizaje basado en la Investigación, los alumnos deben perseguir sus propias ideas y suposiciones, ponerlas a prueba por sí mismos e investigar preguntas. Los hallazgos que de esta manera adquieren en la práctica son más memorables que el conocimiento adquirido puramente teórico. El papel del profesor o profesora también es determinante:

  • Proporciona el marco teórico y explica las terminologías, teorías y modelos a los alumnos.
  • Facilita un ambiente de trabajo adecuado.
  • Junto con los investigadores, siempre rastrea los resultados y hallazgos hasta la pregunta original y su significado para el individuo y la sociedad.

El Aprendizaje basado en la Investigación ya tiene una larga tradición en la pedagogía angloamericana como “Inquiry based Learning”. Pero sin él también es difícil imaginar planes educativos alemanes para las ciencias naturales. Porque los objetivos didácticos actuales se orientan en primer lugar a la adquisición de competencias. El Aprendizaje basado en la Investigación puede contribuir de manera importante a este objetivo.

Condiciones marco para el Aprendizaje basado en la Investigación

Varios estudios han demostrado que el Aprendizaje basado en la Investigación puede sobrecargar a los alumnos (véase Clearinghouse 2017). Sin embargo, se garantiza un Aprendizaje eficaz si el profesorado crea condiciones marco adecuadas para el Aprendizaje basado en la Investigación:

  • Selección de un tema pertinente para los alumnos, a partir de los cuales puedan desarrollar preguntas de investigación de la vida real
  • Disposición de ayudas que se puedan utilizar para aclarar preguntas abiertas, por ejemplo, equipo de laboratorio, libros o computadores
  • Garantía de procesos de trabajo regulados desde la investigación, planificación y ejecución de un experimento hasta la evaluación y preparación de los resultados
  • Apoyo a procesos individuales de Aprendizaje e investigación de grupos pequeños y grandes a través de retroalimentación cualitativa, explicaciones y asesoramiento específico

Los profesores y profesoras deberían dirigirse a los investigadores individualmente y animarles y exigirles de acuerdo con sus competencias personales, sin sobrecargarlos.

Objetivos de Aprendizaje del Aprendizaje basado en la Investigación

Si se crean las condiciones marco mencionadas, los objetivos de Aprendizaje del Aprendizaje basado en la Investigación serán variados y sostenibles:

  • Una mayor motivación: Los alumnos son los actores más importantes de su propio proceso de Aprendizaje. Esto les motiva a tratar con el contenido y los objetos.
  • Un sentimiento de logro duradero y eficaz: Las soluciones y los resultados se desarrollan internamente y, por tanto, son experimentados como un éxito personal.
  • Comprensión más profunda: Las habilidades adquiridas de forma práctica, y relacionadas con el contenido y el proceso profundizan la comprensión.
  • Mayores posibilidades de actuación: Los alumnos pueden transferir los conocimientos adquiridos activamente sobre el contenido y los métodos a otras cuestiones, tanto en un contexto científico como social.
  • Fortalecimiento del espíritu de equipo y las habilidades de comunicación relacionadas con el tema: Trabajando en conjunto en grupos (pequeños).

Por último, el trabajo científico independiente también debe proporcionar una imagen adecuada de las ciencias naturales y la tecnología. Los alumnos aprenden también sobre la “naturaleza de la ciencia” (Höttecke 2014).

Los antecedentes teóricos del Aprendizaje

El Aprendizaje basado en la Investigación está estrechamente vinculado al concepto del Aprendizaje como proceso constructivo. Esta idea supone que los seres humanos desarrollan estructuras de pensamiento basadas en sus experiencias, con cuya ayuda pueden abrirse al mundo de forma cada vez más amplia. Por ejemplo, incluso los bebés experimentan su entorno con las manos y la boca. Al hacerlo, desarrollan construcciones mentales que les permiten actuar de manera cada vez más selectiva.

El intercambio, la reflexión y el cambio de perspectivas resultan decisivos

Los procesos de Aprendizaje constructivo son promovidos de manera óptima mediante un "nivel de instrucción equilibrado y reducido" (Stangl 2018). Esto significa que el proceso de Aprendizaje individual está estrechamente vinculado a un allegado y /o profesor, así como a diversas ayudas. El intercambio con los compañeros también tiene un efecto de soporte: Los alumnos experimentan diferentes perspectivas, reflexionan y aprenden a adaptar sus ideas.

Otra manera de abordar el medio ambiente en las ciencias naturales es la experimentación o la investigación práctica. Toda conjetura que pueda ser confirmada o refutada por la propia experiencia conduce a una adquisición de conocimientos. Esto, a su vez, ayuda a encontrar de mejor manera el camino propio en la vida.

El Aprendizaje basado en la Investigación es particularmente efectivo

La aproximación práctica a los objetos y a los temas fomenta el Aprendizaje o lo hace posible, en primer lugar. También es indiscutible que el conocimiento adquirido a través de la experiencia personal está anclado de manera más sostenible entre los estudiantes. Además, su motivación e interés se ven reforzados por la referencia a un contexto realista. Además se consiguen resultados de Aprendizaje particularmente buenos mediante un equilibrio entre el trabajo propio y el trabajo guiado. Numerosos estudios en los últimos veinte años así lo demuestran.

La reflexión y la retroalimentación correcta marcan la diferencia

La eficiencia del Aprendizaje también aumenta si los alumnos tienen tiempo para debatir sus propias ideas al evaluar los experimentos. Los estudios que acompañan a PISA 2015 encontraron que la reflexión es más importante que permitir más experimentos sobre preguntas de desarrollo propio.

El Estudio Clearing House (2017) resume finalmente el Aprendizaje relacionado con los experimentos: “¡Todo se trata del apoyo!”Parte del apoyo por parte de los profesores y las profesoras debería ser siempre la clasificación de los hallazgos, por ejemplo, a través de comentarios tales como: “¡Eso es lo que has aprendido ahora !”, “¡Eso es lo que hace un científico!”, “¡Esa es una estrategia sensata!”. Estas retroalimentaciones son importantes porque animan a los alumnos y les ayudan a entender su propio proceso de Aprendizaje.

Sobre el autor

Después de tres décadas de formación de profesores (Universität Kassel) y una década de desarrollo intensivo de la enseñanza y cursos de perfeccionamiento (SINUS y SINUS-Transfer)*, desde 2011 el Dr. Lutz Stäudel ha estado ofreciendo su experiencia para las juntas de revisión en las escuelas, para la cualificación de multiplicadores y para otras instituciones educativas.

www.guteunterrichtspraxis-nw.org

Medios para la aplicación del método

En la matriz pueden encontrar todos los medios de Experimento.

Experimento | 4+: Pilas y su disposición

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento para el profesorado.

Experimento | 8+: A3 Complex electrical circuits

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento. De manera adicional se incluyen medios complementarios como hojas de trabajo para asignaturas técnicas impartidas en español o una lista de enlaces sobre la temática del experimento..

Experimento | 10+: A3 Lemon batteries and other batteries

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento “A3 Los limones y otras pilas” para el profesorado y el alumnado. Todas las preguntas sobre el experimento se responden en una hoja de respuestas aparte.

Experimento | 4+: Latido del corazón y respiración

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento para el profesorado.

Experimento | 8+: B1 El ciclo del agua

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento. De manera adicional se incluyen medios complementarios como hojas de trabajo para asignaturas técnicas impartidas en español o una lista de enlaces sobre la temática del experimento..

Experimento | 10+: B3 ¿Cómo funciona la separación de basuras?

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento “A3 Los limones y otras pilas” para el profesorado y el alumnado. Todas las preguntas sobre el experimento se responden en una hoja de respuestas aparte.

Experimento | 4+: Alimentación de animales

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento para el profesorado.

Experimento | 8+: C1 Nutrientes

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento. De manera adicional se incluyen medios complementarios como hojas de trabajo para asignaturas técnicas impartidas en español o una lista de enlaces sobre la temática del experimento..

Experimento | 10+: C5 ¿Qué funciones tiene la piel?

El paquete de medios incluye las instrucciones para el experimento “A3 Los limones y otras pilas” para el profesorado y el alumnado. Todas las preguntas sobre el experimento se responden en una hoja de respuestas aparte.

Experimento Matriz

En la matriz pueden encontrar todos los medios de Experimento.

Caso práctico

Identificar y comprender la contaminación del aire


Materiales necesarios para el experimento “La contaminación del aire”.

Algunos alumnos vienen a la escuela en bicicleta, otros llegan en automóvil. En el hogar escuchan que el polvo fino contamina el medio ambiente y algunos padres están considerando vender su auto debido a la inminente prohibición de conducción con diésel. Pero, ¿cuáles son las causas de la contaminación del aire y cómo podemos actuar para reducir los elementos contaminantes? Nuestros materiales didácticos sobre el tema de la contaminación atmosférica son adecuados para un enfoque de aprendizaje mediante el descubrimiento y la investigación. Por ejemplo, pueden utilizarse para alumnos del cuarto grado de la escuela primaria como parte de la educación personal, social y de salud (EPSS) para asignaturas de educación ambiental.

En primer lugar, el profesor o profesora plantea la cuestión sobre cuáles son los riesgos medioambientales que plantean los automóviles y otros vehículos con motores de combustión interna. La clase expresa ideas y suposiciones, que son registradas por escrito. Después de la breve sesión de lluvia de ideas, el profesor o profesora reduce la discusión a lo que significa exactamente la contaminación del aire y cómo puede evitarse.

Una serie de experimentos sobre el tema de la “contaminación del aire” (Experimento | 8+: B3) son adecuados para aclarar esta cuestión. Los alumnos deberían ser capaces de detectar contaminantes que no son visibles a simple vista. Con la ayuda de un tubo de ensayo capturan el hollín de una vela de té en llamas, con una cinta adhesiva partículas de suciedad de superficies lisas. De esta manera aprenden que los procesos de combustión producen productos como hollín o vapor de agua que ingresan en el aire y también se asientan en las superficies. El hollín se clasifica como material particulado, que puede causar daños duraderos en las vías respiratorias.

Al igual que con la combustión de la vela, también se produce polvo fino en los motores de combustión de los automóviles. Con esta analogía, los alumnos aprenden las razones de la formación de hollín y partículas finas de polvo. Pero, ¿qué podemos hacer para contrarrestar la contaminación atmosférica? Con una breve excursión al funcionamiento de una aspiradora, el profesor o profesora enseña a los niños la importancia y el funcionamiento de un filtro. Con este conocimiento de fondo, es fácil para ellos entender el efecto de un filtro en el motor del automóvil: puede evitar que los materiales contaminantes producidos durante la combustión lleguen al aire.

En un debate final sobre los pros y los contras de la conducción, por ejemplo, los alumnos deben hablar sobre la base de lo que han aprendido, desarrollar puntos de vista iniciales y reflexionar en cierta medida sobre valores como la sostenibilidad y la asunción de responsabilidades.

De un vistazo:

  • Tema “Contaminación del aire” para la educación personal, social y de salud (EPSS) de un cuarto grado de escuela primaria
  • Relevancia en el plan de estudios
    • Hacer que el aire resulte tangible para los alumnos
    • Identificar las causas de la contaminación del aire
    • Familiarización con la importancia del aire fresco para el bienestar
    • Reflexión sobre el propio comportamiento y el de la familia
  • Valores en el centro de atención
    • Sostenibilidad: manejo consciente del aire
    • Asunción de responsabilidades: todos pueden contribuir a la protección del medio ambiente

Caso práctico

Volverse experimentado en el efecto invernadero


Un modelo sencillo de invernadero: Un vaso de plástico transparente (de polipropileno), cerrado mediante una tapa, y papel negro para absorber.

El cambio climático como resultado de la intervención humana en la naturaleza es uno de los problemas ambientales más apremiantes de nuestro tiempo. La lucha por la reducción de las emisiones de CO2 en la Conferencia sobre el Cambio Climático de diciembre de 2015 en París demuestra los esfuerzos para poner esto bajo control. Una buena ocasión para hacer frente a este problema durante la clase puede ser el 5 de junio, Día Mundial del Medio Ambiente.

El término "efecto invernadero" siempre aparece de nuevo en el debate sobre el cambio climático. ¿Qué hay detrás de esto? ¿Cómo es el efecto típico de calentamiento? Para estas y otras preguntas el paquete de medios didácticos Experimento | 10+ "B2 El efecto invernadero en un vaso" ofrece una gran cantidad de sugerencias en las escuelas secundarias en las disciplinas de la biología, la química, la física o la geografía. El experimento "B2 El efecto invernadero en un vaso" hace visibles para los estudiantes los procesos en pequeña escala. El paquete completo de medios didácticos está disponible en alemán, inglés y español, y se encuentra bajo la licencia abierta CC BY-SA 4.0.

Los estudiantes miden la temperatura cuando se irradia una fuente de luz sobre recipientes abiertos y cerrados y con diferentes materiales absorbentes. Las preguntas dirigidas orientan hacia los procesos en la Tierra y el efecto invernadero. Las instrucciones de experimentacion para el profesor, así como la hoja informativa "El efecto invernadero", proporcionan información sustantiva de fondo.

El gráfico interactivo "¿Es el efecto invernadero causado por el hombre?" hace evidente que sin el efecto invernadero natural no sería posible la vida en la Tierra. Representa tres escenarios: la Tierra sin el efecto invernadero, el efecto invernadero natural y el efecto invernadero potenciado por la humanidad. También ilustra cómo el ser humano contribuye al efecto invernadero, para lo cual son presentados y explicados hechos físicos.

Con una comprensión de los antecedentes los estudiantes pueden encontrar soluciones. Una posibilidad trata de la reducción de gases de efecto invernadero como el CO2 mediante las restricciones al consumo de fuentes de energía fósil. Con este fin, el gráfico circular dentro del gráfico "Consumo mundial de fuentes de energía a base de combustibles fósiles" proporciona una visión general del porcentaje de carbón, petróleo y gas natural en el suministro de energía primaria global.

Fuentes

Hattie, J. (2012): Visible Learning for Teachers – Maximizing impact on learning. London & New York: Routledge

PISA 2015 (2016): Eine Studie zwischen Kontinuität und Innovation. Münster, Waxmann Verlag. Disponible en: https://www.pisa.tum.de/fileadmin/w00bgi/www/Berichtsbaende_und_Zusammenfassungungen/PISA_2015_eBook.pdf [2016-11-03]

Hetmanek, A., Knogler, M.& CHU Research Group (2017): Forschendes Lernen: Auf die Unterstützung kommt es an! Disponible en: https://www.clearinghouse.edu.tum.de/reviews/forschendes-lernen/forschendes-lernen-auf-die-unterstuetzung-kommt-es-an Kurzreview 5 [2017-07-13]

Dies. Forschendes Lernen oder lehrerzentrierte Ansätze im naturwissenschaftlichen Unterricht: Was ist effektiver? Disponible en: https://www.clearinghouse.edu.tum.de/reviews/forschendes-lernen/forschendes-lernen-oder-lehrerzentrierte-ansaetze-im-naturwissenschaftlichen-unterricht-was-ist-effektiver> Kurzreview 1 [2017-07-12]

Stangl, W. (2018): Stichwort: 'Konstruktivismus'. Online Lexikon für Psychologie und Pädagogik. Disponible en: http://lexikon.stangl.eu/194/konstruktivismus, [2018-01-28]

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