L’Art i la Ciència de l’Ensenyament per a l’Aprenentatge

1. L’Art i la Ciènciade l’Ensenyamentper a l’Aprenentatge Albert Gras i Martí Membre de l’IEC Secció de Ciències i Tecnologia agm@ua.es http://www.agm.cat Departament de Física Aplicada Facultat de Ciències, Universitat d’Alacant AGM - Seminari de presentació, gener 2007

2. L’Art i la Ciència de l’Ensenyament per a l’Aprenentatge • De què? Per què? • Recerca. Paradigmes • Metodologia. Resultats • Conclusions Visió d’ocell En la publicació: detalls i referències AGM - Seminari de presentació, gener 2007

3. PER / FER • Recerca sobre l’ensenyament / aprenentage de la física • Physics Education Research Parlar de la Universitat dins del seu recinte condueix al dilema d’alimentar una indignació que no ens du enlloc, o de produir un tedi infinit per repetir allò que s’ha repetit tantes vegades. Ignacio Sotelo Universitat Pedagogia / Didàctica / Docència...  AGM - Seminari de presentació, gener 2007

4. PER / FER • Com millorar les habilitats dels estudiants, per a ser aprenents actius que arriben a entendre matèries difícils i estiguin millor preparats per a transferir allò que han aprés a problemes nous i a situacions diferents. • La PER / FER subratlla la importància de qüestionar què i per a què s’ensenya, com s’ensenya, i com s’avalua l’aprenentatge. AGM - Seminari de presentació, gener 2007

5. Hi ha problemes? • # d’estudiants en ciències  • Gap What teachers teach & What students learn • E/A de les Ciències: tasca complexa • Alfabetització científica / Decisions informades • ... AGM - Seminari de presentació, gener 2007

6. Dificultats especials per a aprendre coneixements científics? • No és cert que fins ara aprenien, els alumnes que tenien capacitat i estudiaven? • La situació social, econòmica i tecnològica ha canviat les necessitats formatives • De l’interés per les respostes correctes a l’interés pel significat AGM - Seminari de presentació, gener 2007

7. Hi ha dades... • Identifiqueu similituds i diferències entre el moviment d’un astronauta fora de la nau i el d’una persona llançada des d’un avió. • Segons la Llei de Gravitació, F = -G Mm/r2, la Terra atrau tant una pedra que es llança, com a la Lluna. Per què no cau al terra la Lluna, com la pedra? • 3) Si la Terra també atrau les molècules dels gasos de l’aire, per què no acaben totes al terra? Com són possibles els % d’errades elevats en conceptes bàsics en persones que han rebut instrucció sistemàtica? Com expliquem que no hi haja diferències importants entre alumnes de cièncias i de lletres o de nivell acadèmic diferent? Com evitar aquesta situació? AGM - Seminari de presentació, gener 2007

8. El problema no és nou • B. Russell: “Vaig interrompre la meua formació per anar a l’escola” • Pauling “Quasi abandone per culpa del primer cicle universitari” • Físics formats amb Feynman Lectures on Physics... • “L’experiment ha estat un fracàs. Les classes eren inútils, llevat dels pocs casos en què eren innecessàries!” AGM - Seminari de presentació, gener 2007

9. AGM - Seminari de presentació, gener 2007

10. E/A de les Ciències: tasca complexa Les TIC faciliten la construcció del coneixement i el reforçament de vincles: llenguatges / descripcions AGM - Seminari de presentació, gener 2007

11. PER / FER: L’Art i la Ciència de l’Ensenyament per a l’Aprenentatge • De què? Per què? • Recerca. Paradigmes • Metodologia. Resultats • Conclusions AGM - Seminari de presentació, gener 2007

12. PER / FER • Relacionada amb altres ciències: • Psicologia • Pedagogia • Didàctica general • Neurociències • Ciència de la cognició • Epistemologia, Història i Filosofia de la Ciència • ... • Per exemple: aspectes cognitius i de neurociències • aprenentatge • memòria • llenguatge • desenvolupament cognitiu • ... Però... • Problemàtica específica • Didàctica específica AGM - Seminari de presentació, gener 2007

13. Recerca o Investigació en l’acció? • Exemple: Estudi i anàlisi dels estàndards existents per a classificar els objectes d’aprenentatge en un entorn universitari. • ...suposo que el tema és suficientment ric i està suficientment inexplorat com per a realitzar una tesis doctoral que aporti noves dades o conclusions a la temàtica. • Tanmateix, em pregunto si hi ha suficient “corpus” teòric com per desenvolupar una recerca que no caigui en el perill de ser massa propera a allò que definiríem com a “innovació docent”. Investigació en l’acció en l’aula: no té l’estructura formal, la durada ni els objectius d’un projecte de recerca... Però té impacte sobre les pràctiques docents. AGM - Seminari de presentació, gener 2007

14. PER / FER: Investigació en l’Ensenyament de les Ciències Experimentals • I + D + I • Disciplina emergent i consolidada • Presente en nombre creixent de campus • Propostes concretes i provades que milloren el quefer docent • Imbricada de forma natural amb les TIC • Converteix al docent en agent conscient del procés d’E/A: investigador en l’acció AGM - Seminari de presentació, gener 2007

15. Models / Paradigmes • Teories aprenentatge (processos cognitius) • dimensió social associada a l’adquisició del coneixement • Treball grupal actiu a l’aula > major intensitatdel procés d’E/A > èmfasi en interacció alum.-prof., comunicació, reflexió • Model teòric: constructivista • Professor: de font d’informació a guia d’aprenentatge • Estudiants: aprenents actius, (re)construcció dels coneixements • No s’aprén de veure fer, sinó de fer! • “Tenir informació” o “Saber cercar, interpretar, aplicar...”? AGM - Seminari de presentació, gener 2007

16. Piaget, Vigotsky, Constructivisme... • Concepció constructivista de l’aprenentatge: • “Les persones construeixen nous coneixements i comprensió en base al que ja saben i creuen” • Els alumnes arriben a l’aula amb idees prèvies sobre com funciona el món • Les idees i coneixements que aporta la instrucció són elaborats, transformats i interpretats d’acord amb el sistema “fabricat” per cadascú • Allò que el subjecte aporta a aquesta construcció “interior” (en funció dels seus esquemes previs) és almenys tan important com la dada “exterior” • Les concepcions alternatives: • són resistents a la desaparició mitjançant estratègies d’ensenyament tradicionals • són sovint semblants a les explicacions que sostenien generacions de científics anteriors • el professorat pot tenir-les també, igual que els estudiants AGM - Seminari de presentació, gener 2007

17. Exemple: ensenyar la física moderna Arons (Introductory Physics Teaching) Propostes d’introduir aspectes de física moderna als estudiants • Somnis d’aprenentatge accelerat: injectar els resultats de la mecànica quàntica, física nuclear i d’altes energies, etc., en primers cursos universitaris o fins i tot en secundària. • A la vista del que ja sabem (desenvolupament cognitiu i formació de conceptes), és dubtós que siga possible l’aprenentatge genuí i la comprensió en estudiants joves. • Es conrea la memorització cega de resultats finals, que es fan servir en exercicis artificial i dels quals s’examinen en forma de “record banal”. • No caure davant la pressió sobre continguts • No forçar els estudiants a memoritzar resultats finals sense comprensió • Més útil/pràctic memoritzar rius i capitals, que enunciar resultats finals i “aprendre” sobre quarks, gluons, hadrons, mesons, leptons, color, encant... AGM - Seminari de presentació, gener 2007

18. PER / FER: L’Art i la Ciència de l’Ensenyament per a l’Aprenentatge • De què? Per què? • Recerca. Paradigmes • Metodologia. Resultats • Conclusions AGM - Seminari de presentació, gener 2007

19. Hipòtesis de treball i Metodologia per a la seva contrastació empírica? Instruments d’investigació(qualitativa / quantitativa) • Xarxes d’anàlisi(textos...) • Qüestionaris(professors, estudiants) oberts, semioberts, tancats • Entrevistes (a professors, estudiants) semiestructurades, obertes • Tests: 0) estadaritzats 1) de resposta múltiple 2) de resposta oberta 3) de lliurament de materials AGM - Seminari de presentació, gener 2007

20. Concepcions acientífiques dels estudiants Exemple de metodologia PER / FER Utilització d’un concepte bàsic sense comprensió: influeix en l’E/A • Inici: un problema d’E/A ben definit Fracàs elevat Conceptes diferents que convergeixen en un domini determinat (força, moviment, càrrega…) AGM - Seminari de presentació, gener 2007

21. 1r Anàlisi de l’E/A 2n 3r - Quins factors influeixen en aquest problema d’E/A? - Com podem superar (parcialment) les dificultats d’E/A? Dificultats epistemològiques / històriques en la definició i desenvolupament del concepte? Disseny de millors estratègies d’E/A AGM - Seminari de presentació, gener 2007

22. Imatge poc científica de la ciència Anàlisi Hipòtesis L’E/A no té en compte els resultats de PER / FER Conseqüència: dificultats d’aprenentatge dels estudiants. Algunes són semblants a les que van aparèixer en la construcció de la part de la ciència que s’hi treballa a l’aula. Textos Docents Estudiants AGM - Seminari de presentació, gener 2007

23. Deficiències epistemològiques en textos, professors, estudiants No consideren… - problemes que van justificar la introducció de conceptes (Per exemple, el càlcul diferencial) (visió aproblemàtica) - significat físic i les mancances qualitatives en el desenvolupament dels conceptes (visió lineal acumulativa) - processos d’unificació en Ciència (visió analítica) - la naturalesa hipotètica i els límits de les teories (visió acrítica) AGM - Seminari de presentació, gener 2007

24. També s’investiguen altres componentes del procésd’E/A • Disseny del curs: estructuració • (seqüència i continguts temàtics) • Programaguia d’activitats • Temes específics • mecànica, electromagnetisme, relativitat, CTSA, etc. • Estratègies didàctiques • Resolució de problemes (llapis i paper) • Simulacions • Modelització, Applets, Programes específics • Experiments (ExAC) • Posades en comú, difusió, debats... • Avaluació AGM - Seminari de presentació, gener 2007

25. Qüestions de recerca • L'avaluació com a instrument d’impuls a l'aprenentatge • Problemes de “llapis i paper” en l'ensenyament de les ciències • ... • Sempre tenint en compte que... • Aprendre un grapat de coneixements inconnexos no és suficient: • cal aprendre amb comprensió: transformar la informació factual en coneixement utilitzable • Cal organitzar la informació en una estructura conceptual que permeta una major transferència: • aplicar allò après a situacions noves • aprendre informació relacionada més ràpidament AGM - Seminari de presentació, gener 2007

26. Efectes mesurablesdels resultats de PER / FER • Es millora la comprensió conceptual i la motivació • I la memòria de llarg termini • Es desenvolupen habilitats cognitives d’ordre superior • Analitzar, explorar, discutir... • Una millor actitud cap a la Física... AGM - Seminari de presentació, gener 2007

27. Millores en la comprensió del grup experimental d’estudiants Grup experimental Grup de control Anàlogament: en expectatives, actituds… AGM - Seminari de presentació, gener 2007

28. Interessos personals de recerca • Aplicació de les TIC a E/A • Simulacions... • ENP • tic@’t • Desenvolupament de materials curriculars (matemàtiques UOC) • ... AGM - Seminari de presentació, gener 2007

29. Ubiquitous Drawing Errors for the Simple Pendulum THE PHYSICS TEACHER ◆ Vol. 43, October 2005 AGM - Seminari de presentació, gener 2007

30. Qüestionar pràctiques docents habituals. • Innovació pedagògica. Les TIC permeten: • confecció • adaptació • actualització • permanent (en temps real) del llibre de text: • digital • col·lectiu • personalitzat i també la interacció: • professor-alumne • alumne-alumne • alumne-procés d’E/A AGM - Seminari de presentació, gener 2007

31. En l’E/A, en contra del que diuen els llibres (la tradició)... Cap a un nou concepte de “llibre de text”... ... el sol no ix sempre per l’Est Es poden fer servir les TIC per a la promoció de la recerca dels docents i dels discents AGM - Seminari de presentació, gener 2007

32. Web de E/A de física • Exemple: portal de recursos... cap a l’(hiper)llibre de text digital / col·lectiu / viu / personalitzat http://www.fisica-basica.net AGM - Seminari de presentació, gener 2007

33. PER / FER: L’Art i la Ciència de l’Ensenyament per a l’Aprenentatge • De què? Per què? • Recerca. Paradigmes • Metodologia. Resultats • Conclusions AGM - Seminari de presentació, gener 2007

34. Previsions de futur • Reconeixement de l’àrea de recerca • Sexennis • Redisseny de cursos, metodologies, coordinació... • Missions impossibles: FPB, IFPN AGM - Seminari de presentació, gener 2007

35. Conclusions • Educació de qualitat: repte a professors i investigadors • * el professorat actua en funció de la bona voluntat i la intuïció • Cada vegada hi ha més recerca • I innovació feta amb la intenció d’avaluar-la • Amb molta empenta i alguns resultats ben establerts • preconcepcions • disseny (materials, metodologies...) que milloren l’E/A • influència dels prejudicis dels professors sobre les qualificacions • influència de l’entusiasme inicial del professor sobre els resultats • ... • Un grup PER / FER en cada Departament? AGM - Seminari de presentació, gener 2007

36. Art o Ciència? • ...one thing educational theory has been unable to address is the possibility of multiple theoretical perspectives, the possibility that there is no one taxonomy, set of standards, methodology, etc., that will define The Way to do education. • We need to move beyond consensus, beyond sameness... Stephen Downes (22/09/2006) AGM - Seminari de presentació, gener 2007

37. Gràcies per l’atenció! AGM - Seminari de presentació, gener 2007