¿Qué es el aprendizaje por indagación?
Aprendizaje por investigación
El aprendizaje por investigación es un proceso de aprendizaje activo, que se refiere principalmente a la forma en que los estudiantes exploran problemas por sí mismos en las clases de ciencias.
Para estudiar el aprendizaje por indagación, primero debemos aclarar qué es la indagación. Los Estándares Nacionales de Educación Científica de EE. UU. definen la indagación como: “La indagación es una actividad multifacética que incluye observar; hacer preguntas; comprender qué conclusiones se conocen al hojear libros y otros recursos de información, y formular una investigación y evaluar las conclusiones existentes; sobre evidencia experimental; utilizar herramientas para recopilar, analizar e interpretar datos; proponer soluciones, explicaciones y predicciones y comunicar resultados; p >En los Estándares Nacionales de Educación Científica de EE. UU., la indagación se utiliza de varias maneras:
1.
“La investigación científica se refiere a las diversas formas en que los científicos estudian la naturaleza y proponen explicaciones basadas en la evidencia encontrada en la investigación.”[2]
2.
“Explorar problemas reales que surgen de las experiencias de los estudiantes es una estrategia central en la enseñanza de las ciencias”.
La indagación se puede utilizar en la enseñanza de los siguientes contenidos: (1) el contenido de la materia de física, vida y ciencias terrestres y espaciales; (2) la naturaleza de las empresas científicas (como la naturaleza de las ciencias de la tierra y el espacio); la investigación científica); (3) la naturaleza de la investigación científica requiere habilidades. Sin embargo, la enseñanza basada en la investigación es un medio, no un fin. El propósito es dominar el contenido científico, los métodos científicos y las capacidades de investigación científica. Si bien la investigación es importante, "no significa que todos los profesores deban seguir un enfoque único para enseñar ciencias".
3.
En los Estándares Nacionales de Educación Científica, la indagación también se refiere al proceso de aprendizaje. Es un proceso de aprendizaje activo: “algo que se les hace a los estudiantes, no algo que se les hace a ellos” [3]. En otras palabras, se trata de dejar que los estudiantes piensen en cómo hacerlo, o incluso en cómo hacerlo, en lugar de dejar que acepten conclusiones ya preparadas sobre las que el profesor ha pensado.
A partir del uso de la palabra indagación en los Estándares Nacionales de Educación Científica de EE. UU., podemos ver que la indagación es tanto el proceso de aprendizaje como el propósito del aprendizaje. En mi opinión, el aprendizaje basado en la investigación se refiere al aprendizaje de contenidos científicos imitando el proceso de investigación científica, para experimentar, comprender y aplicar métodos de investigación científica mientras se domina el contenido científico y las habilidades de investigación científica.
En segundo lugar, otros tipos de indagación
El término indagación también se utiliza para el aprendizaje por proyectos basado en problemas prácticos, denominado indagación práctica [4]. La investigación práctica es diferente del aprendizaje mediante investigación en la educación científica. El objetivo principal del aprendizaje por indagación es comprender principios generales que tienen un amplio poder explicativo y, en un momento dado, suele haber acuerdo en el campo científico sobre cuáles son esos principios (como las leyes del movimiento). La investigación práctica generalmente no apunta a una comprensión generalmente aceptada, sino que considera varios cursos de acción posibles en determinadas situaciones, cada uno de los cuales puede ser "correcto". El razonamiento práctico está estrechamente vinculado al contexto y toma decisiones basadas en el conocimiento y las limitaciones de las circunstancias locales. En otras palabras, hay muchas cuestiones y condiciones prácticas a considerar, como qué es la prudencia, qué es la tradición, qué es la necesidad y qué es la moralidad. Por lo tanto, la investigación práctica tiende a ser concreta más que abstracta, limitada en el tiempo más que infinita, más directa que indirecta, parcial más que general. El proceso de investigación práctica es a la vez un proceso de adquisición de conocimientos y un proceso de toma de decisiones para desarrollar y aplicar sabiduría.
El aprendizaje investigativo en la educación científica enfatiza el pensamiento dirigido a la comprensión científica en lugar del pensamiento dirigido a la acción razonable. La exploración práctica conduce a planes de acción. Por ejemplo, ¿qué soluciones viables existen para reducir la contaminación del agua en Shanghai? ¿Cuáles son algunas recetas nutritivas y económicas para las familias chinas de bajos ingresos que viven en Estados Unidos? El conocimiento científico es necesario a la hora de considerar estas cuestiones, pero no es suficiente.
Hay dos campos de investigación práctica relacionados con la ciencia en la educación escolar extranjera. Una es la educación ambiental (al menos algunos métodos de educación ambiental), y la otra es la educación técnica (de lo que estamos hablando aquí no es necesariamente de "alta" tecnología). La tecnología es diferente de la ciencia. La tecnología es una empresa dedicada a mejorar todos los aspectos de la condición humana. Al considerar la utilización del conocimiento, se deben considerar su valor y beneficios.
Además, el término indagación también se utiliza en la investigación social, que generalmente se denomina indagación social [5].
A diferencia de la investigación científica, la investigación social utiliza más que la reflexión y los juicios de valor subjetivos basados en evidencia empírica en el proceso de formar conclusiones y explicaciones de investigación para las ciencias sociales y las humanidades.
En los últimos años, algunas escuelas secundarias de Shanghai han llevado a cabo la práctica y la investigación del aprendizaje basado en la investigación. "El llamado aprendizaje mediante investigación, en un sentido amplio, se refiere a que los estudiantes exploren activamente problemas. En la práctica actual, se refiere principalmente a que los estudiantes adquieran conocimientos, los apliquen y resuelvan problemas de una manera similar a la investigación científica bajo la guía de los profesores. Este tipo de aprendizaje generalmente gira en torno a un problema específico que necesita ser explorado y resuelto, por lo que también se le llama 'aprendizaje de investigación temática'". [6] Comparando la definición y la práctica de "aprendizaje por investigación" con el uso de la palabra investigación en el extranjero, el autor cree que el aprendizaje basado en la investigación es una combinación de aprendizaje basado en la investigación, investigación social e investigación práctica, en la que se pone más énfasis en la resolución de problemas prácticos, siendo la "investigación práctica" la más común. Por ejemplo, "Estado actual y opiniones sobre la eliminación de basura rural en el distrito de Minhang", "Cuestiones éticas y consecuencias sociales de la clonación humana", etc., pero también hay algunos temas que tienden a ser un aprendizaje basado en la investigación en la educación científica, como; como "Ecuaciones de líneas de campo magnético de imanes de barras" [7].
A través del análisis anterior, el autor cree que el término de trabajo actual "aprendizaje por investigación" utilizado en la práctica no solo cubre el aprendizaje por investigación en la educación científica en el extranjero, sino que también incluye la investigación social y la investigación práctica, sino que también incluye la investigación posterior. - OMS. Puede traducirse en un aprendizaje basado en la investigación para mostrar la diferencia.
3. Los pros y los contras del aprendizaje por investigación
Dewey propuso por primera vez el uso de métodos de investigación en la educación científica escolar. Antes de 1909, la mayoría de los educadores creían que el método de enseñanza de las ciencias consistía principalmente en permitir a los estudiantes aprender una gran cantidad de conocimientos, conceptos y principios científicos mediante la instrucción directa. Dewey criticó por primera vez este enfoque en 1909 en un discurso ante la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia. Dijo que la enseñanza de las ciencias pone demasiado énfasis en la acumulación de información y no presta suficiente atención a la ciencia como forma de pensar y actitud. Dewey creía que la educación científica no consiste sólo en que los estudiantes aprendan muchos conocimientos, sino, más importante aún, en que aprendan el proceso o método de la investigación científica.
De 1950 a 1960, la legitimidad de la investigación como método de enseñanza se volvió cada vez más clara. El educador Schwab señaló: "Si los estudiantes quieren aprender métodos científicos, ¿qué mejor manera de aprender que participar activamente en el proceso de indagación?" [8] Esta frase tiene un profundo impacto en el aprendizaje por indagación en la educación científica. Schwab cree que los profesores deberían demostrar conocimientos científicos a través de la investigación y los estudiantes deberían aprender contenidos científicos a través de la investigación. Para lograr estos cambios, Schwab sugirió que los profesores de ciencias deberían ir primero al laboratorio para guiar a los estudiantes a través del proceso de experimentos científicos, en lugar de enseñar ciencias en el aula. Es decir, a los estudiantes se les debe permitir realizar experimentos en el laboratorio antes de que se les presenten conceptos y principios científicos formales. Utilizar evidencia experimental para explicar y profundizar el contenido del libro de texto.
Schwab planteó tres sugerencias para la preparación de libros de texto y manuales experimentales. 1. Los manuales de experimentos o libros de texto solo plantean preguntas y describen métodos de investigación de problemas, pero no informan a los estudiantes sobre los resultados experimentales, lo que les permite descubrir relaciones que no conocían de antemano. 2. El libro de texto puede hacer preguntas, pero los métodos de investigación y las conclusiones pueden estar abiertos para permitir a los estudiantes emitir juicios basados en sus propios experimentos. 3. El diseño más abierto es que los experimentos de los estudiantes no se limiten a los problemas especificados en los libros de texto o manuales experimentales. También pueden plantear preguntas para investigar a partir de sus propios experimentos, recopilar evidencia y proponer explicaciones científicas.
Schwab también propuso un método de aprendizaje por indagación basado en la lectura de literatura en lugar de experimentos, al que llamó "indagación dentro de la indagación". Específicamente, los profesores proporcionan a los estudiantes materiales de lectura e informes de investigaciones científicas, y profesores y estudiantes discuten los detalles de la investigación: el problema, los datos, el papel de la tecnología, la interpretación de los datos y las conclusiones extraídas por los científicos. Si es posible, el material que lean los estudiantes incluirá varias explicaciones alternativas, presentará experimentos diferentes y posiblemente contradictorios y debatirá las hipótesis. A través de esta discusión, los estudiantes pueden comprender cómo se produce el conocimiento científico y cuáles son los elementos básicos del conocimiento científico.
La investigación de Schwab, Dewey y otros, incluida la investigación de Bruner y Piaget en las décadas de 1950 y 1960, influyó en los materiales del curso desde la década de 1950 hasta principios de la de 1970. El lanzamiento del satélite ruso Sputnik en 1957 impulsó el desarrollo de nuevos cursos y materiales didácticos, muchos de los cuales fueron financiados por la Fundación Nacional de Ciencias, otras agencias federales y fundaciones privadas. Una cosa que estos libros de texto tienen en común es que permiten a los estudiantes participar, en lugar de simplemente escuchar pasivamente conferencias o simplemente leer materiales relacionados con la ciencia. Se centran más en el proceso de aprender ciencias que en dominar el conocimiento científico.
Las reformas de las décadas de 1950 y 1970 difundieron la idea de desarrollar las habilidades de investigación de los estudiantes y comprender la ciencia como un proceso de investigación.
En cuarto lugar, las características del aprendizaje por indagación
Debido a que la indagación se utiliza tan ampliamente, los investigadores han propuesto una definición práctica para distinguir la enseñanza basada en la indagación de la investigación en el sentido general y los científicos se involucraron en la investigación. . Según el análisis de la indagación y los procesos de aprendizaje por indagación, la enseñanza por indagación y la investigación científica están conectadas y son diferentes en cinco aspectos, que constituyen las cinco características básicas del aprendizaje por indagación [9]:
1 .Preguntar: Alumnos participar en la exploración de cuestiones científicas.
Las preguntas de ciencias se centran en objetos, seres vivos y eventos naturales, relacionados con aquellos conceptos científicos descritos en los estándares de contenido de educación científica de la escuela. Estas preguntas pueden guiar a los alumnos a realizar investigaciones empíricas y formular explicaciones de fenómenos científicos mediante la recopilación y aplicación de datos. Las preguntas científicas se diferencian de las preguntas científicas en profundidad y amplitud, y en el grado en que se guían en el proceso de cuestionamiento. En el aula, plantear preguntas significativas y específicas puede enriquecer las actividades de investigación de los estudiantes, pero no pueden ser insondables y deben resolverse a través de las observaciones de los estudiantes y el conocimiento científico obtenido de canales confiables. Los estudiantes deben dominar los conocimientos básicos y los pasos para responder preguntas, deben ser fáciles de recuperar y usar y deben ser adecuados para el nivel de desarrollo de los estudiantes. Las preguntas iniciales pueden provenir de los alumnos, los profesores, los libros de texto, Internet, otros recursos o una combinación de ellos. Los docentes desempeñan un papel clave a la hora de orientar e identificar estos problemas. Los profesores capacitados pueden ayudar a los estudiantes a hacer que sus estudios sean más enfocados y profundos. Por ejemplo, los estudiantes suelen hacer preguntas de "por qué", algunas de las cuales son tan grandes que los profesores pueden convertir muchas de ellas en preguntas de "cómo". Este cambio hace que las preguntas de investigación sean más enfocadas, más profundas y más cercanas a la ciencia, guiando así a los estudiantes a realizar investigaciones científicas y permitiéndoles experimentar investigaciones y resultados de investigación interesantes y ricos.
Para los estudiantes más jóvenes, las preguntas que se ajustan a este requisito serían, por ejemplo, ¿cómo responden a la luz las larvas de escarabajo nacidas en los cereales y la harina? Por ejemplo, para los estudiantes de último año, ¿qué impacto tienen los genes en el color de ojos? Preguntas que no cumplen con este estándar, como por ejemplo ¿por qué alguien se comportaría como lo hizo con un junior? El problema es demasiado grande para ser definido científicamente. Para los estudiantes de último año de secundaria, ¿cómo será el clima global dentro de 100 años? Esta pregunta es muy científica, pero también muy compleja. Responder a esta pregunta requiere considerar casi todas las perspectivas y todo el material empírico para poder hacer una predicción. Todo lo que los estudiantes pueden hacer es pensar en factores personales, como por ejemplo, ¿cómo podría el aumento de nubes afectar el cambio climático? O pueden pensar en relaciones de causa y efecto, como por ejemplo, ¿qué impacto tendrá un aumento (o disminución) de temperatura de 5 grados en las plantas? ¿Cuáles son los efectos sobre el flujo de aire y el clima?
2. Recopilar datos: los alumnos valoran el papel de la evidencia a la hora de explicar y evaluar cuestiones científicas.
La argumentación es la diferencia entre ciencia y otros conocimientos. Los científicos utilizan órganos sensoriales o herramientas e instrumentos para recopilar datos empíricos mediante observación y medición en situaciones naturales y experimentos y mediciones en el laboratorio. En algunos casos, los científicos pueden controlar las condiciones para obtener datos y resultados empíricos; en otros casos, no pueden controlar las condiciones ni controlar los fenómenos distorsionados, pero recopilan datos a través de una observación extensa de lo que ocurre naturalmente o mediante observaciones a largo plazo. Los científicos utilizan datos empíricos para inferir los posibles efectos de diferentes factores. La exactitud de los datos empíricos se verifica mediante mediciones de prueba, observaciones repetidas o la recopilación de diferentes tipos de datos relacionados con el mismo fenómeno, y está sujeta a cuestionamientos y mayores investigaciones e investigaciones desde todos los aspectos.
El párrafo anterior explica qué es el positivismo en la ciencia. En el aprendizaje basado en la investigación, los estudiantes también explican fenómenos científicos basándose en datos empíricos. 1. Observación, observación de plantas, animales y piedras y descripción de sus características; 2. Medición, medición de temperatura, distancia y tiempo, y mantenimiento de registros cuidadosamente. 3. Experimentos, observaciones y mediciones en el laboratorio, incluida la química en condiciones controladas; Las reacciones, los cambios físicos y las reflexiones biológicas, los cambios y los desarrollos durante el experimento se registran en informes y tablas; en cuarto lugar, los datos empíricos se obtienen de los profesores, libros de texto, Internet u otros canales para permitir que continúe su exploración. A diferencia de la investigación científica, el proceso de recopilación de datos empíricos en el aprendizaje por indagación puede obtener y utilizar más ayuda de otros.
3. Formular explicaciones: los alumnos formulan explicaciones de cuestiones científicas basadas en la evidencia.
A partir de argumentos, los estudiantes pueden encontrar la relación causal y otras explicaciones de eventos basadas en relaciones lógicas y razonamiento.
Sus interpretaciones y opiniones deben ser consistentes con el material empírico obtenido de experimentos u observaciones. Los estudiantes deben respetar hechos y patrones, estar abiertos a la crítica y utilizar una variedad de procesos cognitivos asociados con la ciencia, por ejemplo, clasificación, análisis, inferencia, predicción y métodos generales como el razonamiento crítico y la lógica.
La llamada explicación se refiere al proceso de aprender nuevos conocimientos, conectar los resultados de observaciones naturales o de laboratorio con el conocimiento existente y formar una nueva comprensión que trascienda el conocimiento existente y los resultados de la observación actual. Por ejemplo, los estudiantes pueden combinar los resultados de las observaciones con conocimientos obtenidos de otras fuentes para generar sus propias explicaciones sobre los cambios en las fases de la luna, utilizar los conocimientos y la experiencia básicos existentes, así como los resultados de las encuestas, para analizar la relación entre la alimentación y la salud, etc. . Tanto el aprendizaje basado en la investigación como la investigación científica pueden generar nuevos conocimientos, pero la diferencia es que el nuevo conocimiento generado por el aprendizaje basado en la investigación solo puede estar dirigido a los propios estudiantes debido a su conocimiento limitado.
4. Resultados de la evaluación: Los alumnos evalúan sus propias explicaciones basándose en otras explicaciones.
La evaluación, y la eliminación o corrección de explicaciones, es una característica que distingue a la ciencia de otras formas de investigación y explicación. Cabe preguntarse: ¿el material empírico respalda la explicación propuesta? ¿Es esta explicación suficiente para responder la pregunta? ¿Existen sesgos y defectos obvios en el razonamiento que vincula el material empírico con las explicaciones? ¿Se pueden extraer otras explicaciones del material empírico?
Los estudiantes pueden comparar sus propios hallazgos entablando un diálogo, o comparar sus resultados con los propuestos por el profesor o el libro de texto para evaluar diversas explicaciones posibles. A diferencia de la investigación científica, los estudiantes pueden lograr el propósito del aprendizaje por investigación siempre que combinen sus resultados con conocimientos científicos adaptados a su propio nivel de desarrollo.
5. Resultados de la prueba: Los alumnos se comunican y verifican sus explicaciones.
Los científicos verifican sus resultados repitiendo experimentos de otras personas. Esto requiere una descripción clara del problema, los procedimientos, la evidencia, las explicaciones propuestas y la evaluación de explicaciones alternativas. Hace que la investigación esté más abierta al cuestionamiento y brinda a otros científicos la oportunidad de utilizar estas explicaciones para investigar nuevas preguntas.
Permitir que los estudiantes comuniquen los resultados de sus propias investigaciones puede brindarles a otros la oportunidad de hacer preguntas, probar materiales empíricos, identificar razonamientos erróneos, hacer afirmaciones que no se pueden probar con materiales empíricos y proponer otras opiniones diferentes basadas en Los mismos datos de observación explican. Comunicar resultados puede introducir nuevas preguntas o fortalecer las conexiones existentes entre los datos empíricos y el conocimiento científico existente y las interpretaciones de los estudiantes. A partir de esto, los estudiantes pueden resolver los conflictos encontrados en la comunicación e identificar aún más métodos de presentación basados en evidencia.
El aprendizaje basado en la investigación debe incorporar plenamente estas cinco características básicas. Por supuesto, todas estas características pueden variar. Por ejemplo, cada investigación permite a los estudiantes dedicarse a cuestiones científicas, pero en algunos casos, las preguntas a explorar las plantean primero los estudiantes. En algunos casos, los estudiantes no hacen preguntas directamente, sino que eligen una pregunta entre las preguntas proporcionadas por. el profesor. Investigar o revisar ligeramente una pregunta formulada por otra persona para profundizarla. Las investigaciones muestran que el grado de autonomía de los estudiantes en el aprendizaje mediante investigación es muy importante, y los estudiantes deben participar en sus propias actividades para descubrir problemas o profundizar su investigación. Sin embargo, el aprendizaje por investigación no es absoluto. Siempre que se centre en cuestiones científicas, permita a los estudiantes pensar y se adapte a objetivos de aprendizaje específicos, incluso si estas cinco características cambian, puede considerarse aprendizaje basado en la investigación.
5. Consulta completa y consulta parcial, consulta abierta y consulta guiada.
A veces el aprendizaje por investigación se divide en "aprendizaje por investigación completo" o "aprendizaje por investigación parcial". Esta clasificación se refiere a la proporción de componentes de la experiencia de aprendizaje basados en la investigación. Por ejemplo, cuando un maestro o material didáctico no permite a los estudiantes pensar en problemas, sino que comienza organizando un experimento, entonces falta la primera característica básica del aprendizaje por indagación. Este tipo de indagación es la indagación parcial. Del mismo modo, si un profesor elige demostrar cómo funciona algo en lugar de dejar que los estudiantes exploren su funcionalidad y formulen sus propias preguntas o explicaciones, falta una tercera característica esencial de la indagación, que es parte de la indagación. Sólo un método de aprendizaje que posea las cinco características básicas del aprendizaje por indagación puede denominarse aprendizaje por indagación completo.
La enseñanza basada en la investigación también cambiará bajo la orientación específica de los profesores. La Tabla 1 [10] describe los cambios en la organización, orientación y capacitación brindada por los docentes en la participación de los estudiantes en actividades de indagación. Cada una de las cinco características básicas se divide en varias variaciones. Si los estudiantes participan en actividades como se describe en la columna más a la izquierda de la tabla, significa que el aprendizaje por investigación en el aula es el aprendizaje por investigación más abierto.
Sin embargo, pocos estudiantes tienen esta habilidad al inicio de sus estudios. Primero deben aprender a hacer preguntas y a evaluar, porque no todas las preguntas pueden investigarse. Necesitan aprender la diferencia entre materiales empíricos y opiniones, cómo formular explicaciones sólidas, etc. El aprendizaje basado en la investigación se puede dividir en investigación guiada e investigación abierta según el grado en que los profesores organizan el comportamiento de los estudiantes, pero esta clasificación no es una dicotomía entre uno u otro, sino que se utiliza para explicar qué tendencia es más o menos. La Tabla 1 muestra que mientras más responsabilidad asumen los estudiantes al hacer y responder preguntas, diseñar investigaciones y comunicar los resultados de la investigación, más cerca estará la investigación de la investigación abierta (es decir, más cerca de la columna izquierda de la Tabla 1). Cuantas más responsabilidades asumen los docentes, más cerca están de guiar la investigación (cerca de la columna derecha de la Tabla 1).
Tabla 1 Características básicas y variaciones del aprendizaje basado en la investigación