EVALUACIÓN
DE LAS COMPETENCIAS CIENTÍFICAS Y REFERENTES
PARA SU DESARROLLO
Víctor Hugo Huertas
Esteves
ORCID: 0000-0003-0384-2396
Jimmy Giovanny Elías Dávila
ORCID: 0000-0001-8079-2543
I.
RESUMEN
El
presente artículo tiene como objetivo la caracterización de las competencias
científicas encontradas en estudiantes del nivel secundario de una escuela de
la región Lambayeque, Perú, a quienes se les aplicó un cuestionario para
conocer su nivel de logro en tres dimensiones del conocimiento científico y sus
principales indicadores tomando como referencia el marco conceptual de la
evaluación PISA_OECD. Luego del análisis de resultado se elaboran propuestas en
concordancia al enfoque STEM.
Palabra clave:
Metodología
STEM, competencias científicas, enfoque indagatorio, pensamiento de diseño.
ABSTRACT
The objective of this article is to characterize the scientific
competencies found in high school students from a school in the Lambayeque
region, Peru, to whom a questionnaire was applied to know their level of achievement
in three dimensions of scientific knowledge and their main indicators taking as
reference the conceptual framework of the PISA_OECD evaluation. After the
analysis of the results, proposals are prepared in accordance with the STEM
approach.
Keywords:
STEM
methodology, scientific competencies, inquiry approach, design thinking.
II. MÉTODO
La
investigación se desarrolla desde la indagación de los antecedentes
problemático sobre el aprendizaje de las competencias científicas en el
contexto internacional y nacional, luego la revisión de las teorías sobre la
formación de competencias, la metodología STEM y la integración curricular. El
instrumento seleccionado fue un cuestionario de 15 preguntas elaborado por el
autor, seleccionando preguntas que tuvo la revisión de juicio de expertos, la
aplicación del piloto que se le aplicó la prueba de confiabilidad KR20 cuyo
resultado mayor a 0,8 permitió aplicar a una muestra de 100 estudiantes
seleccionados sin aleatoriedad. Los resultados fueron tratados estadísticamente
en niveles de logro por cada dimensión y agrupación en respuesta dicotómica. Las
dimensiones seleccionadas fueron: explicar fenómenos científicos, evaluar
y diseñar la investigación científica, Interpretar
datos y pruebas científicamente.
III. DESARROLLO Y DISCUSIÓN
Las
competencias científicas según la OECD (2019) es la habilidad para poder tratar
con fluidez acerca de hechos, ideas y teorías del mundo natural, también está referido
al conocimiento para realizar una investigación donde se usen y controlen
variables con procedimientos de representación y comunicación, por último, el
conocimiento epistémico sobre el rol que cumplen las preguntas, observaciones,
hipótesis y teorías para construir la ciencia.
La
metodología STEM es una propuesta de integración curricular de la Ciencia,
Tecnología, Ingeniería y Matemática en la que se recurre a la problematización
de temas del mundo natural que pueda ser tratados mediante procesos de
indagación usando datos numéricos con diseño de ingeniería (Kennedy y Odell,
2014). En opinión de Moore et al (2014, p. 38) son las nuevas preocupaciones
sobre el cuidado del medio ambiente que orientan la búsqueda de energías
alternativas quienes están formulando las preguntas acerca del cuidado y
preservación del mundo natural. Al respecto, Napal y
Zudaire (2019) consideran que el concepto de educación para la sostenibilidad
son las ideas en el nuevo desarrollo de las ciencias que considera a la tierra
como un sistema interconectado dentro de la complejidad social, ecológica y
económica; pero una educación STEM no necesariamente tiene interés por mejorar
la sostenibilidad del planeta pues su preocupación si no que tiene una
orientación de producción para la competitividad económica. Se propone entonces
asumir los objetivos de desarrollo sostenible como alternativa para su
incorporación en las clases de ciencia.
Para
conocer el estado de desarrollo de las competencias científicas se aplicó un
cuestionario a una muestra de 100 estudiantes del 4° y 5° año de secundaria, distribuido
en tres dimensiones con cinco preguntas cada una. Las dimensiones evaluadas
fueron: explicar fenómenos científicos,
evaluar y diseñar una investigación científica, e interpretar datos y evidencia
científica. Luego del análisis estadístico se obtienen los siguientes
resultados:
Tabla 1:
Resultados de la variable de competencias científicas.
|
Número de respuestas acertadas |
Nivel de logro |
F |
% |
% acumulado |
|
0 - 5 |
BAJO |
41 |
41,00 |
41,00 |
|
6
– 10 |
MEDIO |
53 |
53,00 |
94,00 |
|
11
-15 |
ALTO |
6 |
6,00 |
100,00 |
|
|
Total |
100 |
100% |
|
Fuente: cuestionario de cadetes del 4° y
5° año sobre competencias científicas.
En
esta tabla se muestra los resultados de la evaluación general del cuestionario
de competencias científicas que incluye 15 preguntas organizadas según las tres
dimensiones, en ella la frecuencia del nivel de logro tiene una concentración
del 94% que se encuentran en el nivel bajo y medio con un 6% que se ubican en
el nivel alto. Los porcentajes nos indican que existe un alto porcentaje de
estudiantes que requieren mejorar sus competencias. A continuación, se pondrá
en detalle el nivel de respuestas afirmativas por cada uno de los indicadores
evaluados en las tres dimensiones lo que permitirá encontrar relaciones entre
las preguntas para evaluar sus condiciones de elaborar argumentos científicos, plantar
hipótesis reconocer situaciones factibles de ser estudiadas por procedimientos
de investigación e interpretación de representación de datos.
Gráfico
1: Dimensión de explicar fenómenos científicos.
Esta gráfica nos
ofrece una descripción del nivel aprobado o desaprobado por cada uno de los cinco
indicadores para la dimensión sobre la explicación de fenómenos científicos. Se
observa cuatro de los cinco indicadores con más del 50% de repuestas no
logradas, especialmente la que mide la capacidad para elaborar hipótesis
explicativas frente a un fenómeno que alcanza el 75%. Este indicador se
relaciona con la elaboración de predicciones adecuadas, que alcanza el 68% de respuestas
incorrectas considerando que ambos buscan evaluar la capacidad que tiene el
estudiante para exponer razones sobre un acontecimiento a partir del
conocimiento conceptual. Un detalle estadístico es el 41% de la capacidad para
explicar a partir del conocimiento epistémico se relaciona con el 49% de logro
en el desempeño de aplicación del conocimiento producido por la ciencia.
Considerando a Benarroch y Núñez (2015, p.11) los estudiantes pueden tener un conocimiento
aislado de un fenómeno científico sin estructura coherente para dar respuesta a
la tarea, lo que lleva a determinar la necesidad de esquemas cognitivos que se
construyen en situaciones de experimentación.
Gráfico 2: Dimensión sobre evaluar y diseñar la
investigación científica.
Esta gráfica nos muestra el porcentaje de respuestas
correctas e incorrectas alcanzado en la dimensión dos del cuestionario de
competencias científicas. Se observa que todos los indicadores evaluados
muestran un porcentaje igual o menor al 40% de respuestas correctas. Esta
dimensión, referida al conocimiento procedimental de los estudiantes sobre los
procesos usados en la ciencia que justifica las comunicaciones que ella misma
produce. Si solo un 28% de estudiantes logra identificar preguntas que puedan
ser resueltas por métodos científicos, demuestra que tienen deficiencias en el
conocimiento epistémico, relacionado al 31% de su capacidad para identificar
preguntas que necesariamente son investigadas mediante la experimentación.
Gráfico 3: Dimensión Interpretar datos y pruebas
científicamente.
El gráfico tres presenta los resultados de la dimensión sobre
la interpretación de datos y evidencia científica expresada por medio de información
estadística en su forma gráfica o de tabla. Se observa que solo un 15% de
estudiantes pueden evaluar un argumento y prueba científica considerando
diversas fuentes de información, así también un 32% de estudiantes tiene
recursos semióticos para transformar la representación de datos. Un 60% de
estudiante demuestra poder identificar un razonamiento científico y el 67% de
poder elaborar una conclusión después de analizar e interpretar los datos
disponibles. Luego de esta descripción
de resultados, es factible asumir las recomendaciones de Romero (2019) quien en
su tesis sobre evaluación de competencias científicas recomienda el uso de
estrategias participativas y metacognitivas, las primeras que propician la
acción y las segundas que son de la reflexión.
Como una variante de análisis de estos resultados, pero
que no se han asumido en la indagación están las creencias que los estudiantes
tengan sobre sus competencias para poder solucionar problemas sobre temas de
ciencia. Como indica Rosemond et al (2020); Chitum et al (2017) sobre la relación de las creencias para
aprender ciencias, los estudiantes que considerar no poseer las herramientas
cognitivas tienen malos resultados en las pruebas de ciencias, impedidos por su
actitud para implementar esfuerzos al pensar que ya están determinados al
fracaso escolar.
IV.
CONCLUSIÓN
· Posterior a la sistematización de resultados se observa un 94% de
concentración en el nivel medio y bajo, y ninguna dimensión presenta
porcentajes significativos en el nivel alto, lo que justifica la necesidad de
diseñar un modelo pedagógico para integrar las áreas de matemática, ciencia y
tecnología.
· Existen indicadores que han alcanzado de forma
individualizada un alto porcentaje de respuesta incorrectas como es el
planteamiento de hipótesis, la evaluación de argumentos y elaboración de
pruebas científica a partir de diversas fuentes. Para estos casos, las
referencias teóricas orientan a incorporar argumentación como alternativa para
promover el pensamiento crítico en las aulas de ciencias en las que se use
evidencia científica.
· Existe un interés en la investigación pedagógica para generar alternativas
de integración curricular STEM porque se tiene mayor convencimiento de las
oportunidades de aprendizaje desde situaciones contextualizadas. Para ello es
conveniente incorporar el enfoque indagatorio o el enfoque de diseño que
permita el tratamiento curricular multidisciplinar, considerando que implementar
una metodología STEM pone en exigencia a los docentes de sus competencias
pedagógicas, curriculares y disciplinares
V.
REFERENCIAS
Benarroch,
A., & Núñez, G. (2015). Learning of scientific
competencies vs learning of scientific content. An assessment proposal. Ensenanza de Las Ciencias, 33(2),
9–27. https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.1578
Chittum, J. R.,
Jones, B. D., Akalin, S., & Schram, Á. B. (2017).
The effects of an afterschool STEM program on students’ motivation and
engagement. International Journal of STEM Education, 4(11). https://doi.org/10.1186/s40594-017-0065-4
Kennedy, T., & Odell, M. (2014). Engaging students in STEM
education. Science Education International, 25(3), 246–258. http://www.icaseonline.net/journal/index.php/sei/article/view/207
Moore, T., Stohlmann, M.,
Wang, H., Tank, K., Glancy, A., & Roehrig, G.
(2014). Implementation and integration of engineering in K-12 STEM education.
In S. Purzer, J. Strobel, & M. Cardella (Eds.), Engineering in Pre-College
Settings: Synthesizing Research, Policy, and Practices (pp. 35–60).
West Lafayette: Purdue University Press. https://books.google.com.pe/books?id=wPsVBAAAQBAJ
Napal, M.
& Zudaire, M. (2019). STEM. La enseñanza de las ciencias
en la actualidad. DEXTRA.
OECD (2019), PISA 2018
Results (Volume I): What Students Know and Can Do, PISA, OECD
Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/5f07c754-en
Romero
(2019). Estrategias participativas y metacognitivas en el logro de competencias
científicas de estudiantes del nivel secundaria. (Tesis doctoral, Universidad
César Vallejo. Lima, Perú). http://repositorio.ucv.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12692/27163/Romero_PLM.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Rosemond, S. N., Palmer, E. S., Wong, K. C. Y.,
Murthy, V., & Stacy, A. M. (2020). Designing to Disrupt Traditional
Conceptions of Scientific Competence. Journal of College Science
Teaching, 50(1), 11–20.