Entender la ciencia es esencial en la sociedad actual. La comprensión del público de la ciencia está influenciada en gran medida por sus experiencias en escuelas y aulas de ciencias. Por lo tanto, es importante que los profesores de ciencias entiendan la ciencia y den una representación precisa de la misma en sus aulas. La ciencia se define como un

  1. cuerpo de conocimiento,
  2. un proceso de investigación, y
  3. las personas involucradas en la empresa científica.

Los profesores de ciencias generalmente se concentran en el cuerpo de conocimiento que forma su disciplina. Los estudiantes también deben entender el proceso de investigacióncientífica; la comprensión debe venir a través de sus experiencias con el proceso en el aula de ciencias y fuera de la escuela.

¿Qué queremos decir exactamente con "investigación"?

En la literatura de educación científica se hace referencia a la "investigación" para designar al menos tres categorías de actividad distintas pero interrelacionadas:

  • lo que hacen los científicos (investigar fenómenos científicos mediante el uso de métodos científicos para explicar aspectos del mundo físico);
  • cómo aprenden los estudiantes (persiguiendo preguntas científicas y participando en experimentos científicos emulando las prácticas y procesos utilizados por los científicos); Y
  • una pedagogía, o estrategia de enseñanza, adoptada por los profesores de ciencias (diseñar y facilitar actividades de aprendizaje que permitan a los estudiantes observar, experimentar y revisar lo que se conoce a la luz de la evidencia) (Minner et al., 2010).

Esta coexistencia del término explica en parte la confusión asociada con la implementación de la «educación científica basada en la investigación» (IBSE), un término que se utiliza en sí mismo como paraguas para diversos enfoques educativos, caracterizado por el diferente énfasis que ponen en estas tres actividades distintas de "investigación".

El Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos define la investigación como "un conjunto de procesos interrelacionados mediante los cuales científicos y estudiantes plantean preguntas sobre el mundo natural e investigan fenómenos; al hacerlo, los estudiantes adquieren conocimientos y desarrollan una rica comprensión de conceptos, principios, modelos y teorías... y aprender ciencia de una manera que refleje cómo funciona realmente la ciencia" (NRC, 1996: p.214).

La educación científica basada en la investigación también se ha descrito como ciencias de enseñanza y aprendizaje como investigación y por investigación (Tamir, 1985; Chiappetta, 1997; Zion et al., 2004). Aprender la ciencia como investigación incluye aprender sobre la forma en que progresa el esfuerzo científico, y analizar el proceso de investigación realizado por otros, a veces utilizando perspectivas históricas (Bybee, 2000; Schwab, 1962). Aprender ciencia según la investigación, por otro lado, involucra al alumno en plantear preguntas de investigación, generar una hipótesis, diseñar experimentos para verificarlos, construir y analizar argumentos basados en la evidencia, reconocer explicaciones alternativas, y comunicando argumentos científicos (Tamir, 1985).

Aprendizaje basado en consultas (IBL) en Go-Lab

El aprendizaje basado en la investigación (IBL) está ganando popularidad en los planes de estudios científicos, la investigación internacional y la enseñanza. El aprendizaje basado en la investigación es una estrategia educativa en la que los estudiantes siguen métodos y prácticas similares a los de los científicos profesionales con el fin de construir conocimiento (Keselman, 2003). Es un proceso de descubrimiento de nuevas relaciones causales, con el alumno formulando hipótesis y probándolas realizando experimentos y/o haciendo observaciones (Pedaste, Maeots, Leijen, & Sarapuu, 2012).

A menudo se ve como un enfoque para resolver problemas e implica la aplicación de varias habilidades de resolución de problemas (Pedaste & Sarapuu, 2006). El aprendizaje basado en la investigación hace hincapié en la participación activa y la responsabilidad del alumno para descubrir el conocimiento que es nuevo para el alumno (de Jong & van Joolingen, 1998). En este proceso, los estudiantes a menudo llevan a cabo un proceso de aprendizaje autodirigido, parcialmente inductivo y parcialmente deductivo haciendo experimentos para investigar las relaciones de al menos un conjunto de variables dependientes e independientes (Wilhelm & Beishuizen, 2003).

En las escuelas, nos centramos en los estudiantes: lo que es un nuevo conocimiento para ellos no es -en la mayoría de los casos- nuevos conocimientos para el mundo, incluso si el enfoque puede ser utilizado de manera flexible por los científicos para hacer sus descubrimientos de nuevos conocimientos. Además, una investigación no siempre implica pruebas empíricas.

La idea de enseñar ciencias por investigación tiene una larga historia en la educación científica. Hay una historia igualmente larga de confusión sobre lo que significa la enseñanza de la ciencia mediante la investigación y, independientemente de la definición, su implementación en el aula. El aprendizaje basado en la investigación se ha promovido oficialmente como pedagogía para mejorar el aprendizaje científico en muchos países (Bybee et al., 2008; Hounsell & McCune, 2003; Minner et al., 2010), y desde la publicación del informe "Science Education Now: A renewd Pedagogy for the Future of Europe" (Rocard et al., 2007) proclamado como uno de los principales objetivos educativos para Europa (siguiendo acciones similares en Estados Unidos por la National Research Consejo de 1996, 2000; Centro de Desarrollo Educativo, Centro de Educación Científica, 2007).

Las fases de investigación y el ciclo de aprendizaje de la investigación

El aprendizaje basado en la investigación aspira a involucrar a los estudiantes en un auténtico proceso de descubrimiento científico. Desde una perspectiva pedagógica, el complejo proceso científico se divide en unidades más pequeñas y lógicamente conectadas que guían a los estudiantes y atraen la atención sobre las características importantes del pensamiento científico. Estas unidades individuales se denominan fasesde consulta, y su conjunto de conexiones forma un ciclode consulta.

La forma en que se presenta un ciclo de consulta generalmente sugiere una secuencia ordenada de fases. Sin embargo, el aprendizaje basado en la investigación no es un proceso lineal prescrito y uniforme. Las conexiones entre las fases pueden variar en función del contexto.

A menudo diferentes descripciones de los ciclos de investigación en la literatura de investigación utilizan varias terminologías para etiquetar fases que son esencialmente las mismas. Una preferencia por un término sobre otro no es consecuente, siempre y cuando la terminología se haya definido y entendido claramente. Es importante examinar cómo las fases de investigación se relacionan con el camino a lo largo del cual avanza un proceso de razonamiento de investigación.

Tras un análisis detallado de 32 artículos, el análisis de las descripciones y las definiciones de las fases de investigación presentadas en los artículos examinados dio lugar a un nuevo marco de aprendizaje basado en la investigación que incluye cinco fasesgenerales de investigación:

  1. Orientación
  2. Conceptualización
  3. Investigación
  4. Conclusión, y
  5. Discusión.

Marco de aprendizaje basado en la investigación Go-Lab

Algunas de las fases de investigación incluyen varios subprocesos, pero todas las fases del proceso de aprendizaje de la investigación están estrechamente relacionadas entre sí y proporcionan una estructura con el objetivo de aumentar la eficiencia de las actividades de aprendizaje realizadas con laboratorios en línea y herramientas de aprendizaje adicionales en el portal Go-Lab.

En las dos primeras fases del ciclo (Orientación y Conceptualización) se da la oportunidad a los estudiantes de recopilar información sobre una pregunta de investigación, tomar notas y construir hipótesis y preguntas que quieren investigar. Las herramientas adecuadas (como plantillas de mapa conceptual, software de búsqueda, scratchpads, generador de hipótesis, etc.) pueden ser proporcionadas por los profesores en los Espacios de Aprendizaje de Investigación.

La interacción real con el laboratorio en línea ocurre en la tercera fase, la Investigación (que incluye actividades de Exploración, Experimentación e Interpretación de Datos). Aquí los estudiantes recopilan datos específicos y comprueban si una hipótesis es correcta o no mediante la realización de experimentos personalizados en línea. Además, los estudiantes pueden recopilar los resultados del experimento y realizar una interpretación guiada de los datos recopilados.

Durante las dos últimas fases del proceso de aprendizaje de la investigación (Conclusión y Discusión), los estudiantes aprenden a escribir explicaciones científicas que vinculan sus hipótesis con las pruebas recopiladas durante la fase de investigación. Además, están reflexionando sobre sus procesos de aprendizaje y resultados, comparándolos y discutiendo con otros estudiantes. Los profesores pueden evaluar los resultados de aprendizaje de sus alumnos y definir otros pasos para las siguientes clases.

El ciclo de aprendizaje de consultas representa el escenario básico utilizado para crear espacios de aprendizaje de consulta en la plataforma de creación de Go-Lab. Sin embargo, queda en el maestro cuántas y qué fases incluir en su Espacio. Con el fin de obtener algunas primeras ideas sobre otros escenarios de aprendizaje de investigación, que se pueden apoyar con un espacio de aprendizaje de investigación, por favor visite la página Escenarios Pedagógicos.

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El marco de investigación de Go-Lab

¿Es más eficaz el aprendizaje de la investigación?

Varios estudios cuantitativos apoyan la eficacia del aprendizaje basado en la investigación como un enfoque instructivo. Un metaanálisis que comparaba la investigación con otras formas de instrucción, como la instrucción directa o el descubrimiento no asistido, encontró que la enseñanza de la investigación resultó en un mejor aprendizaje (tamaño medio del efecto de d a 0,30) (Alfieri, Brooks, Aldrich, & Tenenbaum, 2011).

Un metanálisis de Furtak, Seidel, Iverson y Briggs (2012) incorporó estudios utilizando una amplia gama de términos para describir el aprendizaje basado en la investigación (por ejemplo, el aprendizaje de maestría, la enseñanza constructivista); informaron de un tamaño medio general del efecto de 0,50 a favor del enfoque de investigación sobre la instrucción tradicional.

Una tendencia positiva que apoya la enseñanza científica basada en la investigación sobre los métodos de enseñanza tradicionales se encontró en una síntesis de investigación por Minner, Levy, y Century. Al revisar 138 estudios se indicó una clara ventaja para las prácticas de instrucción basadas en la investigación sobre otras formas de instrucción en la comprensión conceptual que los estudiantes obtienen de su experiencia de aprendizaje (Minner et al., 2010).

Además, se ha demostrado que el aprendizaje guiado basado en la web basado en la investigación puede mejorar las diferentes habilidades de investigación, como identificar problemas, formular preguntas e hipótesis, planificar y llevar a cabo experimentos, recopilar y analizar datos , presentando los resultados y sacando conclusiones (Maeots, Pedaste, & Sarapuu, 2008).

Por último, hay pruebas de investigación abrumadoras que la investigación conduce a una mejor adquisición del conocimiento del dominio (conceptual) (de Jong, 2006a). Los recientes avances tecnológicos aumentan aún más el éxito de aplicar el aprendizaje basado en la investigación (de Jong, Sotiriou y Gillet, 2014). Los órganos de política educativa de todo el mundo consideran el aprendizaje basado en la investigación como un componente vital en la construcción de una comunidad científicamente alfabetizada (Comisión Europea, 2007; Consejo Nacional de Investigación, 2000).

Referencias

La información relacionada con el aprendizaje basado en la investigación está tomando de:

Fases del aprendizaje basado en la investigación: Definiciones y el ciclo de investigación

Margus Pedaste, et. al. - Revisión de Investigación Educativa 14 (2015) 47–61

https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003

Otros artículos mencionados:

Alfieri, L., Brooks, P. J., Aldrich, N. J., & Tenenbaum, H. R. (2011). ¿La instrucción basada en el descubrimiento mejora el aprendizaje? Revista de Psicología Educativa, 103, 1–18. doi:10.1037/a0021017.

Bybee, R.W. (2000). Enseñar ciencias como investigación. En van Zee, E.H. (Ed.), Indagando en El aprendizaje de la investigación y la enseñanza de la ciencia. Washington, DC: AAAS. pp 20–46.

de Jong, T., & van Joolingen,W. R. (1998). Aprendizaje de descubrimiento científico con simulaciones por ordenador de dominios conceptuales. Revisión de la Investigación Educativa, 68, 179–202. doi:10.2307/1170753.

de Jong, T. (2006a). Simulaciones por ordenador – avances tecnológicos en el aprendizaje de investigación. Ciencias, 312, 532–533. doi:10.1126/science.1127750

de Jong, T., Sotiriou, S., & Gillet, D. (2014). Innovaciones en la educación STEM: la federación Go-Lab de laboratorios en línea. Entornos de aprendizaje inteligente, 1, 3. La información relacionada con el aprendizaje basado en la investigación está tomando de: Fases de aprendizaje basado en la investigación: Definiciones y el ciclo de investigación Margus Pedaste, et. al. - Revisión de La Investigación Educativa 14 (2015) 47–61 https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003

Furtak, E. M., Seidel, T., Iverson, H., & Briggs, D. C. (2012). Estudios experimentales y cuasi-experimentales de la enseñanza de la ciencia basada en la investigación. Revisión de la Investigación Educativa, 82, 300–329. doi:10.3102/0034654312457206.

Keselman, A. (2003). Apoyar el aprendizaje de la investigación promoviendo la comprensión normativa de la causalidad multivariable. Journal of Research in Science Teaching, 40, 898–921. doi:10.1002/tea.10115.

Maeots, M., Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2011). Interacciones entre procesos de consulta en un entorno de aprendizaje basado en Web. En la 11a Conferencia Internacional IEEE sobre Tecnologías avanzadas de aprendizaje, del 6 al 8 de julio. Atenas, Estados Unidos. doi:10.1109/ICALT.2011.103.

Minner, D. D., Levy, A. J., & Century, J. (2010). Instrucción científica basada en la investigación: ¿qué es y qué importa? Resultados de una síntesis de investigación de los años 1984 a 2002. Journal of Research in Science Teaching, 47, 474–496. doi:10.1002/tea.20347.

Consejo Nacional de Investigación (1996). Normas nacionales de educación científica. Washington, DC: Prensa de la Academia Nacional.

Pedaste, M., M., M., Leijen, & Sarapuu, S. (2012). Mejorar las habilidades de investigación de los estudiantes a través de andamios de reflexión y autorregulación. Tecnología, Instrucción, Cognición y Aprendizaje, 9, 81–95.

Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2006). Desarrollar un sistema de apoyo eficaz para el aprendizaje de consultas en un entorno basado en la Web. Revista de Aprendizaje Asistido Por Computación, 22(1), 47–62.

Rocard, M., Csermely, P., Jorde, D., Lenzen, D., Walberg-Henrikson, H., & Hemmo, V. (2007). Educación científica ahora: una pedagogía renovada para el futuro de Europa. Bruselas: Comisión Europea: Dirección General de Investigación.

Schwab, J.J. (1962). La enseñanza de la ciencia como investigación. En Brandwein, P.F. (Ed.), The Teaching of Science. Cambridge: Harvard University Press.

Tamir, P. (1985). Análisis de contenido centrado en la investigación. Revista de Estudios Curriculares, 17(1), pp 87-94.

Chiappetta, E.L. (1997). Ciencia basada en la investigación: Estrategias y técnicas para fomentar la investigación en el aula. El Profesor de Ciencias, 64(10), pp 22-26.

Wilhelm, P., & Beishuizen, J. J. (2003). Efectos de contenido en el aprendizaje inductivo autodirigido. Aprendizaje e Instrucción, 13, 381–402. doi:10.1016/S0959-4752(02)00013-0.

Zion, M, Slezak, M, Shapira, D, Link, E, Bashan, N, Brumer, M, Orian, T, Nussinowitz, R, Court, D, Agrest, B, Mendelovici, R, Valanides, N, . (2004). Investigación Dinámica y Abierta en El Aprendizaje de La Biología. Educación Científica, 88(5), pp 728-753.