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Introducción
A la par de la situación educativa mundial actual, marcada por cambios complejos que repercuten en un sinnúmero de trasformaciones y condiciones sociales cambiantes, relacionadas con hechos de índole económica y política, la política educacional en Colombia se ha estructurado sobre la base de la Ley General de Educación 115 (Colombia. Congreso de la República, 1994) vigente, con la cual se iniciaron reformas para las demandas del tercer milenio. Estas transformaciones requieren de una dinámica profunda en las formas de afrontar los desafíos de la sociedad contemporánea.
La Educación Media constituye el preámbulo para el ingreso al mundo laboral o la educación superior. Sin embargo, pruebas mundiales tales como:
Program for International Student Assessment (PISA), Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS), Progress in International Reading Literacy Study. (PIRLS), Laboratorio Latinoamericano de Evaluación de la Calidad de la Educación. (LLECE) y, regionales como el Tercer Estudio Regional Comparativo y Explicativo (TERCE), Ministerio de Educación Nacional-Instituto Colombiano del Fomento para la Educación Superior (MEN-ICFES) muestran a lo largo del último quinquenio, resultados insatisfactorios entre otros aspectos fundamentales la resolución de problemas en contexto y la interpretación de fenómenos químicos entre otros. Aspectos que preocupan a toda la comunidad educativa, pero que han tenido soluciones parciales.
La asignatura Química es parte del área de conocimiento de las Ciencias Naturales. En los lineamientos curriculares del Ministerio de Educación Nacional (2004, p. 22), se define como uno de los estándares relacionado con los procesos químicos “relacionó la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico”, estándar acompañado por un sistema de acciones y evidencias del aprendizaje que han de permitir conectar al estudiante con la realidad y guían el proceso de enseñanza aprendizaje para que expliquen la comprensión del mundo físico, posibilitar a los estudiantes el reconocimiento básico de los materiales y de la permanente interacción de éstos con el medio en que se encuentran y para fomentar una convivencia más armónica con el entorno natural y social.
Se puede concebir la química a partir del estudio de la composición de la materia con un tratamiento transversal con disciplinas como la biología y la física, que permite, entre otros aspectos: la comprensión de fenómenos naturales presentes en el universo; la comprensión de la naturaleza de la materia; entender sus propiedades; establecer un vínculo entre lo tangible y lo microscópico. Todo lo anterior permite una cosmovisión más profunda de los hechos naturales ocurridos en el entorno y por ende, tener pautas para modificar el mismo. Esos elementos representan en la Educación Media, un pilar fundamental para que el estudiante construya una verdadera cultura científica que le permita estar a la vanguardia en los procesos productivos del mundo.
En la matriz de referencia del Ministerio de Educación Nacional de Colombia (2016, p. 6), se define que la competencia “es la capacidad que integra nuestros conocimientos, potencialidades, habilidades, destrezas, prácticas y acciones manifestadas a través de los desempeños o acciones propuestas en cada área. Podemos reconocerlas como un saber hacer en situaciones concretas y contextos específicos. Las competencias se construyen, se desarrollan y evolucionan permanentemente de acuerdo con nuestras vivencias y aprendizajes”; los componentes “son las categorías conceptuales sobre las cuales se realizan los desempeños de cada área a través de situaciones problematizadoras y acciones que se relacionan con el contexto de los estudiantes”; los aprendizajes corresponden a “los conocimientos, capacidades y habilidades de los estudiantes, atendiendo a la pregunta ¿qué procesos esperamos que adquiera el estudiante frente a las acciones pedagógicas propuestas en una evaluación, situación o contexto determinados?”; y las evidencias “son los productos que pueden observarse y comprobarse para verificar los desempeños o acciones a los que se refieren los aprendizajes. Se relaciona con la siguiente pregunta: ¿qué deben responder los estudiantes en las pruebas de Lenguaje, Matemáticas y Ciencias Naturales de tal manera que nos permita confirmar las competencias, conocimientos o habilidades con los que cuentan?”
En todos los casos anteriores se corrobora la presencia de las habilidades, ya que estas constituyen una categoría del contenido, componente didáctico del proceso de enseñanza aprendizaje, en relación inseparable con los conocimientos y los valores. Su función procedimental se correlaciona con los conceptos y las valoraciones, lo cual justifica que formar habilidades significa en consecuencia contribuir a la formación de competencias en muchos de sus aspectos.
Se justifica así, que la formación de habilidades como componente cognitivo y a la vez parte del componente contenido en el proceso de enseñanza aprendizaje, es uno de los pilares en los que se edifica el desarrollo de competencias en correspondencia con el sistema de componentes, aprendizajes y evidencias declarados en los Derechos Básicos de Aprendizaje.
(DBA) demandados en los documentos normativos del Ministerio de Educación Nacional (Colombia. Ministerio de Educación Nacional, 2004, 2011, 2016).
Así, se impone constatar las necesidades que se manifiestan en el proceso de enseñanza aprendizaje de la asignatura que inciden en la formación de la habilidad explicar, relacionada con los estándares básicos y con los DBA, lo cual constituye el objetivo de este estudio.
Para lograrlo, a partir del análisis de los antecedentes del tema, se exploró la práctica educativa mediante varios métodos y técnicas empíricas: análisis de documentos oficiales de los resultados de las Pruebas Saber, tomando los datos de Colombia, la entidad educativa Ciudad Córdoba del Distrito de Agua Blanca en el municipio Santiago de Cali y la Entidad Territorial Certificada, además de una encuesta a docentes de la asignatura Química de las instituciones educativas con Enseñada Media en el propio distrito. Se utilizó el análisis de fiabilidad, la comparación de frecuencias y porcentajes en tablas de distribución y con gráficas de barras, los estadísticos descriptivos y la prueba no paramétrica ‘Q de Cochran’, para encontrar el grado de coincidencia entre los criterios emitidos en la encuesta.
Fig. 1Desarrollo
En el contexto internacional y nacional diversos autores reconocen lo trascendental del estudio de la Química en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Educación Media: Sanabria & Mora (2015), recogen una exploración documental de 375 artículos de revistas educativas en Química, publicados en Colombia entre 2003 y 2013. El desarrollo se enmarca en la dificultad de la enseñanza de la asignatura para articular el mundo macroscópico y el microscópico y por ende repercute en la incapacidad de relacionar dichos conceptos con el mundo que rodea a los estudiantes. Sin embargo, los autores no establecen un criterio conjunto sobre los fundamentos que derivan hacia esta orientación. Sin embargo, no evidencian claramente cómo este nuevo enfoque de estudio de la química requiere de la integración del nivel simbólico, como sí lo afirman Cruz, Osuna & Ortiz (2008), y lo corrobora Hedesa (2013), aunque los denomina como lo externo, lo interno en el estudio de las sustancias y el lenguaje de la ciencia química para la enseñanza aprendizaje en el nivel medio cubano.
Los niveles macroscópico y submicroscópico, además, se muestran en estudios aislados (Contreras & González, 2014), mostrando que las habilidades químicas presentan una deficiencia notoria en su ejecución. Se utilizan diferentes conceptualizaciones mediante los componentes: aspectos analíticos de sustancias, aspectos fisicoquímicos de sustancias, aspectos analíticos de mezclas, aspectos fisicoquímicos de mezclas. Estos están definidos particularmente de acuerdo con lo expresado y presentan una estrecha relación, presentándose incluidos entre ellos, sin embargo, no hay una diferencia entre las acciones y operaciones de las habilidades. Ordenes, Arellano, Jara & Merino (2014), presentan una revisión a partir de la cual se adaptó un cuestionario para ser aplicado a estudiantes del género femenino de 15 años sobre las representaciones macroscópicas, submicroscópicas y simbólicas relacionadas con los conceptos involucrados en la clasificación de la materia. El análisis de los datos mostró que las estudiantes presentan grandes dificultades en relacionar los niveles macroscópicos y submicroscópicos de la materia, como también, en diferenciar mezclas y compuestos, aunque no se infieren sus resultados en la formación y desarrollo de habilidades relacionadas con esos niveles del pensamiento químico.
Furió & Furió (2000), afirman que la enseñanza de la química en la media contribuye a la formación de un individuo capaz de realizar estudios avanzados de ciencia pura o para desarrollarse en el campo de la ingeniería; Galagovsky (2005), sostiene que los estudiantes con una buena formación científica podrán desempeñarse mejor en la educación superior. Garritz (2010), expone que la educación en química permite una visión más aguda sobre los fenómenos naturales y su relación con el entorno, destacando la importancia en la correlación entre la función de un individuo en el planeta y su capacidad para transformarlo.
La formación de habilidades químicas como elemento fundamental del desarrollo del pensamiento, mayormente se ha enfocado a procedimientos memorísticos, lo cual se sustenta en un acto abstracto y repetitivo. Los conceptos generales y específicos de la materia en el estudio de la química pueden construirse a través de la educación científica, razón por la cual el desarrollo de habilidades específicas desde la articulación de un pensamiento macroscópico, microscópico y simbólico exige la necesidad del desarrollo de estas habilidades a partir de la estructura cognitiva y socio afectiva, permeando el contexto en que se forma el estudiante.
Bravo, Illescas & Lara (2016), estudian las habilidades generales y específicas a partir de la teoría de la actividad en el contexto de la Educación Superior, propuesta que no se contradice respecto a la fundamentación de la formación de habilidades, cuando estas contribuyen al desarrollo de las competencias. Estudios realizados en Estados Unidos (Wu, 2000); Escocia (Johnstone, 2006), España (Izquierdo & Merino, 2009; Muñoz, Medina & Guillén, 2014), y Reino Unido (Suyono, Yuanita, & Ibrahim, 2015), exponen la necesidad de desarrollar nuevas estrategias didácticas que favorezcan las habilidades químicas en la construcción de conocimientos y de esta forma promover un mayor interés por la asignatura en los estudiantes de la educación secundaria.
En Latinoamérica se desarrollan distintas investigaciones orientadas a la educación media y los primeros años universitarios (Pauletti, 2012; Avalis, 2013; Garritz, et al., 2013; Galagovsky, Giacomo, Bekerman & Alí, 2014; Rodríguez-García & Rodríguez-Betancourt, 2015). Todas convergen en la importancia de formar y desarrollar las habilidades químicas, en el espacio educativo, y su importancia para la transformación integral del contexto natural. En contraposición, no se declaran soluciones para formar habilidades específicas y sus operaciones, de manera que permitan vincularlas al contexto natural y cotidiano, ni se distinguen actividades que permitan desarrollar las mismas.
En Colombia varios autores (Torres & Beltrán, 2011; Tejada, Chicangana, & Villabona, 2013; Cabrera, 2015), exponen estudios sobre las habilidades en química, referentes a estudiantes de la educación media; explicando el comportamiento de cada habilidad específica de los estudiantes en distintos módulos muestran que el diseño de actividades para el desarrollo de las habilidades de pensamiento crítico facilita la comprensión de conceptos químicos y la preparación para solucionar diversas situaciones cotidianas. Sin embargo, los trabajos revisados no permiten reconocer una selección entre las habilidades de la asignatura Química que incida en los estándares básicos y los DBA.
Por otra parte acerca de la habilidad, según Betancourt, Fernández, Albertí, Guillemí, Sánchez & González (2012), se describen las acciones necesarias para desarrollarla, sin incluir las operaciones específicas que la estructuran; igualmente, Basulto-González & Chang-Jorge (2012), declaran acciones y operaciones como parte de un modelo didáctico, al incluir la observación, enunciar características, relacionar, describir, establecer nexos y argumentar.
De acuerdo con eso pueden proponerse como sistema de acciones que estructuran la habilidad explicar contextualizada a la explicación de las propiedades de las sustancias, teniendo en cuenta los tres niveles de representación del pensamiento macroscópico, submicroscópico y simbólico de la manera siguiente: analizar la sustancia química en correspondencia con los niveles del conocimiento macroscópico, microscópico o simbólico; interpretar la información acerca de la sustancia química; argumentar los juicios de partida sobre las propiedades de la sustancia química; relacionar los argumentos encontrados acerca de las propiedades de la sustancia química; ordenar las relaciones encontradas entre los argumentos acerca de las propiedades de la sustancia química; comunicar las relaciones causales establecidas para ofrecer las razones que justifican la existencia de determinados juicios, fenómenos u objetos acerca de las propiedades químicas de las sustancias
Análisis de los resultados
Para la exploración de necesidades para la formación de habilidades en la asignatura Química se consideraron las variables reconocidas en los Estándares Básicos de Competencias y Derechos Básicos de Aprendizaje de la enseñanza media en las Ciencias Naturales y, en particular,de los componentes procesos químicos y CTS, expresados a través de las competencias: uso de conceptos, explicación de fenómenos e indagación.
Pruebas Saber
Con el objetivo de corroborar el estado de las dificultades en la generalidad de las instituciones educativas colombianas y la Institución Educativa Ciudad Córdoba del Distrito de Aguablanca, respecto a los aprendizajes relacionados con la asignatura Química en el área de Ciencias Naturales, se consultaron las bases de datos en la red correspondientes a la Entidad Educativa, la Entidad Territorial Certificada y los resultados a nivel de país, según la base de datos de tres informes consecutivos sobre pruebas Saber 11 (Colombia. Ministerio de Educación Nacional, 2015, 2016, 2017).
Los aprendizajes analizados son los siguientes:
Modelar fenómenos de la naturaleza basado en el análisis de variables, la relación entre dos o más conceptos del conocimiento científico y de la evidencia derivada de investigaciones científicas
Explicar cómo ocurren algunos fenómenos de la naturaleza basado en observaciones, en patrones y en conceptos propios del conocimiento científico (cuyas evidencias consisten en: dar las razones por las cuáles una reacción describe un fenómeno y justifica las relaciones cuantitativas existentes, teniendo en cuenta la ley de conservación de la masa y carga; reconocer las razones por las cuales la materia se puede diferenciar según su estructura y propiedades y justifica las diferencias existentes entre distintos elementos, compuestos y mezclas; y reconocer los atributos que definen ciertos procesos fisicoquímicos simples (separación de mezclas, solubilidad, gases ideales, cambios de fase) y dar razón de la manera en que ocurren)
Comprender que a partir de la investigación científica se construyen explicaciones sobre el mundo natural
Derivar conclusiones para algunos fenómenos de la naturaleza basándose en conocimientos científicos y en la evidencia de su propia investigación y de la de otros
Observar y relacionar patrones en los datos para evaluar las predicciones
Utilizar algunas habilidades de pensamiento y de procedimiento para evaluar predicciones
Asociar fenómenos naturales con conceptos propios del conocimiento científico
Identificar las características de algunos fenómenos de la naturaleza basado en el análisis de información y conceptos propios del conocimiento científico
Al analizar los resultados y la comparación entre los tres grupos poblacionales, puede observarse la incidencia y poca diferencia entre ellos, lo cual muestra que las dificultades en los aprendizajes medidos se generalizan hasta el nivel de todo el país.
En la tabla 1, gráfico 1 se distinguen los resultados por los aprendizajes del 1 al 8, expresados en porcentajes promedios de respuestas incorrectas.
Tabla 1 Distribución de los porcentajes promedio de respuestas incorrectas en cada aprendizaje evaluado en Ciencias naturales; Procesos químicos.
Leyenda: Período 1: 2013-2014; Período 2; 2014-2015; Período 3: 2015-2016 Fuente: Elaborada por los autores.
Gráfica de barras para la comparación de los porcentajes de dificultades por aprendizajes evaluados en la Prueba Saber en el período 2015-2016. (N1=82; N2=469690; N3=15295)
Como se observa en la representación, la comparación de cada uno de los aprendizajes en el año 2016, muestra que las diferencias son mínimas en los casos de las dificultades de los aprendizajes 1 y 2, como puede observarse en la gráfica de barras de la figura. Se aprecia que las dificultades de los aprendizajes 3, 4 5, 6, 7 y 8, se elevan significativamente en la Entidad Educativa Ciudad Córdoba. Además, se evidencia que los aprendizajes ‘5. Observar y relacionar patrones en los datos para evaluar las predicciones’ y ‘6. Utilizar algunas habilidades de pensamiento y de procedimiento para evaluar predicciones’, manifiestan menores porcentajes de dificultades. En este caso se trata de aprendizajes que tienen un carácter general, dada su incidencia en las habilidades intelectuales generales como lo son observar y evaluar predicciones mediante habilidades del pensamiento.
En el caso del aprendizaje 8, el de mayor dificultad reportada, en la Institución Educativa Ciudad Córdoba, incluye la identificación de las propiedades y estructura de la materia y la diferenciación de elementos, compuestos y mezclas. En todos los demás casos, los aprendizaje se corresponden con acciones referidas a la modelación, la explicación, la comprensión, la conclusión, la asociación y la identificación, todas relacionadas con los conocimientos químicos que el estudiante ha de dominar en el desarrollo de las competencias demandadas en la política educacional.
Sin embargo, por la estructura de las evidencias medidas que se corresponden en la matriz de referencia (Colombia. Ministerio de Educación Nacional, 2016a, b), se puede inferir que esas involucran una gran cantidad de acciones y operaciones incluidas en la formación y desarrollo de la habilidad ‘explicar’, ya que se manifiestan completa o parcialmente tanto en las competencias ‘utilización de conceptos’, ‘explicación de fenómenos’ e ‘indagación’. Como son los casos de las acciones, observar, analizar, relacionar, interpretar, dar razones, reconocer atributos, concluir y comunicar los resultados.
Encuesta a docentes
Para el estudio se seleccionó el municipio de Santiago de Cali, capital del Departamento del Valle del Cauca, situado en el Sur Occidente colombiano, incluyendo a docentes de instituciones educativas públicas. Su división política administrativa consiste en 22 comunas del sector urbano y 12 zonas del sector rural, para un total de 34 (Alonso, Arcos, Solano, Vera & Gallego, 2007). La selección de esta área y sus instituciones como muestra intencional se justifica por la incidencia del investigador, como docente de la asignatura de Química. Los conglomerados seleccionados responden a diferentes condiciones productivas y socioculturales dependientes de la ubicación geográfica. Se encuentran agrupaciones de afrocolombianos e indígenas, que están ubicados en la zona oriental de la ciudad y es conocido como el Distrito de Aguablanca. El predominio de esta población es una condición de pobreza y extrema pobreza fruto de los desplazamientos por el conflicto armado que vive el país.
Se aplicó una encuesta a 43 docentes de la asignatura de Química de 22 instituciones oficiales del municipio de Cali, conformadas por sedes centrales y subsedes pertenecientes al Distrito de Aguablanca, incluyen las Comunas que atienden la Educación Media en las comunas 13, 14, 15, 16, 21 del distrito y el corregimiento Navarro del municipio Santiago de Cali, departamento del Valle del Cauca, República de Colombia. La finalidad fue establecer el estado de conocimiento y los criterios alrededor de la forma de interpretación y representación del manejo de las habilidades y competencias en el proceso de enseñanza y aprendizaje de la asignatura. El procesamiento estadístico de la encuesta a los docentes se presenta mediante gráficos y tablas de distribución.
Las comunas 13 y 14 abarcan más del 50% de las instituciones del distrito que tienen Enseñanza Media y de profesores de la asignatura encuestadas que presentan mayor cantidad de instituciones, en este caso 15 y 9 profesores encuestados. El corregimiento Navarro solo presenta una sola institución educativa.
El promedio de años de experiencia en Educación, Educación Media y Química respectivamente de los docentes es de 24,56, 17,93 y 14,86 años, pero su variabilidad va en aumento, ya que los coeficientes variacionales son 0.388, 0.479 y 0.505. Y con valores extremales de 31 y 2 años de experiencia en la asignatura. El 41,9% de los docentes tiene entre once y veinte años de experiencia en la asignatura.
El 60,5% de ellos trabajan en los dos grados simultáneamente, lo cual constituye una potencialidad, ya que así la percepción de la asignatura tiene mayor alcance para tener la visión necesaria para el alcance de los objetivos de la misma durante los dos cursos de Enseñanza Media.
Criterios de validación del cuestionario
Se consideraron variables en las escalas de medición nominal, ordinal y de razón, en preguntas cerradas y su relación con ejemplos. Además de la información general acerca de asignatura y años de experiencia en correspondencia con el objetivo, se tuvieron en cuenta variables reconocidas en los Estándares Básicos de Competencias y Derechos Básicos de Aprendizaje de la enseñanza media en las Ciencias Naturales y en particular la asignatura de Química y el enfoque CTS.
El análisis de fiabilidad de las preguntas del cuestionario mostró que el mismo alcanza un coeficiente Alfa de Cronbach de 0,76 para las variables estudiadas e la encuesta.
-Resultados
Se observa en la tabla 2 cómo los docentes manifiestan que el mayor porcentaje de dificultades lo presentan los estudiantes en los aprendizajes en los cuales se relacionan e integran la competencia explicación de fenómenos y el componente entorno físico, aspectos en los que está involucrada la explicación de propiedades de las sustancias químicas.
Tabla 2 Distribución de los criterios de los docentes de las dificultades que manifiestan los estudiantes en los aprendizajes presentes en la relación Competencias-Componentes (N=43).
Respecto al nivel de dificultad de los estudiantes en los estándares básicos, los docentes manifiestan que todos tienen dificultades, aunque al analizar los porcentajes acumulados de cada uno de ellos, los que involucran la habilidad explicar, tienen un porcentaje acumulado de mucha y bastante dificultad entre el 41,9%y 55,8%, como puede apreciarse en la tabla 3.
Tabla 3 Distribución de los criterios de los docentes acerca del nivel de dificultad de los estudiantes en los estándares básicos en los grados 10º y 11º (N=43).
No obstante, también señalan cómo la evidencia “explican a partir de relaciones cuantitativas y reacciones químicas (oxido-reducción, descomposición, neutralización y precipitación)”. Es la de mayor porcentaje acumulado de dificultad. Al alcanzar el 76,7% en sus apreciaciones sobre éstas en la Química General del grado 10º. (Tabla 4)
Tabla 4 Distribución de los criterios de los docentes acerca del nivel de dificultad de los estudiantes en las evidencias de aprendizaje en la Química del grado 10º (N=43).
Respecto al rol que juega la formación de habilidades en la asignatura Química en la Enseñanza Media, se midieron siete variables. El 95,3% de los docentes opinan que favorecen el desarrollo de competencias en Ciencias Naturales; el 55,8% de ellos señalan que se forman a través de un procedimiento teórico práctico; el 60,5% opinan que puede utilizarse el aprendizaje por descubrimiento; el 37,2% mediante las prácticas de laboratorio; el 53,5% utilizando salidas de campo; mientras que la fabricación de compuestos caseros solamente la señala el 25,6%; y el39,5% a través de las TIC, como se representa en la figura 2.
Fig. 2 Gráficas de barras agrupadas acerca de la formación de habilidades en la asignatura Química en la Enseñanza Media (N=43).
Además de lo anterior, la prueba no paramétrica ‘Q de Cochran’ para las siete variables dicotómicas medidas en los 43 docentes encuestados, muestra que este coeficiente alcanza el valor de 52,195% con significación 0,000<0,05, al tratarse la respuesta negativa como un éxito, lo cual quiere decir que la coincidencia de afirmaciones solo alcanza el 47,805% y muestra la poca coincidencia de criterios para la formación de habilidades en la asignatura.
Conclusiones
El estudio teórico realizado muestra la importancia del desarrollo de las habilidades químicas en la Educación Media, pero se esbozan los diferentes aspectos científicos sin la diferenciación de las acciones y operaciones de las mismas, sin establecer, además, una correlación entre la función de un individuo en el planeta y su capacidad para transformar su entorno a través de una actividad propuesta.
El análisis de las Pruebas Saber y la comparación de los resultados en el país, la entidad certificada de Cali y la Institución Educativa muestra que las dificultades en el aprendizaje medido involucran acciones y operaciones de la habilidad explicar en variadas manifestaciones de la misma y en relación con los fenómenos químicos y las propiedades de las sustancias.
El cuestionario aplicado a la muestra de docentes explica fiablemente mediante las variables estudiadas, que según el criterio de los encuestados, existe una marcada tendencia que expresa la necesidad de sistematizar la habilidad explicar, ya sea explicar los propios fenómenos, como las propiedades de las sustancias presentes en los conocimientos a desarrollar en los estudiantes, además de establecer en la práctica las maneras de formar las habilidades en la asignatura Química de la Educación Media.
