Desarrollo de las competencias científicas por medio de una unidad didáctica en estudiantes de grado sexto de básica secundaria

Las competencias en Colombia

Tobón (2006) ofrece una definición a la palabra competencia, atendiendo los aportes de otros expertos como un proceso complejo que requiere de idoneidad de acuerdo con el contexto. Pues, adicionalmente, está cargada de dinamicidad intrínseca, es multidimensional, permite articular las dimensiones cognitiva, actitudinal y procedimental y requiere de altos indicadores de calidad.

En Colombia, en los años 90, se iniciaron discusiones en torno al enfoque de formación basado en competencias. A partir del año 2000 se comenzaron a establecer diálogos por medio de publicaciones, conversaciones y discusiones de índole pública en la política del gobierno de ese entonces, bajo el lema de la revolución educativa; se tuvo en cuenta los mandatos que a nivel internacional se gestaban desde organizaciones que hacían énfasis en el desarrollo global e integral de la persona con miras al sector productivo (Vallejo, 2014).

Vallejo (2014) continúa exponiendo una serie de disertaciones respecto a la manera en que la política educativa en el país fue insertando en sus discursos reformistas mandatos provenientes no solo de la Unesco, sino también del Banco Mundial por medio de ideas globalizantes en cuanto al desarrollo económico. Esto permitió realizar una serie de reformas a nivel nacional; entre ellas, el cambio ocurrido de la prueba nacional de estado Icfes a la prueba nacional Saber, aunadas por el documento de los estándares básicos de competencias en lenguaje, matemáticas y ciencias, aunque también influyeron en este cambio de paradigma las ideas contempladas en documentos elaborados desde la organización para la cooperación y desarrollo económico -OCDE- (Vallejo, 2014).

La OCDE por medio del programa para la evaluación internacional de alumnos, Programme for International Student Assessment (PISA, por sus siglas en inglés), en el cual se evalúan estudiantes de 15 años que están ad portas de terminar los estudios de educación obligatoria. Esta aportó con sus ideas en las prácticas y políticas educativas colombianas, lo cual permitió comparar con otros países el nivel de competencia alcanzado (Yus et ál., 2013). Hoy en día hay mayor claridad en cuanto a la concepción de competencia y su ventaja de ser abordada desde cualquiera de los modelos pedagógicos implementados en las diversas esferas educativas.

Queda claro, entonces, que para hablar de competencia es necesario articular las dimensiones del saber, facultando especialmente a los estudiantes de tomar decisiones y reflexiones críticas, como ciudadanos democráticos, capaces de aportar desde su territorio hacia la construcción de sociedad.

Perspectiva acerca de las competencias científicas

El Ministerio de Educación Nacional -MEN- (2010), define las competencias como la unión de conocimientos, aptitudes y disposiciones que las personas tienen al momento de enfrentarse a una problemática del contexto, permitiendo una completa interacción del aprender en todas sus facetas (aprender a conocer, a hacer, a vivir con los demás y a ser).

El Instituto Colombiano para la Evaluación de la Educación (Icfes) contempló inicialmente siete competencias científicas (Icfes, 2007). Luego del tránsito hacia la prueba Saber solo fueron evaluadas tres de ellas: la indagación, el uso comprensivo del conocimiento científico y la explicación de fenómenos. Las demás competencias fueron proscritas para el quehacer pedagógico llevado a cabo en el aula (Icfes, 2018).

En primer lugar, la explicación de fenómenos, es entendida como una capacidad cognitivo lingüística que permite dar argumentaciones coherentes ante un hecho en particular, repercutiendo en el tipo de conocimiento que será construido e incluso que será modificado (Morales y Manrique, 2012), que para el caso de las ciencias permiten adentrarse en estudios que permiten establecer relaciones entre "efectos analíticos y de investigación educativa" (Bravo et ál., 2009, p. 137), teniendo en cuenta aquellas situaciones que acontecen en la cotidianidad, despertando el interés de los estudiantes y facilitando emplear las palabras por medio de la argumentación.

En segunda instancia, usar comprensivamente el conocimiento científico se presenta como la capacidad argumentativa de poder evaluarla por ser de "estructura ramificada y multidimensional para explicar la realidad igualmente interrelacionada, multicausada" (Alarcón, 2015, p. 13), permitiendo establecer las relaciones existentes entre los conceptos y un aspecto de importancia como es reconocer y utilizar lo aprendido en un contexto determinado.

En tercer lugar, la indagación es entendida como un proceso de diagnóstico intencionado de problemas, en donde los estudiantes a través de preguntas y curiosidades despertadas a raíz de las situaciones presentadas en su contexto pueden guiar el currículo, convirtiéndose así en una opción para asumir el proceso de formación, puesto que contribuye hacia la búsqueda de respuestas y soluciones de forma flexible (Doménech, 2014; Gil et ál., 2008; Cristóbal y García et ál., 2013).

La unidad didáctica

Decidir acerca de qué y cómo enseñar en el aula es la decisión de mayor trascendencia que puede tomar un docente, puesto que permite determinar cuál será la ruta de trabajo más pertinente de acuerdo con el entorno sociocultural y económico en el cual se lleva a cabo (Sanmartí, 2000).

En consonancia con lo anterior, algunos autores exponen que planificar el trabajo en el aula por medio de unidades didácticas resulta apropiado, ya que son diseñadas teniendo en cuenta los conocimientos científicos, experticia y concepciones ideológicas de los docentes, quienes además consideran aspectos intrínsecos de los estudiantes (De Pro Bueno, 1999; Sanmartí, 2000).

Por ello, la función del docente debe centrarse en lograr que los estudiantes construyan el conocimiento partiendo de situaciones educativas de interés, razón por la que la unidad didáctica trasciende como el diseño que mejor responde ante este objeto, teniendo claridad en cuanto a que no es conveniente equipararla a una receta mágica que orienta por sí sola el proceso de formación en la escuela (Sanmartí, 2000). Importante señalar que las actividades incluidas en la unidad didáctica deben propiciar el desarrollo de habilidades de pensamiento que permitan a los estudiantes apropiarse significativamente de los contenidos abordados (conceptuales, procedimentales y actitudinales).

En esta misma dirección, la unidad didáctica que parte de la realidad del currículo, se caracteriza por ser diseñada desde la práctica, se minimizan márgenes de incertidumbre, se tiene coherencia funcional, está centrada en las realidades de los estudiantes, se adapta fácilmente a las condiciones encontradas en el aula, da sentido al quehacer docente, potencia las habilidades en los estudiantes y permite hacer una evaluación formativa en el proceso de enseñanza y aprendizaje (Rodríguez, 2010).

Autores como Gómez et ál. (2007), coinciden con los planteamientos realizados por García y Garritz (2006), quienes a su vez citan a Shulman, en cuanto a concebir la unidad didáctica como la forma más útil de representar el desarrollo del conocimiento pedagógico del contenido del docente, permitiendo el uso de analogías, ilustraciones y demás vehículos que medien por una mejor interpretación, haciendo más comprensible la temática abordada.

En razón a lo anterior, el trabajo en el aula puede ser direccionado teniendo en cuenta unidades didácticas sustentadas sobre problemas y situaciones de la cotidianidad, en las que el docente como diseñador de estas planea las tareas y actividades a ejecutar, identificando aspectos propios de las competencias científicas para su desarrollo.

Para el diseño de unidades didácticas es pertinente considerar aspectos característicos de los estudiantes como el estilo de aprendizaje de preferencia; ante esto, Sotillo (2014) señala que, para el caso de aquellos cuyas edades oscilan entre los 9 y 14 años, determinar el perfil preferente de estilo de aprendizaje permite conocer el proceso de interiorización que realizan para enfrentarse a situaciones de aprendizaje concretas, siendo los estilos considerados por este autor los siguientes: activo, reflexivo, teórico y pragmático. Señalando además que lo ideal es que una persona pueda poner en práctica cada estilo en aras de la búsqueda de un equilibrio a nivel cognitivo, procedimental y actitudinal.

Enfoque y método de investigación

El enfoque epistemológico considerado para esta investigación es el mixto (Hernández et ál., 2014; Hurtado, 2012), que se caracteriza porque permite emplear las fortalezas que ofrece el análisis cuantitativo y cualitativo, de una forma holística, en cuanto a la interpretación de los datos a considerar.

Tipo de investigación

En atención al planteamiento de Hurtado (2012), el tipo de investigación es analítico porque permite reinterpretar la información recolectada acorde con criterios que subyacen a los objetivos planteados, identificando y contrastando las situaciones presentadas.

Diseño de la investigación

La investigación tiene un diseño cuasiexperimental, puesto que permite, además de la ausencia de aleatorización, probar la relación que existe entre dos o más categorías de análisis a partir de una comparación que se hace entre un grupo experimental y un grupo control, quienes compartan el mayor número de factores (Bono, 2012); asimismo, un diseño de campo por permitir recoger la información en su ambiente natural (aula de clases); transeccional contemporáneo por abordar el evento de estudio se aborda tal y como está en la actualidad en un tiempo determinado y multivariable de caso porque hace énfasis en la totalidad de la unidad de estudio.

Población y muestra/unidades de estudio

La población corresponde a 175 estudiantes de grado 6 de las jornadas mañana y tarde de la Institución Educativa Nuestra Señora de la Candelaria del municipio de Planeta Rica (Córdoba, Colombia). La muestra corresponde al grado 6 03 (grupo experimental) y al grado 6 04 (grupo control), de la jornada de la tarde.

Por tratarse de un estudio bajo el diseño cuasiexperimental se seleccionaron los grados citados, teniendo en cuenta que el grupo experimental y grupo control presentan 43 y 42 estudiantes respectivamente, para un total de la muestra de 85 estudiantes.

Técnicas e instrumentos de recolección de datos

Se emplea la unidad didáctica como técnica que permita la aplicación de actividades que promuevan el desarrollo de las competencias científicas (Gómez et ál., 2007).

Desde el enfoque cualitativo, los instrumentos de recolección de información empleados fueron la observación participante y el diario de clase. En cuanto al enfoque cuantitativo, se empleó la encuesta para el proceso de clasificación, pruebas estilo Saber (diagnóstica y final) para determinación de nivel de desempeño de las competencias científicas y cuestionario para determinación de estilos de aprendizaje Honey-Alonso (Chaea-junior).

Validez y contabilidad

La encuesta para la clasificación fue escogida por haber sido aplicada en un contexto educativo similar (Marín, 2011), el cuestionario de prueba Saber con preguntas seleccionadas de material de grado quinto para ciencias naturales liberadas el año 2016 por el Icfes y el Chaea-junior cuenta con aplicabilidad en diversos contextos educativos (Delgado, 2014).

Análisis de datos

El proceso de triangulación o validación convergente se asume como un proceso que se lleva a cabo una vez ha finalizado la recolección de datos e información de interés (Cisterna, 2005), puesto que para poder lanzarse al establecimiento de premisas es necesario contar con datos necesarios y pertinentes que faciliten su interpretación a la luz del problema planteado, permitiendo ampliar y profundizar respecto a la información compilada.

Procesamiento de los datos mixtos y discusión de resultados

Los datos que se presentan se han organizado por medio de tablas y figuras. Los datos recolectados a partir de los instrumentos cualitativos aplicados (observación y registro en el diario de clase) son analizados a partir de un proceso de triangulación que toma en cuenta categorías de análisis (Tabla 1) y sustentados en el marco teórico.

Clasificación de los estudiantes del grupo experimental y control

La clasificación de los estudiantes del grupo experimental y control se indica en la tabla 2.

A partir de los resultados mostrados en la Tabla 2 se puede mencionar que, para el caso del grupo experimental, de 43 estudiantes solo 14 conviven con sus padres, por lo que la mayoría se encuentran en grupos familiares disueltos. También, la mayoría de la muestra fue integrada por estudiantes de género femenino (53,48 %), lo que coincide con información reportada por la OCDE en cuanto al porcentaje de estudiantes de dicho género en las aulas en Colombia (Icfes, 2018). Para el caso del grupo control, de 42 estudiantes solo 16 están en un núcleo familiar completo, coincidiendo este resultado con el indicado para el grupo experimental en cuanto a encontrarse en medio de grupos familiares disueltos; no obstante, en cuanto al género, para la totalidad de la muestra está en mayor cantidad el masculino.

Los datos descritos, permiten ser contrastados con información brindada por la OCDE en donde se menciona que el estrato socioeconómico característico de la muestra de estudio puede influir en el desempeño escolar (académico y comportamental). De ahí que las actividades a implementar por medio de la unidad didáctica deban promover actitudes de afecto, motivación y empatía.

La aplicación del Chaea-Junior permitió conocer el estilo de aprendizaje de preferencia de los estudiantes del grupo experimental previo a la etapa de intervención (Figura 1).

Figura 1.Estilos: de aprendizaje de preferencia de los estudiantes del grupo experimental

Fuente: elaboración propia.

Los datos mostrados en la Figura 1 permiten inferir que los estudiantes han asimilado un estilo característico de la escuela tradicional (teórico y reflexivo), tal y como lo menciona Sotillo (2014), lo que lleva a pensar que aún se privilegia la voz del docente en el aula. Por ello, las actividades realizadas por medio de la unidad didáctica tuvieron en cuenta, en su diseño, los estilos de aprendizaje con el propósito de aportar al desarrollo de cada uno de ellos, en forma equilibrada (Sotillo, 2014). De esta manera, los estudiantes son capaces de enfrentarse con mayor ejercitación a las situaciones que se entretejen en el aula. Además, el planteamiento realizado por Rodríguez (2010) guarda concordancia en el sentido de exponer que las actividades incluidas en la unidad didáctica permiten adaptar la planificación de acuerdo con las características de los estudiantes del grupo experimental.

Actividades que se contemplan dentro de la unidad didáctica

La temática abordada por medio de la unidad didáctica fue la clasificación de los seres vivos, cuyas actividades apuntaron siempre al desarrollo de habilidades de pensamiento más allá de una mera recepción de información. Para ello, se tuvo en cuenta el planteamiento de autores como Bravo y Jiménez (2010), quienes señalan las razones para aplicar actividades efectivas que coadyuven hacia la construcción de conocimiento en el aula.

Por medio del proceso de observación llevado a cabo y el registro en el diario de clase de cada una de las actividades incluidas en la unidad didáctica y teniendo en cuenta las apreciaciones dadas por De Pro Bueno (1999) y Sanmartí (2000), se pudo contrastar que los estudiantes, en su mayoría, manifestaron en sus diarios una actitud favorable hacia la ejecución de dichas actividades, ya que se les permitía reflexionar en cuanto a la aplicabilidad de conceptos en ciencias sobre situaciones de la vida cotidiana y manifestaron ser de mayor comprensión para la resolución de cada una de las situaciones problematizadoras seleccionadas.

Asumir una actitud favorable en cuanto al propósito establecido para cada actividad, permitió que los estudiantes asumieran un rol activo en el proceso de aprendizaje justificado en el cumplimiento de entrega del producto final que cada actividad demandó (carteleras, mapas conceptuales, líneas de tiempo, cuadros comparativos, entre otros); por ende, significó considerar no solo el aspecto disciplinar, sino también el procedimental y actitudinal, como un prerrequisito para el desarrollo de las competencias científicas (Tobón, 2006; Narváez, 2014).

La implementación de las actividades contribuyó a un mejoramiento en cuanto al nivel de desempeño de las competencias científicas, ya que según Sanmartí (2000) se tuvo en cuenta las características de los estudiantes y también gracias a que fueron diseñadas atendiendo precisamente cada uno de los estilos de aprendizaje de preferencia indicados por Sotillo (2014) y por ello las actividades incluidas en la unidad didáctica buscaron que los estudiantes intervenidos fueran capaces de experimentar, reflexionar, elaborar hipótesis y aplicarlas en situaciones concretas.

Aspecto de importancia es el relacionado con el seguimiento realizado a cada actividad, gracias a la ejecución de un esquema de evaluación formativa; pese a no ser objeto de análisis en esta investigación, sí es propicio indicar que este permitió realizar ajustes durante la evaluación. Esto ayudó a que los estudiantes asumieran un mayor compromiso hacia su proceso de formación, puesto que, por medio de las rúbricas consideradas para cada actividad, fueron conscientes acerca de los criterios de evaluación y el tipo de trabajo a presentar.

Acorde con lo anterior, los estudiantes a través de las explicaciones dadas durante el desarrollo de las actividades comprenden que los conceptos abordados sí tienen aplicación en la vida diaria, paulatinamente asimilan que sí es posible construir conocimiento a partir de sus vivencias y contrastados con información científica validada, lo que coincide con el planteamiento de Tobón (2006), Torres y Pantoja (2012), Reyes y Padilla (2012) y Romero (2017).

Resultado prueba diagnóstica

En la Figura 2 se indican los resultados de la prueba diagnóstica del grupo experimental y del grupo control.

Figura 2: Resultados de la prueba diagnóstica

Fuente: elaboración propia

Para la comprensión de los promedios se tomó como referencia la escala establecida en el sistema institucional de evaluación (SIE) de la Institución Educativa Nuestra Señora de la Candelaria que va de 1.0 a 5.0 (0 a 2.99: desempeño bajo; 3.0 a 3.99: desempeño básico; 4.0 a 4.59: desempeño alto; y 4.6 a 5.0: desempeño superior), por lo que se puede inferir de los resultados obtenidos que las competencias científicas analizadas están por debajo del mínimo establecido (desempeño bajo), siendo la indagación la que presenta un menor promedio.

En la Figura 3 se señalan los resultados obtenidos en la prueba diagnóstica de acuerdo con el género.

Figura 3: Resultados de la prueba diagnóstica de acuerdo con el género

Fuente: elaboración propia.

En las competencias científicas analizadas, los estudiantes de género femenino presentan un promedio relativamente mayor que los de género masculino; sin embargo, en ambos casos los puntajes obtenidos están en el nivel de desempeño bajo.

Resultados prueba final

En la Figura 4 se muestran los resultados de la prueba final en términos generales, en las figuras 5 y 6 la comparación entre grados de la prueba diagnóstica y final, y en la Figura 7 los resultados de acuerdo con el género.

Figura 4: Resultados de la prueba final en los grados intervenidos

Fuente: elaboración propia.

Figura 5: Comparación de competencias científicas entre la prueba diagnóstica y final (grupo experimental)

Fuente: elaboración propia.

Figura 6: Resultados de la prueba diagnóstica y final (grupo control)

Fuente: elaboración propia.

Figura 7: Resultados de la prueba final (grupos intervenidos)

Fuente: elaboración propia.

Los estudiantes del grupo experimental registran niveles de desempeño mayores que los arrojados por los estudiantes del grupo control, ratificando la pertinencia de planificar las acciones en el aula, tal y como lo sustenta Rodríguez (2010), ya que las actividades empleadas permitieron centrarse en las necesidades e intereses de los estudiantes, además de permitirles ejercer un rol activo en la construcción de conocimiento (Penzo et ál., 2010).

Al comparar los resultados de la prueba diagnóstica y final (Figura 5), para el grupo experimental, se pudo notar una diferencia significativa teniendo en cuenta que la indagación fue la que mayor aumento obtuvo, ubicándose en nivel de desempeño alto. Por su parte, la explicación de fenómenos y uso comprensivo del conocimiento científico se ubicaron en nivel de desempeño básico.

Estos resultados son dicientes en cuanto a la implementación de la unidad didáctica, puesto que influyó hacia un aumento en el nivel de desempeño de las competencias científicas analizadas, la conducción hacia un aprendizaje significativo (Fernández, 2009), la construcción de conocimiento (Pessoa et ál., 1995) y contribuyó con la transformación de la acción educativa en el aula (Penzo et ál., 2010).

Para el grupo control no se observan diferencias comparando el resultado de la prueba diagnóstica y final (Figura 6), ubicándose en nivel de desempeño bajo. Esta situación podría deberse a que en este grado se llevó a cabo una enseñanza tradicional, confiriendo un rol pasivo a los estudiantes y desconociendo aquellos contenidos procedimentales y afectivos de trascendencia en el quehacer pedagógico, tal y como se sustenta con los planteamientos de Cajiao (2004), Tobón (2006), Travé et ál. (2006) y Zabalza (2012).

En otro sentido, en la Figura 7 se muestran los resultados del puntaje general para las competencias científicas teniendo en cuenta el género de los estudiantes. Los datos presentados en la Figura 7 permiten visualizar que no hay diferencias significativas de acuerdo con el género.

El uso de la prueba escrita para determinar el nivel de desempeño de competencias (en su sentido más amplio) es un indicativo de cómo los estudiantes son capaces de desenvolverse ante situaciones problémicas hipotéticas o reales. De allí que la OCDE y el ICFES empleen esta metodología para dar a conocer cómo está una determinada población en cuanto a las competencias que se deberían desarrollar a determinada edad.

No obstante, el aplicar pruebas escritas con ítems de selección múltiple con única respuesta no es suficiente para determinar el desarrollo de las competencias científicas, ya que, según Yus et ál. (2013), estas pruebas de lápiz y papel cobran significado en el contexto educativo si son contrastadas con otras herramientas que permitan una evaluación holística (Hurtado, 2012). Para el caso que atañe este estudio, se pudo hacer por medio de los instrumentos de recolección de información cualitativos (observación y registro en el diario de clase); los cuales permitieron registrar información que dichas pruebas no permiten.

En articulación con el planteamiento de Cañal (2012) acerca del empleo de estrategias que sean significativas, integradas y funcionales (diseñadas y aplicadas por el docente), la unidad didáctica cobró sentido en el aula, ya que las actividades permitieron que los estudiantes asumieran un rol activo en el proceso de enseñanza, aprendizaje y evaluación; lo que fue crucial no solo para lograr una mejora significativa en cuanto al desempeño arrojado en la prueba escrita final, sino también en cuanto al desarrollo de la competencia del trabajo en equipo, ya que fue posible registrarlo en la experiencia de campo (Borja y Arteta, 2015), permitiendo vislumbrar iniciativa, creatividad, responsabilidad y capacidad de interacción entre los miembros del equipo (Torrelles et ál., 2011).

Por medio de las actividades con que se intervino al grupo experimental, se puede mencionar que los estudiantes lograron un aumento significativo en el nivel de desempeño de las competencias científicas de acuerdo con el marco referencial propuesto por el Icfes (2018), ya que pudieron emplear el conocimiento como una forma de explicar situaciones problémicas del contexto, proponer alternativas de solución ante aquellas que así lo requirieron; en especial durante el trabajo realizado fuera del aula de clases, en las que, además, pudieron usar de forma sistemática los pasos del método científico y la reflexión permanente.

Al comparar estos resultados con los datos de la encuesta socioeconómica se puede precisar que, si bien las condiciones del entorno en el cual están inmersos los estudiantes puede influir negativa o positivamente en el rendimiento escolar y que en un comienzo pudieron considerarse como factores asociados al bajo nivel de desempeño obtenido en la prueba diagnóstica (Icfes, 2018), también el rol del docente actuó como una fuerza dinamizadora de los procesos educativos, cuya motivación y empatía con los estudiantes significó un impulso para que tomaran la decisión de asumir un rol activo (González et ál., 2009; Zúñiga et ál., 2011; Quiroga et ál., 2014; Flórez, 2015; Franco, 2015), quedando en evidencia gracias al incremento en el nivel de desempeño indicado en la prueba escrita final.