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La utilizacion de los mapas conceptuales en la ensenanza de biologia y su efecto sobre el dominio del proceso de fotosintesis en los estudiantes universitarios

ProQuest Dissertations and Theses, 2009
Dissertation
Author: Maria M Gonzalez Rivera
Abstract:
Se investigó el efecto de los mapas conceptuales sobre el dominio del proceso de fotosíntesis en estudiantes universitarios. La investigación utilizó dos estrategias: mapas conceptuales individuales y mapas conceptuales colaborativos, con el fin de investigar si existen diferencias significativas en el dominio del proceso de fotosíntesis. El análisis de los datos incluyó aspectos cualitativos y cuantitativos. Se desprende del estudio que el 80% de los estudiantes describen la utilización de los mapas conceptuales como una experiencia beneficiosa. El 70% de los estudiantes expresó que los mapas conceptuales son útiles en el aprendizaje del proceso de fotosíntesis y el 61% indicó que facilitan la comprensión de los conceptos. Los hallazgos más importantes del análisis cuantitativo indican que los estudiantes que utilizaron los mapas conceptuales mejoraron significativamente su desempeño en la posprueba global. Se utilizó la prueba Mann-Whitney para investigar si existían diferencias significativas en la posprueba y preprueba global, el valor de W = 1945.0, para un valor p de 0.00, lo cual establece diferencias significativas. Para determinar si existían diferencias significativas entre la posprueba y preprueba del grupo individual, se realizó la prueba nuevamente. El valor de W correspondió a 490.5, que es significativo, con un valor p de 0.00. Se concluye que existen diferencias significativas entre la ejecución de la posprueba y preprueba del grupo individual. Los datos proveen suficiente evidencia para sostener que los estudiantes que utilizaron la estrategia de mapas conceptuales individuales mejoraron el dominio del proceso de fotosíntesis significativamente. Se realizó nuevamente la prueba para los resultados de posprueba y preprueba del grupo colaborativo. El valor de W correspondió a 446 con un valor p de 0.00. Se concluyó que existen diferencias significativas entre la ejecución de la posprueba y preprueba del grupo colaborativo. Finalmente, se efectuó una prueba Mann-Whitney comparando la posprueba de ambos grupos. El valor de W fue de a 777, para un valor p de 0.2782. Aunque las puntuaciones de las pospruebas del grupo colaborativo fueron mayores que las puntuaciones de la posprueba del grupo individual, la diferencia no fue estadísticamente significativa.

LA UTILIZACIÓN DE MAPAS CONCEPTUALES EN LA ENSEÑANZA DE

BIOLOGÍA Y SU EFECTO SOBRE EL DOMINIO DEL PROCESO DE

FOTOSÍNTESIS EN LOS ESTUDIANTES UNIVERSITARIOS

por

María M. González Rivera

DISERTACIÓN

Presentada como Requisito para la Obtención del Grado

de Doctor en Educación

Escuela de Educación

Universidad del Turabo

Gurabo, Puerto Rico Mayo, 2009

UMI Number: 3397086

All rights reserved

INFORMATION TO ALL USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted.

In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted. Also, if material had to be removed, a note will indicate the deletion.

UMI 3397086 Copyright 2 010 by ProQuest LLC. All rights reserved. This edition of th e work is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.

ProQuest LLC 789 East Eisenhower Parkway P.O. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346

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UNIVERSIDAD DEL TURABO

CERTIFICACIÓN DE APROBACIÓN DE DISERTACIÓN

Esta disertación es aceptada como requisito parcial para la obtención del grado de doctor en Educación con especialidad en Currículo

de

María M. González Rivera

____________________________ _______________________ Eligio David Méndez Pagán, Ph. D. (día-mes-año) Director Comité de Disertación

____________________________ ________________________ Ángela Candelario Fernández, Ph. D. (día-mes-año) Miembro del Comité de Disertación

_____________________________ ________________________ Teresa Lipsett Ruiz, Ph. D. (día-mes-año) Miembro del Comité de Disertación

____________________________ ________________________ Juana A. Mendoza Claudio, Ph. D. (día-mes-año) Lector

____________________________ _______________________ Nydia Marini Bonilla, Ph. D. (día-mes-año) Lector

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©Copyright, 2009 María M González Rivera. All Rights Reserved.

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LA UTILIZACIÓN DE MAPAS CONCEPTUALES EN LA ENSEÑANZA DE

BIOLOGÍA Y SU EFECTO SOBRE EL DOMINIO DEL PROCESO DE

FOTOSÍNTESIS EN LOS ESTUDIANTES UNIVERSITARIOS

por

María M. González Rivera

Dr. Eligio David Méndez Pagán

Director del Comité de Disertación

Se investigó el efecto de los mapas conceptuales sobre el dominio del proceso de fotosíntesis en estudiantes universitarios. La investigación utilizó dos estrategias: mapas conceptuales individuales y mapas conceptuales colaborativos, con el fin de investigar si existen diferencias significativas en el dominio del proceso de fotosíntesis. El análisis de los datos incluyó aspectos cualitativos y cuantitativos. Se desprende del estudio que el 80% de los estudiantes describen la utilización de los mapas conceptuales como una experiencia beneficiosa. El 70% de los estudiantes expresó que los mapas conceptuales son útiles en el aprendizaje del proceso de fotosíntesis y el 61% indicó que facilitan la comprensión de los conceptos. Los hallazgos más importantes del análisis cuantitativo indican que los estudiantes que utilizaron los mapas conceptuales mejoraron significativamente su desempeño en la posprueba global. Se utilizó la prueba Mann- Whitney para investigar si existían diferencias significativas en la posprueba y preprueba global, el valor de W = 1945.0, para un valor p de 0.00, lo cual establece diferencias significativas. Para determinar si existían diferencias significativas entre la posprueba y

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preprueba del grupo individual, se realizó la prueba nuevamente. El valor de W correspondió a 490.5, que es significativo, con un valor p de 0.00. Se concluye que existen diferencias significativas entre la ejecución de la posprueba y preprueba del grupo individual. Los datos proveen suficiente evidencia para sostener que los estudiantes que utilizaron la estrategia de mapas conceptuales individuales mejoraron el dominio del proceso de fotosíntesis significativamente. Se realizó nuevamente la prueba para los resultados de posprueba y preprueba del grupo colaborativo. El valor de W correspondió a 446 con un valor p de 0.00. Se concluyó que existen diferencias significativas entre la ejecución de la posprueba y preprueba del grupo colaborativo. Finalmente, se efectuó una prueba Mann-Whitney comparando la posprueba de ambos grupos. El valor de W fue de a 777, para un valor p de 0.2782. Aunque las puntuaciones de las pospruebas del grupo colaborativo fueron mayores que las puntuaciones de la posprueba del grupo individual, la diferencia no fue estadísticamente significativa.

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RESUMÉ/CURRICULUM VITAE

María M. González Rivera

Candidata a Doctorado en Currículo, Enseñanza y Ambientes de Aprendizaje Concentración: Educación Especial

EXPERIENCIA PROFESIONAL

Universidad de Puerto Rico, en Humacao

1998-1999 Elaboración de Módulos Instruccionales de Biología para el Programa “School to Work” 2000-2001 Profesora de Biología para el Programa “Upward Bound”.

Universidad Interamericana de Fajardo

2000-2004 Maestra Cooperadora para estudiantes de práctica docente. 2005 Miembro del Comité Evaluador de Consejo de Acreditación de Escuelas

Escuela de la Comunidad Superior Petra Mercado

2007 Maestra de biología de escuela superior desde 1988 2008 hasta el presente

Humacao Community College

2007 Profesora de Biología 101

EDUCACIÓN

Universidad del Turabo. Gurabo, Puerto Rico

Candidata a Doctorado en Currículo, Enseñanza y Ambientes de Aprendizaje Concentración: Educación Especial Mayo, 2009 Universidad de Puerto Rico Recinto de Río Piedras Maestría en Educación con Concentración en Biología 1982 “Summa Cum Laude”

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Universidad de Puerto Rico

Recinto de Río Piedras Bachillerato en Educación con Concentración en Biología 1979 “Magna Cum Laude”

Maestra en Educación Secundaria Concentración en Biología

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Dedicatoria

Dedico este trabajo a las personas que me han apoyado constantemente en mis metas académicas. A mi familia, a mi esposo Pablo por su cariño y comprensión, a mis hijas Ana María y Olga Mari por su paciencia y palabras de aliento. A mis queridos padres que siempre me enseñaron que la mejor herencia es una educación de excelencia. Sobre todo gracias al Señor, que me ha fortalecido y guardado para completar esta meta académica.

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Agradecimiento Agradezco a todos los que me guiaron y apoyaron en este proceso. Por todo su esmero en ayudarme para alcanzar mis metas educativas. A mi amiga Sonia por su ayuda en momentos difíciles. A todos los que brindaron palabras de aliento. Mi agradecimiento al Programa Doctoral de la Universidad del Turabo que me ofreció la oportunidad de cumplir con esta meta académica. A todos mis profesores que contribuyeron en esta etapa de mi crecimiento profesional. Mi gratitud y respeto a la profesora Eva Cáceres, es usted una persona muy especial, gracias por su entrega, dedicación y compromiso con los procesos investigativos. Mil gracias también a mi Comité de Disertación, quienes me han guiado con dedicación y esmero durante este proceso; Dra. Ángela Candelario, Dra. Teresa Lipsett Ruiz, y en especial, al director de mi comité el Dr. Eligio David Méndez.

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Tabla de Contenido Páginas

Capítulo I .............................................................................................................................1 Introducción .............................................................................................................1 Planteamiento del problema .....................................................................................3 Formulación de hipótesis .........................................................................................5 Preguntas de investigación ......................................................................................6 Justificación .............................................................................................................6 Definición de términos .............................................................................................8 Marco teórico ...........................................................................................................9 Limitaciones del estudio .......................................................................................15 Capítulo II Revisión de Literatura ....................................................................................17 Introducción a la revisión de la literatura ..............................................................17 Los cambios en la educación .................................................................................17 Aprendizaje colaborativo .......................................................................................21 Mapas conceptuales ...............................................................................................29 Mapas conceptuales en la enseñanza de ciencias ..................................................37 La utilización de los mapas conceptuales en la enseñanza de Biología ................38 Estudios experimentales que sostienen la investigación…………………………40 Capítulo III Metodología ..................................................................................................48 Introducción de la metodología .............................................................................48 Descripción de la institución universitaria .............................................................48 Descripción del curso Introducción a las Ciencias Biológicas ..............................49 Perfil del estudiante de la institución .....................................................................50 Descripción de la muestra ......................................................................................51 Diseño de la investigación .....................................................................................51 Cuestionario para el perfil de la muestra ...............................................................52 Dispositivos de confiabilidad de los participantes .................................................53 Riesgos potenciales de la investigación para los participantes ..............................53 Beneficios potenciales de la investigación para los participantes .........................53 Procedimiento para consentimiento informado .....................................................54 Procedimiento para el estudio piloto......................................................................55 Descripción del instrumento utilizado en el estudio piloto y en la investigación ..56 Descripción del estudio piloto ...............................................................................57 Propósito del estudio piloto ...................................................................................59 Estudio piloto .........................................................................................................59 Perfil de la muestra del estudio piloto....................................................................59 Datos cualitativos del estudio piloto ......................................................................60 Datos cuantitativos del estudio piloto ....................................................................61 Resultados globales del estudio piloto .......................................................61 Comparación de resultados entre los dos tratamientos del estudio piloto .............64 Factores que pudieron impactar los resultados del estudio piloto .........................67 Modificaciones al análisis de los datos ..................................................................67 Descripción de la investigación .............................................................................68 Recopilación de datos de la investigación .............................................................69

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Capítulo IV Análisis y discusión de los resultados ...........................................................71 Resultados del perfil de la muestra de la investigación .........................................72 Descripción del análisis .........................................................................................73 Resultados cualitativos…………………………………………………………...75 Resultados cuantitativos………………………………………………………….81 Resultados globales ................................................................................................82 Comparación entre los tratamientos .......................................................................86 Capítulo V Conclusiones y recomendaciones del estudio ...............................................95 Conclusiones ..........................................................................................................95 Recomendaciones ..................................................................................................98 Referencias .......................................................................................................................100 Apéndices ............................................................................................................................. i A. Autorización del Decano.................................................................................. .ii B. Cuestionario para el perfil del estudiante ......................................................... iv C. Plantilla para información del perfil ................................................................ vi D. Formulario de consentimiento informado ...................................................... viii E. Consentimiento Informado del estudio piloto ..................................................... xiii F. Módulos de lecciones: Mapas conceptuales individuales ............................. xvii G. Módulos de lecciones: Mapas conceptuales colaborativos .......................... xxxi H. “Two-Tier Multiple Choice Instrument” (Haslam y Treagust) ...................... xlv I. Autorización de los autores del instrumento .................................................... lii J. Hoja de contestaciones preprueba ................................................................... liv K. Hoja de contestaciones posprueba ................................................................. lvii

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Lista de Tablas

Tabla Página

Tabla 1 Descripción del perfil del estudio piloto ..........................................................59 Tabla 2 Frases utilizadas con mayor frecuencia por los estudiantes en el estudio piloto ....................................................................................................60 Tabla 3 Resultados de la Prueba de Normalidad Anderson-Darling para los porcentajes de preprueba global.......................................................................62 Tabla 4 Resultados de la Prueba de Normalidad Anderson-Darling para los porcentajes de posprueba global .....................................................................63 Tabla 5 Frecuencias de las frases utilizadas por los estudiantes en la investigación ....77 Tabla 6 Nivel de satisfacción de los estudiantes de la investigación ............................78 Tabla 7 Utilidad de los mapas conceptuales en el proceso de aprendizaje ...................79 Tabla 8 Resultados descriptivos de preprueba y posprueba global ..........................…82 Tabla 9 Coeficiente de correlación de Spearman para preprueba y posprueba ............84 Tabla 10 Resultados prueba Mann-Whitney para preprueba y posprueba global ..........85 Tabla 11 Prueba Levene para varianzas iguales Grupo A y Grupo B ............................86 Tabla 12 Resultados de la prueba de Normalidad Anderson- Darling para preprueba y posprueba de los tratamientos… ..................................................87 Tabla 13 Resultados del coeficiente Spearman para preprueba y posprueba .................88 Tabla 14 Prueba Mann-Whitney para preprueba y posprueba Grupo A.........................89 Tabla 15 Coeficiente de correlación Spearman preprueba y posprueba Grupo B ..........89 Tabla 16 Prueba Mann-Whitney para preprueba y posprueba colaborativa (b) .............90 Tabla 17 Coeficiente de correlación de Spearman para posprueba Grupo A y Grupo B ............................................................................................................91 Tabla 18 Prueba Mann-Whitney para posprueba colaborativa (b) y posprueba individual (a) ....................................................................................................91

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Lista de Figuras

Figuras Páginas

Figura 1 Resultados globales de la preprueba y posprueba del estudio piloto ...............62 Figura 2 Resultados de preprueba y posprueba grupo individual (A) .............………...64 Figura 3 Resultados de preprueba y posprueba grupo colaborativo (b) .........................65 Figura 4 Resultado de preprueba y posprueba en los tres grupos de trabajo Colaborativo (B-1, B-2, B-3) ...........................................................................66 Figura 5 Prueba de normalidad para preprueba global ...................................................83 Figura 6 Prueba de normalidad para posprueba global ..................................................84

CAPÍTULO I Introducción Los mapas conceptuales se consideran una estrategia útil para el aprendizaje de los estudiantes (Shavelson, et al., 2002). Simplifican gráficamente, mostrando los conceptos y la relación entre ellos, comunican el significado, la comprensión y el análisis de las relaciones. Estos mapas han mostrado su efectividad ayudando al aprendiz a recordar, a analizar y a resolver problemas, proveyendo al maestro un diagrama de conceptos que ayude al estudiante a entender de forma holística y con mayor rapidez (Johnson, 1992). El enfoque cognitivo provee estructura al conocimiento mediante la creación de esquemas mentales que mejoran la capacidad de solucionar problemas (Brown, 2001). En su esencia, los mapas conceptuales proveen representaciones gráficas de conceptos, en un dominio específico de conocimiento, construidas de tal forma que las interrelaciones entre los conceptos son evidentes (Cañas, et al., 2000). Los mismos se desprenden de la teoría de Ausubel (1968) sobre el aprendizaje significativo. Su teoría está basada en el principio de que el factor más importante en el aprendizaje es el conocimiento previo del aprendiz (Akinsola, 1992). Los mapas conceptuales son diagramas que indican la interrelación entre conceptos y representan el dominio específico del conocimiento (Novak, 1990). Con la construcción y utilización de los mismos se logra un aprendizaje de los contenidos de manera constructivista y significativa (Pérez, 2005). El aprendizaje significativo planteado originalmente por Ausubel (1968) tiene sus principios dentro de la teoría cognitiva. La teoría está basada en un modelo constructivista de los procesos cognitivos

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humanos, y describe cómo el estudiante adquiere conceptos y cómo éstos se organizan en su estructura cognitiva (Cañas, et al., 2000). De acuerdo a Novak (1990b), los mapas conceptuales han mostrado ser una herramienta efectiva para promover el aprendizaje significativo. Al mismo tiempo facilitan la comprensión y asimilación de los contenidos debido a que representan las relaciones entre los diferentes conceptos (Rovira y Marcos, 2004). Los mapas conceptuales son una herramienta útil para conocer cómo el estudiante enlaza los conceptos y los representa en un esquema. Constituyen una estrategia útil con la que los maestros pueden mejorar el aprendizaje de los estudiantes. Ellos han demostrado su efectividad para mejorar el aprendizaje de conceptos en los estudiantes, ayudándolos a establecer conexiones entre las ideas (Rovira y Marcos, 2004). Los educadores que utilizan los mapas conceptuales pueden apreciar cómo los estudiantes entrelazan las ideas y los conceptos aprendidos, lo cual les permite corregir conceptos mal aprendidos. En la materia de Biología algunos temas resultan áridos para los estudiantes debido a que los conceptos pueden ser abstractos y a los alumnos se les hace difícil dominar los mismos (Akinsola, 1992). Se requiere mayor información respecto a cómo utilizar la estrategia de los mapas conceptuales de manera eficiente, facilitando el aprendizaje y profundizando en el dominio de conceptos y procesos en las ciencias. Brown (2003) utilizó la estrategia de los mapas conceptuales para mejorar el aprendizaje de los estudiantes de escuela superior en el proceso de fotosíntesis encontrando que los estudiantes mejoraron su aprendizaje.

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Planteamiento del problema La educación es una prioridad para cualquier país, el futuro de una nación depende en gran medida de la educación de sus ciudadanos. En los Estados Unidos de Norte América se han realizado esfuerzos enormes por mejorar los procesos educativos y hacer el aprendizaje más efectivo. A pesar de los intentos de desarrollar un sistema educativo más eficiente, los cambios logrados no son suficientes. El informe “A Stagnant Nation: Why American students are still at risk” (2008) explica que sin un vigoroso esfuerzo nacional de líderes que mejoren la educación, simplemente no se pueden vencer los obstáculos para realizar los cambios necesarios que promuevan un mejor desempeño educativo. Las familias, los educadores y las instituciones enfrentan el importante reto de promover el bienestar futuro de la sociedad (Hepworth, 2008). Según Cáceres (2008) todos estamos de acuerdo en que la educación debe responder a los cambios sociales, vivimos en una época de rápidos cambios sociales, es una era de grandes desarrollos científicos y tecnológicos creando mayor demanda por servicios educativos de excelencia. Los profesionales de la educación necesitan estrategias educativas efectivas que respondan a las demandas con un sistema educativo de alta eficiencia. En Puerto Rico la educación es de suma importancia y toda la sociedad reconoce que mejorar la educación es una prioridad. López (2006) expone que el estudiante debe recibir una educación que, junto a las demás instituciones sociales, contribuya a formar un puertorriqueño educado, capaz de entender la sociedad en que vive y de incorporarse en el proceso de cambio social. En Puerto Rico, al igual que en otros lugares del mundo, hay muchos insatisfechos con el sistema educativo y deben motivarse a grupos de

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expertos que puedan formular nuevas alternativas y estimular el que éstas se pongan en práctica y se evalúen adecuadamente (Cáceres, 2005). Los mapas conceptuales han mostrado ser una estrategia efectiva para promover el aprendizaje durante los pasados veinte años (Brown, 2003). De acuerdo a Schmid y Telaro (1990), la Biología es difícil para enseñar porque envuelve conceptos específicos que tienen relaciones complejas y utiliza un vocabulario que a los estudiantes no les es familiar. Uno de los procesos que resulta más complejo para que el estudiante aprenda es el proceso de fotosíntesis (Schmid y Telaro, 1990 y Brown, 2000). El estudio, que a través de este trabajo se presenta, tuvo el objetivo de investigar si los mapas conceptuales son una estrategia de aprendizaje que asiste o ayuda a estudiantes universitarios a mejorar el dominio del proceso de fotosíntesis. La investigación se realizó con una muestra de estudiantes matriculados en un curso de biología básico denominado Introducción a las Ciencias Biológicas (conocido como Biología 101). La autora empleó la estrategia de utilización de mapas conceptuales con el propósito de comprobar si existen diferencias significativas entre la ejecución de la preprueba y posprueba de los estudiantes que utilizaron mapas conceptuales durante el estudio de la unidad de fotosíntesis. La estrategia de los mapas conceptuales se utilizó de manera individual en una sección de estudiantes matriculados en ese curso, y mapas conceptuales de manera colaborativa se utilizaron en otra sección de estudiantes. La dinámica que ocurre entre los estudiantes que trabajan en grupos colaborativos en los cuales interactúan e intercambian impresiones no sucede cuando los estudiantes trabajan de manera individual. Hepworth (2008) señala que las destrezas del trabajo colaborativo son beneficiosas a lo largo de

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toda la vida. Sousa (2002) indica que al trabajar juntos, los estudiantes deben hacerse preguntas mutuamente, para resumir puntos importantes y clarificar cualquier duda que no hayan entendido. Este estudio estuvo dirigido también a comparar el desempeño de los estudiantes de ambos grupos, para determinar si existen diferencias significativas en el dominio del proceso de fotosíntesis entre los estudiantes que realizan mapas conceptuales individuales y los que realizan los mapas en grupos colaborativos. Para propósitos de esta investigación, se entiende por dominio, el que los estudiantes aprendan el proceso de fotosíntesis. Formulación de hipótesis Este estudio se guió por dos hipótesis, las hipótesis están planteadas como hipótesis nulas. La primera hipótesis es: No existe relación entre la utilización de los mapas conceptuales, ya sea individual o colaborativamente, y el dominio del proceso de fotosíntesis en los estudiantes. La segunda hipótesis propuesta es: No existen diferencias significativas en el dominio del proceso de fotosíntesis entre los estudiantes que utilizan la estrategia de mapas conceptuales individuales y los que utilizan mapas conceptuales de manera colaborativa. Esta investigación sugiere la presencia de posibles relaciones de causalidad entre las variables y cómo se dan las mismas. Las variables de la investigación son: el uso de los mapas conceptuales y el efecto de la utilización de éstos sobre el dominio del proceso de fotosíntesis. También se auscultó si existen diferencias significativas en la utilización de mapas conceptuales individuales o en grupos colaborativos.

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La variable dependiente es el dominio del proceso de fotosíntesis. El dominio del proceso se evaluó mediante una preprueba y posprueba. La variable independiente es el tratamiento que se efectúa para observar si ocurre algún cambio significativo en esta investigación; para fines de este estudio ha sido identificada como la utilización de los mapas conceptuales. Preguntas de investigación Las preguntas que se propusieron para realizar o guiar esta investigación fueron las que se exponen a continuación: ¿Existe relación entre la utilización de mapas conceptuales y el dominio del proceso de fotosíntesis en los estudiantes? ¿Existen diferencias significativas en el dominio del proceso de fotosíntesis entre los estudiantes que utilizan mapas conceptuales de manera colaborativa y los que los utilizan de manera individual? Justificación En Puerto Rico es necesario realizar proyectos investigativos debidamente documentados sobre las estrategias que ayudan a mejorar el aprovechamiento académico de los estudiantes (Claudio, 2003). Es sumamente importante levantar datos específicos sobre cómo mejorar el proceso de enseñanza aprendizaje. La investigación arroja luz respecto a la efectividad de los mapas conceptuales en el aprendizaje de Biología trabajando con uno de los procesos más difíciles de asimilar por los estudiantes, que es el proceso de fotosíntesis. Para la investigación se seleccionó el proceso de fotosíntesis ya que es complejo para los alumnos y este puede presentar dificultades para su aprendizaje.

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Existe una diferencia entre lo que los estudiantes deben aprender sobre la materia de Biología y lo que realmente logran dominar. Los esfuerzos que se han realizado para mejorar el aprendizaje en Biología han sido encaminados principalmente hacia mejorar el currículo, pero esos esfuerzos han impactado muy poco al proceso de aprendizaje que imparten los profesores (“A Stagnant Nation”, 2008). Los informes presentados por “Koret Task Force” (2003) indican que a pesar de invertir durante veinte años esfuerzos y fondos en la enseñanza, los mismos no han tenido un gran impacto en la misma. En el área de las ciencias y matemáticas, el informe señala grandes deficiencias en el aprendizaje de los estudiantes. Estos problemas repercuten en su desempeño académico y en su carrera universitaria. Elaborar mapas conceptuales de manera individual o de manera colaborativa podría ayudar a los estudiantes a mejorar el dominio de conceptos complejos en los cursos de Biología. Existe una necesidad de realizar estudios investigativos que evidencien estas ideas en los grupos profesionales de la educación tales como, profesores, estudiantes de escuela y estudiantes universitarios (Fraenkel y Wallen, 2006). Otros aspectos importantes que se deben investigar son el desarrollar mapas de manera colaborativa para facilitar el dominio del proceso de fotosíntesis en estudiantes universitarios y cómo el mismo se compara con el dominio de los estudiantes que utilizan mapas conceptuales de manera individual. La investigación pretende arrojar luz respecto a estrategias educativas que beneficien el aprendizaje de los estudiantes. Los educadores deben investigar cuáles son las estrategias educativas efectivas que redundan en beneficio de la enseñanza y el aprendizaje de los estudiantes. Es responsabilidad de los educadores

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reflexionar sobre sus prácticas educativas, de modo que puedan determinar en qué medida esas prácticas responden al estudiante y facilitan su preparación para el futuro (Ramos, 2002). Definición de términos Las definiciones o términos operacionales que se describen a continuación son esenciales para entender correctamente el contexto de la investigación. Aprendizaje: Resulta de una experiencia de entendimiento que se traduce en conocimientos que el individuo adquiere (Rodríguez, 2001). Aprendizaje colaborativo: Se refiere al aprendizaje activo en el cual el estudiante y el maestro construyen cooperativamente un modelo explícito de conocimiento (Ausubel, Novak y Hanesian, 1978). Aprendizaje individual: Es el tipo de aprendizaje en el cual cada alumno tiene la responsabilidad de su desempeño educativo (Lindauer y Petrie, 1997). Biología: “Estudio científico de la vida” (Starr y Taggart, 2004, p. 3). Constructivismo: “Es la teoría basada en un enfoque cognitivo que concibe el aprendizaje como un proceso de interacción en el cual la persona asimila nuevas experiencias y las integra a experiencias previas.” (Vera, 2004, p. 51). Dominio del proceso de fotosíntesis: Para esta investigación, significa que los estudiantes aprendan este proceso mediante el uso de mapas conceptuales. Una diferencia positiva entre la preprueba y la posprueba indica que hubo una diferencia significativa en el aprendizaje del proceso (Brown, 2003). Estrategia de enseñanza: Se define como un recurso para la educación basado en técnicas y métodos orientados al logro de objetivos específicos (Rodríguez, 2003).

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Fotosíntesis: Es el proceso mediante el cual los organismos autótrofos producen azúcares simples utilizando agua y dióxido de carbono; necesitan, además, la energía que absorben de la luz solar mediante el pigmento conocido como clorofila (el oxígeno es uno de los productos resultantes). (Biggs, 2002b). Mapa conceptual: “Es un diagrama mediante el cual se organizan gráficamente la amplitud y la relación entre conceptos generales y específicos, reflejando a la vez la organización jerárquica entre éstos.” (Vera, 2004, p. 70) Marco teórico El aprendizaje es complejo, los resultados del aprendizaje son a menudo observables en la ejecución de la persona, como consecuencia se han desarrollado diversas teorías que intentan explicarlo (Ocasio, 2003). Las teorías cognitivas hacen énfasis en la adquisición del conocimiento y en las estructuras cognitivas o mentales, se concentran en los procesos mentales de información. La adquisición del conocimiento requiere el ensayo, la codificación y el almacenamiento de información nueva con información que ha sido guardada en la memoria (Ocasio, 2003). David Ausubel (Ausubel, et al., 1978) desarrolló la teoría del aprendizaje significativo, su teoría cognitiva plantea que el aprendizaje memorístico, (simplemente memorizar) contribuye muy poco a construir la estructura de conocimiento de una persona (Novak y Cañas, 2004). Ausubel y sus colaboradores (Ausubel, et al., 1978, p. 159) señalan: “El aprendizaje significativo resulta cuando nueva información es adquirida mediante un esfuerzo deliberado de parte del aprendiz por ligar la información nueva con conceptos o preposiciones relevantes preexistentes en la estructura cognitiva del aprendiz.” El aprendizaje significativo requiere un esfuerzo deliberado por parte de los alumnos para

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relacionar el nuevo conocimiento con los conceptos relevantes que ya poseen (Novak y Gowin, 1988). El origen de los mapas conceptuales como instrumentos de aprendizaje se deriva del modelo de organizador por adelantado (Vera, 2004), de David P. Ausubel (1960). El modelo de organizar por adelantado tiene el propósito de ayudar a los estudiantes a organizar el material y también a facilitar en ellos el aprendizaje con significado, que los estudiantes puedan a través del mismo entender mejor el contenido de la información y no limitarse a la memorización (Vera, 2004). Para facilitar el proceso, tanto el profesor como el estudiante deben conocer el punto de partida conceptual si desean avanzar de un modo más eficiente en el aprendizaje significativo (Novak y Gowin, 1988). Los mapas conceptuales fueron ideados por Joseph Novak (1977) en la Universidad de Cornell para poner en práctica el modelo de aprendizaje significativo de Ausubel (Novak y Cañas, 2004). A pesar de la aclaración sobre los aspectos teóricos del aprendizaje significativo, de acuerdo a Novak y Gowin (1988), Ausubel no proporcionó a los educadores instrumentos simples y funcionales para ayudar a identificar lo que el estudiante ya conoce. Plantean estos autores que este instrumento educativo que son los mapas conceptuales, se ha desarrollado especialmente para establecer comunicación con la estructura cognitiva del alumno y para exteriorizar lo que éste ya sabe, de forma tal que quede a la vista. Tienen como propósito representar relaciones significativas entre conceptos en forma de preposiciones. Una preposición consta de dos o más términos conceptuales unidos por palabras para formar una unidad semántica (Novak y Gowin, 1988). Novak y otros colaboradores (1983) demostraron mediante estudios cómo los mapas conceptuales ponen en práctica los principios de la teoría de Ausubel.

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El mapa conceptual es una estrategia que se compone de un diagrama en el cual el estudiante organiza gráficamente la amplitud de un concepto. Se puede indicar que el propósito de un mapa conceptual es organizar mentalmente la extensión y profundidad que se tiene sobre un concepto (Rodríguez, 2003). Posee una estructura organizada por niveles presentando una jerarquía que va del concepto general al más específico. Es una de las estrategias más útiles para fomentar el desarrollo de destrezas de pensamiento al facilitar la comprensión de ideas con sus interacciones lógicas entre conceptos e ideas generales y específicas (Vera, 2004). Una vez que se ha completado una tarea de aprendizaje, los mapas conceptuales proporcionan un resumen esquemático de todo lo que se ha aprendido (Novak y Gowin, 1998). Cuando se participa directamente en una situación o ambiente, el aprendizaje es más efectivo, de esta manera se da mayor importancia a los procesos que al contenido (Vera, 2004). El constructivismo visualiza el proceso de aprendizaje como uno dinámico en el cual el aprendiz participa activamente. Jerome Bruner es conocido como uno de los prominentes filósofos constructivistas (Qais, et al., 2007). Ocasio (2003, p. 25) expone: “el enfoque constructivista tiene sus orígenes en Jerome Bruner y Jean Piaget en sus estudios sobre el desarrollo cognitivo del ser humano”. Takaya (2008) expone la importancia de Jerome Bruner desde los años sesenta hasta los ochenta, la influencia de su teoría y las implicaciones de ella para el currículo. De acuerdo con los principios de Bruner los estudiantes desarrollan destrezas de pensamiento y razonamiento aplicándolas a la vida real (Boulware y Crow, 2008). Bruner definió el descubrimiento como la manera de obtener conocimiento para uno mismo y recalca que los estudiantes deben descubrir por sí mismos lo que necesitan aprender (Ocasio, 2003). El enfoque constructivista enfatiza la construcción de nuevo conocimiento y

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de nuevas maneras de pensar mediante la exploración y la manipulación activa de objetos e ideas, tanto abstractas como concretas (Cañas, et al., 2000). “El constructivismo es la teoría basada en el enfoque cognitivo que concibe el aprendizaje como un proceso que resulta de una interacción entre el medio ambiente y en el que la persona asimila nuevas experiencias y las integra con sus experiencias previas.” (Vera, 2004, p. 51). LeFrancois (2001) explica que el aprendizaje no se trata de que el estudiante descubra reglas lógicas preestablecidas que gobiernen su comprensión del mundo, sino de que las construyan. Smith (1993) añade que el nombre del constructivismo es aplicado para hacer referencia a las teorías de Piaget y Bruner. De acuerdo a Driver, Asoko, Leach, Mortimer y Scott (1994, p. 5) el constructivismo es: “La idea de que el conocimiento no se transmite, sino que debe construirse mediante la actividad mental de los estudiantes en el sostén de las posturas contemporáneas.” En la visión constructivista, el aprendizaje se fundamenta en la solución de problemas, en el descubrimiento personal, que el estudiante se perciba como un aprendiz activo (Ramos, 2002). Ocasio (2003, p. 25), explica: “En el aprendizaje por descubrimiento se beneficia al estudiante de dos maneras; se fortalece el poder intelectual, la motivación extrínseca e intrínseca y se desarrollan las destrezas efectivas para la solución de problemas”. El aprendizaje colaborativo es una actividad en la cual los estudiantes y probablemente los maestros, construyen cooperativamente el conocimiento (Ausubel, Novak y Hanesian, 1978). Los estudiantes se benefician del trabajo en grupos de muchas maneras, se envuelven activamente en el proceso de aprendizaje, reciben de inmediato retro comunicación, y le da a los estudiantes la oportunidad de desarrollar destrezas interpersonales y de grupo (Michaelsen, 1983).

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El aprendizaje colaborativo es la instancia de aprendizaje que se concreta mediante la participación de dos o más individuos en la búsqueda de información, o en la exploración para lograr una mejor comprensión o entendimiento de un concepto, problema o situación (Scagnoli, 2005). El aprendizaje colaborativo es una estrategia de enseñanza que tiene el potencial de aumentar el desempeño y el éxito de los alumnos (Lindauer y Petrie, 1997). El aprendizaje colaborativo tiene sus bases en el constructivismo; uno de sus mayores precursores es Jean Piaget (Ramos, et al., 2005). Piaget et al. (1970) indica que el medio se va haciendo cada vez más complejo y la experimentación más difícil; es el tipo de situación en que el conocimiento del sujeto es modificado por el objeto que estudia y entonces ocurren interacciones. Piaget sostiene que la elaboración cognitiva es un proceso largo, gradual y prolongado que se construye progresivamente (Alilano, 2000). De acuerdo a este autor, una de las mayores aportaciones de Piaget a la educación es que los seres humanos somos procesadores activos, no recibimos pasivamente la información. Vigotsky es considerado el precursor del construccionismo social y a partir de él, se han desarrollado diversas concepciones sociales sobre el aprendizaje (Ramos, et al., 2005). Para Vigotsky el sujeto es un ser eminentemente social, por lo cual la escuela debe promover el desarrollo sociocultural y cognitivo del alumno (Alilano, 2000). Él supone que el alumno aprende eficazmente cuando lo hace en un contexto de colaboración e intercambio con sus compañeros. El aprendizaje colaborativo hace referencia a metodologías de aprendizaje que surgen a partir de la colaboración con grupos que comparten espacios de discusión para obtener información o para realizar trabajos en equipo (Alilano, 2000).

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Abstract: Se investigó el efecto de los mapas conceptuales sobre el dominio del proceso de fotosíntesis en estudiantes universitarios. La investigación utilizó dos estrategias: mapas conceptuales individuales y mapas conceptuales colaborativos, con el fin de investigar si existen diferencias significativas en el dominio del proceso de fotosíntesis. El análisis de los datos incluyó aspectos cualitativos y cuantitativos. Se desprende del estudio que el 80% de los estudiantes describen la utilización de los mapas conceptuales como una experiencia beneficiosa. El 70% de los estudiantes expresó que los mapas conceptuales son útiles en el aprendizaje del proceso de fotosíntesis y el 61% indicó que facilitan la comprensión de los conceptos. Los hallazgos más importantes del análisis cuantitativo indican que los estudiantes que utilizaron los mapas conceptuales mejoraron significativamente su desempeño en la posprueba global. Se utilizó la prueba Mann-Whitney para investigar si existían diferencias significativas en la posprueba y preprueba global, el valor de W = 1945.0, para un valor p de 0.00, lo cual establece diferencias significativas. Para determinar si existían diferencias significativas entre la posprueba y preprueba del grupo individual, se realizó la prueba nuevamente. El valor de W correspondió a 490.5, que es significativo, con un valor p de 0.00. Se concluye que existen diferencias significativas entre la ejecución de la posprueba y preprueba del grupo individual. Los datos proveen suficiente evidencia para sostener que los estudiantes que utilizaron la estrategia de mapas conceptuales individuales mejoraron el dominio del proceso de fotosíntesis significativamente. Se realizó nuevamente la prueba para los resultados de posprueba y preprueba del grupo colaborativo. El valor de W correspondió a 446 con un valor p de 0.00. Se concluyó que existen diferencias significativas entre la ejecución de la posprueba y preprueba del grupo colaborativo. Finalmente, se efectuó una prueba Mann-Whitney comparando la posprueba de ambos grupos. El valor de W fue de a 777, para un valor p de 0.2782. Aunque las puntuaciones de las pospruebas del grupo colaborativo fueron mayores que las puntuaciones de la posprueba del grupo individual, la diferencia no fue estadísticamente significativa.