Investigación Basada en el Diseño: Integración de TIC para la enseñanza de las matemáticas
Andrés Vázquez Faustino
Universidad Pedagógica Nacional Unidad 241
Orcid: 0000-0001-8616-8741
Recibido: 2 de diciembre de 2020
Aceptado: 28 de diciembre de 2020
Resumen
El artículo expone resultados de una investigación desde el proyecto FOMIX SLP-2018-02-01-70103 “La robótica y las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) en la enseñanza y aprendizaje de ciencias y matemáticas: Estrategias didácticas educativas para educación básica y media superior en S.L.P”. Uno de los problemas de investigación fue indagar acerca de cómo los profesores usan las TIC para enseñar matemáticas y ciencias. La metodología de la Investigación Basada en el Diseño (IBD) enmarcó el trabajo de campo mediante un ciclo iterativo de un taller de diseño de estrategias didácticas por un equipo interdisciplinario de profesores de preescolar, primaria, secundaria y media superior; ingenieros en sistemas computacionales, mecatrónica, eléctrica y electrónica; profesores de la UPN Unidad 241 y especialistas en la enseñanza de las ciencias y las matemáticas. Se muestran resultados de cómo el conocimiento tecnológico, pedagógico y de contenido (TPACK) en combinación con las interacciones entre los profesores de educación básica y los especialistas, reditúan en el proceso de integración de las TIC en la práctica docente. Los resultados arrojaron evidencias que sugieren que el TPACK, redunda en un cambio de paradigma en el uso que los profesores les dan a las tecnologías en la enseñanza de las matemáticas y las ciencias.
Palabras clave: investigación basada en el diseño, enseñanza de las matemáticas, Tecnologías de la Información y Comunicación.
Abstract
The article presents the results of an investigation from the FOMIX project SLP-2018-02-01-70103 “Robotics and Information and Communication Technologies (ICT) in the teaching and learning of science and mathematics: Educational didactic strategies for education basic and upper average in SLP ”. One of the research problems was to inquire about how teachers use ICT to teach math and science. The Design Based Research (IBD) methodology framed the field work through an iterative cycle of a workshop for the design of didactic strategies by an interdisciplinary team of preschool, primary, secondary and upper secondary teachers; engineers in computer systems, mechatronics, electrical and electronics; UPN Unit 241´s teachers and specialists in science and mathematics teaching. Results are shown of how technological, pedagogical and content knowledge (TPACK) in combination with the interactions between basic education teachers and specialists, pay off in the process of integrating ICT in teaching practice. The results yielded evidence that suggests that the TPACK results in a paradigm shift in the use that teachers give to technologies in the teaching of mathematics and science.
Keywords: design-based research, mathematics teaching, Information and Communication Technologies.
Introducción
Desde que las TIC han incursionado en diversos ámbitos, entre ellos el educativo, se ha querido promover su uso en las aulas para mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje. De tal forma que hay un gran interés en incidir desde el desarrollo profesional de los profesores de educación básica para que integren las TIC en su práctica docente. La apuesta de la presente investigación fue hacerlo en colaboración con los profesores frente a grupo, para conocer cuáles son las necesidades de uso que tienen y cómo su participación en el diseño de las estrategias didácticas en colaboración con especialistas, resulte elemento clave para promover la integración de las TIC en el aula.
Se observó cómo la interacción entre los profesores permitió analizar las prácticas de colaboración y su relación en la forma de cómo integrar las TIC en su práctica docente. Cabe señalar que para realizar lo anterior, las estrategias didácticas resultaron un dispositivo que funcionó tanto para la parte formativa docente, como para responder a las preguntas de investigación acerca de la integración de TIC. Además, fue un producto entregable a las escuelas que participan en el proyecto.
Este artículo se centra en describir de qué forma la IBD permite indagar acerca de cómo el Conocimiento Didáctico del Contenido (CDC) se posiciona como el eje rector en el diseño y la implementación de estrategias didácticas por parte de los profesores de primaria y especialistas. Se observó mediante la IBD cómo se logró habilitar conocimientos para promover en la planeación, un proceso adecuado de selección de recursos tecnológicos, pedagógicos y de contenidos, de manera tal que, también contribuya al desarrollo profesional de los profesores. Además, enfocó en identificar qué elementos surgen desde la reflexión de los docentes sobre su práctica en la integración de las TIC, para propiciar procesos de producción de conocimiento y cambio.
El fundamento teórico se centró en abordar elementos del desarrollo profesional docente y el acercamiento del marco teórico TPACK, (Koehler y Mishra, 2008).
El trabajo de campo se realizó a partir de la perspectiva metodológica de la IBD. Con base en esta metodología y a las necesidades de la propia investigación, se desarrolló un taller con un ciclo iterativo de diseño, implementación y análisis. A través de éste dispositivo formativo y de exploración, se han reunido datos para conocer las necesidades propias que tienen los profesores para integrar las TIC en la enseñanza de las ciencias y las matemáticas.
Se muestran resultados en cuanto al proceso de cultivo de una comunidad de práctica desarrollada por los profesores participantes en colaboración con los especialistas. En conclusión, los resultados muestran desde un análisis exhaustivo, las prácticas de integración de TIC por parte de profesores de educación básica en conjunto con los especialistas, en un espacio de desarrollo profesional realizado en las instalaciones de la UPN Unidad 241, en colaboración con el Instituto Tecnológico Superior de S.L.P. y la empresa Integra Automation, S.A. de C.V. quien es la representante legal ante el proyecto FOMIX.
Desarrollo
El uso de las TIC en educación en México ha sido un reto que se ha enfrentado desde la década de 1960 con la llegada de las telesecundarias. Después, la implementación, específicamente en escuelas de educación básica públicas, se ha realizado de manera sistemática y centralizada por parte del gobierno federal desde hace tres décadas a través de proyectos nacionales, tales como el programa de Computación Electrónica para la Educación Básica (COEEBA), los Programas Red escolar y Edusat, Enciclomedia y Habilidades Digitales para Todos (HDT), entre otros. Programas que han dejado la base para considerar que los profesores ya cuentan con una primera experiencia en el uso de TIC en sus escuelas.
Estas propuestas, generalmente se han enfocado en proveer a las escuelas de equipos de cómputo, infraestructura de redes informáticas, conectividad a Internet y equipos de cómputo personalizados. No obstante, sus estrategias formativas dirigidas a los profesores en estos proyectos, han tenido carencias al centrar la capacitación en la parte tecnológica y con menor atención en las partes pedagógica y de contenidos. Este énfasis dado generalmente al aspecto tecnológico ha resultado en un problema, los profesores sólo adquieren conocimientos básicos en informática, sin promover una estrategia sostenible de integración de las TIC con referencia a elementos de su práctica docente, como la adaptación pedagógica y la forma en la que representan los contenidos programáticos mediante dichas tecnologías ante los alumnos.
De acuerdo con diversas investigaciones sobre las TIC en el aula (Hoyles & Noss, 2006; Sánchez, 2006; Llinares, 2008), consideró como importante recuperar el nuevo paradigma que sostienen Hoyles y Noss (2006), para promover en las instituciones una cultura del desarrollo profesional docente que favorezca el desarrollo de actividades en entornos de aprendizaje situados y mediados por TIC, en los que la participación y colaboración entre los profesores promueva y facilite acciones en favor de la integración de las TIC en la práctica docente.
Precisamente, el problema de investigación radicó en comprender cómo el proceso de integración de TIC en la práctica docente, específicamente en la enseñanza de las ciencias y las matemáticas, puede verse favorecido mediante un espacio de desarrollo profesional, con fundamento en: el conocimiento didáctico del contenido y el conocimiento tecnológico, que, mediante la IBD, nos lleve a la construcción de estrategias didácticas para la enseñanza de las ciencias y matemáticas con el apoyo de la robótica, programación y TIC.
Según Koehler y Mishra (2008) para que el profesor participe de una nueva práctica docente basada en el uso de las TIC, necesita no sólo poseer el conocimiento pedagógico y de contenidos específicos requeridos por su función docente, sino estar acorde a las necesidades sociales de formación y a la complejidad que representa la integración de las tecnologías digitales en el aula, y así tener mayores posibilidades de aprovechar las potencialidades de uso didáctico que las tecnologías tienen.
En este sentido, y con referencia a lo que sostiene Imbernón (1998), el proceso de desarrollo profesional reúne como base la generación y desarrollo de conocimiento pedagógico experiencial, teórico y práctico, los cuales se consideraron en esta investigación como elementos necesarios para que se sustente el proceso de integración de las TIC desde un enfoque centrado en la participación de los profesores en la planeación y mejora de su práctica y la de sus pares desde su propio centro de trabajo.
Los vínculos sociales y culturales que se dan entre los profesores, facilitan los procesos de construcción de conocimiento referentes a los aspectos tanto de contenidos como pedagógicos necesarios, (Planas, 2006).
En el proyecto, se ubicó la participación de los profesores desde una interacción entre pares, como un elemento posibilitador para permear la integración de las TIC en su práctica docente, desde una construcción de una práctica con significado social. Para los fines de esta investigación, se adoptó el concepto de práctica docente descrito por Fierro, Fortoul y Rosas (2008) como:
Una praxis social, objetiva e intencional en la que intervienen los significados, las percepciones y las acciones de los agentes implicados en el proceso –maestros, alumnos, autoridades educativas y padres de familia-, así como los aspectos político-institucionales, administrativos y normativos que, según el proyecto educativo de cada país, delimitan la función del maestro (p.21).
Comprender teóricamente el proceso de desarrollo profesional para integrar las TIC en el aula implica el rompimiento de una falsa dicotomía entre la pedagogía y la tecnología, pues el profesorado requiere de estar consciente de las necesidades tecnológicas, pedagógicas, de contenido y aquello concerniente a los aspectos sociales y culturales del profesor y no sólo privilegiar la certificación en conocimientos y habilidades que se enfocan más en situaciones específicas de tecnología (Koehler & Mishra, 2005) como ha venido sucediendo con las propuestas de implementación de TIC en la educación básica en México.
El proceso de integrar las TIC en la enseñanza de las ciencias y las matemáticas en educación básica, ha implicado una serie de factores como: la forma de abordar los contenidos y adaptarlos al formato de las TIC, los problemas sociales y contextuales que no precisamente son apoyados por las instancias institucionales, la falta de experiencia en el uso de las tecnologías por parte de los profesores, aunado a carencias para la enseñanza de las matemáticas y las ciencias.
En este sentido, la perspectiva teórica se centró en el marco TPACK como referente para analizar la integración de las TIC en el aula, a partir del diseño de estrategias didácticas. El modelo teórico TPACK hace referencia a una forma de conocer cómo el proceso de enseñanza efectiva se puede basar en la organización e integración de conocimientos que incluyen o contemplan a los estudiantes, a los profesores y al contenido específico, al incorporar un nuevo componente que es el conocimiento tecnológico.
El marco TPACK, se fundamenta en la noción de Shulman (1986) del conocimiento de contenido pedagógico. Esta investigación se apoyó en estos dominios y subdominios del conocimiento para la enseñanza para intentar establecer la relación entre el sentido pedagógico de las estrategias didácticas en el taller, y el vínculo entre las TIC, la robótica y la programación, así como con los contenidos de ciencias y matemáticas a tratar.
Estrategias didácticas para la enseñanza de las ciencias y las matemáticas
El marco TPACK no se limita a un enfoque específico de enseñanza, de aprendizaje o de uso de la tecnología al integrarla en el aula, por el contrario, puede ser un modelo útil para el desarrollo profesional docente, al ser flexible e incluyente en los estilos y enfoques de enseñanza que cada profesor pueda tener.
Se considera que el marco TPACK posibilita al profesor una guía de cómo seleccionar contenidos matemáticos, las tecnologías adecuadas para su enseñanza y la forma en la que se sugiere el abordaje con los alumnos (Harris et al., 2009). Lo anterior con base en las prácticas de colaboración que permitan el diseño de actividades que involucren tanto la flexibilidad curricular, así como un fomento en la selección de las tecnologías digitales dependiendo de las necesidades de conocimiento para la enseñanza, percibido por los profesores con respecto a sus alumnos y con base en el currículum y el contexto.
De esta forma, los profesores diseñaron estrategias con una estructura comprendida de “segmentos de actividad” (Harris et al., 2009, p. 404), a su vez, dichos segmentos pudieron ser partes de una lección, en las cuales cada uno tuvo un enfoque particular, configuración, participantes, materiales, tiempo de duración, niveles cognitivos y de involucramiento de los estudiantes. Después, la estrategia estructurada combinó segmentos de la actividad, reconocibles y utilizados por los profesores para planear su clase.
Al considerar lo anterior y en los resultados obtenidos por esta investigación, se sostiene que el nivel de desarrollo de las estrategias didácticas, no queda en el nivel de la actividad, como en la mayoría de los cursos de formación o capacitación docente se da, sino que se llega a un nivel de acción, en donde se desglosan tres dimensiones: el contenido a tratar, la forma de enseñar que corresponde a la parte pedagógica, y la tecnología a usar para enseñar los contenidos. Es desde este nivel de diseño instruccional que los profesores tuvieron que establecer cómo enseñar ciertos contenidos con el apoyo de las tecnologías.
La investigación basada en el diseño: ciclo de diseño y mejora
Para estudiar la integración de las TIC en educación, la IBD se posiciona como una alternativa de investigación en la que se atienden complejas relaciones surgidas en diversos contextos (Wang & Hannafin, 2005). Esta metodología se empleó con el fin de indagar problemáticas que involucren a diferentes actores educativos y sus contextos (Koehler & Mishra, 2006; MacDonald, 2008). Es desde esta perspectiva metodológica que, de acuerdo a los autores, se posibilita el diseño y aplicación de herramientas de investigación para acercar la teoría y la práctica.
Por lo anterior, se seleccionó la IBD para realizar este trabajo, porque se comparte su postulado sobre generar relaciones entre la investigación, el diseño y la ingeniería (Wang & Hannafin, 2005). Además, hay evidencias que la muestran como un método útil en las investigaciones acerca de la didáctica de las matemáticas y de las ciencias (Kelly, 2003). Los autores Wang y Hannafin (2005) la definen como:
Sistemática pero flexible, destinada a mejorar las prácticas educativas a través del análisis iterativo, diseño, desarrollo y puesta en práctica, basada en la colaboración entre investigadores y profesionales en entornos del mundo real, y que lleva a los principios y teorías de diseño contextualmente sensibles (p. 6).
De acuerdo con MacDonald (2008), en una revisión que hace de la literatura especializada, comenta que, la IBD posibilita la investigación de la integración de TIC en el aula y sugiere que este proceso se produce cuando se atienden las necesidades de los profesores de forma integral, mediante el desarrollo de prácticas de colaboración entre profesionales.
La investigación se realizó contemplando: un diagnóstico de la problemática que los profesores tienen al enseñar matemáticas y ciencias en los diferentes niveles educativos. En esta fase diagnóstica también se recogieron datos que dieron cuenta de la forma en la que los profesores están utilizando las tecnologías digitales en su práctica de enseñar ciencias y matemáticas. Para el trabajo de campo se instrumentaron dos escenarios, el primero lo comprendió el diagnóstico en escuelas de los niveles educativos de la capital del estado, el segundo consistió en indagar sobre las necesidades de los profesores que participaron en el proyecto FOMIX, siendo cuatro profesores por nivel.
Etapas de la investigación basada en el diseño (IBD)
Conforme a la primera etapa de la IBD, se inició con un análisis de problemas prácticos con base en un diagnóstico situado, para conocer y analizar el contexto. Se aplicaron instrumentos de investigación tales como: un cuestionario semiestructurado aplicado a 15 profesores, 2 entrevistas y 6 videograbaciones de sesiones de clase de matemáticas y ciencias.
En la segunda etapa, y con base en los resultados obtenidos en el diagnóstico, se diseñó e implementó un taller como propuesta de un espacio de desarrollo profesional para promover el proceso de integración de las TIC en la práctica docente, a través de analizar la posibilidad de cultivar una comunidad de práctica entre profesores y especialistas. Lo anterior con base en el análisis de las actividades que en colectivo realizaron los profesores y especialistas, tales como el diseño de estrategias didácticas y su aplicación en la práctica docente. De acuerdo a la tercera etapa de la IBD, en la que se desarrolla un ciclo iterativo de prueba y refinamiento de la propuesta, éste consistió en el refinamiento de las estrategias de acuerdo con los diseños tecnológicos y las necesidades detectadas.
Resultados de la investigación
Algunos de los resultados obtenidos en estos escenarios reales, muestran cómo los profesores participaron como grupo en las actividades del taller de tal manera que empezaron a intercambiar experiencias y conocimientos, tanto pedagógicos como de contenidos. Sin embargo, es importante señalar que el intercambio de conocimientos con sus pares desde la dimensión tecnológica fue muy escaso o nulo. Sólo en algunas intervenciones relacionadas a las expectativas, los profesores mencionaron algo al respecto de la parte tecnológica.
A través del desarrollo de las actividades se corroboró que la actitud de los profesores establecía primero la condición para poder creer o no en la propuesta. Una vez que los profesores comenzaron a creer, se comprometieron alrededor de un interés en común, aunque todavía no se apreciaba en ellos una perspectiva desde la cual pudieran ver cómo se desarrollaría el taller en lo general. Lo anterior, en el proceso metodológico dio pauta para que los profesores empezaran a compartir sus problemas y necesidades sobre la práctica docente y valoraran el intercambio de información acerca de su práctica en el aula para avanzar en el diseño de las estrategias digitales, lo que dio lugar a la colaboración entre ellos y promover la interacción para apoyarse mutuamente en el logro de la meta en común. Entre los principales resultados obtenidos hasta el momento se encuentran:
La actitud: elemento central que subyace a las participaciones y a la realización de las actividades, de ésta dependió en gran medida la forma en la que se desempeñaron a lo largo del espacio de desarrollo profesional.
Conocimientos tecnológicos, pedagógicos y de contenidos: El nivel de conocimientos influyó en la selección y uso dado a las TIC. Los participantes contrastaron los productos obtenidos cuando se usan estas herramientas con otros recursos didácticos no digitales. Los resultados muestran limitantes didácticas, tecnológicas y de contenidos similares a como lo hacen con recursos no digitales. Ejemplo del sitio Web del proyecto (ver figura 1).
Figura 1.
Ejemplo de algunas estrategias didácticas digitales en el sitio
Fuente: Web del proyecto.
Como resultado de esta síntesis, se puede decir que las interacciones entre pares en el espacio de desarrollo profesional se constituyeron en puntos de reflexión (individual y colectiva) que fueron determinando el tipo de participación y trayectoria de cada una de los profesores.
De ahí que, la participación e interacción de los profesores, se convirtieron en motores para generar prácticas de colaboración de las cuales se desprendieron estrategias interesantes para cultivar una Comunidad de Práctica con un objetivo común, en este caso la integración de las TIC en la enseñanza de las matemáticas y las ciencias. Ejemplo del trabajo colaborativo (ver figura 2).
Figura 2.
Trabajo colaborativo entre profesores, ingenieros, especialistas y estudiantes.
Fuente: Web del proyecto.
Si bien existe poca investigación que dé seguimiento al profesor en un ciclo de mejora de su práctica docente, en este estudio implementar la IBD implicó, además de los procesos de la investigación, procesos de diseño e innovación educativa; lo cual conlleva una aplicación didáctica en la práctica en contextos naturales en los que se tienen situaciones sociales como parte del análisis. La aplicación de la IBD permitió diseñar un trabajo académico en espiral en el que se evidencia el desarrollo del ciclo iterativo de rediseño del taller.
En relación a los elementos del marco TPACK y a la colaboración realizada entre los profesores al diseñar las secuencias didácticas, se observaron las siguientes situaciones que dan evidencia acerca de las dimensiones tecnológica, pedagógica y de contenidos implicadas en la práctica docente con TIC:
Dimensión pedagógica
-
Los profesores pudieron focalizar los objetivos de aprendizaje, sin embargo, no pudieron relacionar los contenidos con las posibilidades tecnológicas que tenían a su alcance.
-
Primero desarrollaron una secuencia didáctica al interior de una estrategia didáctica como si no fueran a usar las TIC, luego se preguntaron entre todos los integrantes del equipo cómo sería si se consideraban las TIC en la secuencia. Finalmente, el equipo de ingenieros, un representante docente y becarios de licenciatura de la UPN, fueron los que definieron las estrategias.
Dimensión tecnológica
-
Al momento de querer considerar la integración de las TIC en la secuencia, los profesores no mostraron evidencias de desarrollar un pensamiento estructurado que les permitiera enfocarse en la innovación.
-
Los profesores discutieron sobre la dimensión tecnológica, pero sin tener un conocimiento de los recursos digitales que propusieron para la secuencia.
Dimensión de contenidos
-
Los profesores únicamente se remitieron a seleccionar un tema del libro de texto y tomar los datos necesarios para dar forma a la estrategia didáctica tales como: objetivo, ubicación curricular, aprendizajes esperados, indicaciones de ciertas actividades y sugerencias de evaluación.
Conclusiones
Se requiere de armar discusiones en plenaria con base en el análisis de las estrategias didácticas aplicadas en las aulas para interpretarlas y considerar el rediseño como un elemento esencial en la mejora no sólo del proceso de integración de las TIC sino, sobre todo, en lo referido a la planeación de la clase.
Se puede afirmar que los profesores, al diseñar estrategias didácticas en colaboración con sus pares, les permite tomar la planeación de la clase como una estrategia que promueve su aprendizaje con respecto a los contenidos programáticos y los requerimientos didácticos en el uso de las TIC en la enseñanza de las ciencias y las matemáticas.
Se tiene que, al analizar la implementación de las estrategias didácticas, los profesores necesitan experimentar con las TIC previo a sus clases, explorando los recursos tanto de hardware como de software para facilitar su integración en el diseño de las estrategias didácticas.
A modo de conclusión se logra advertir que esta investigación arrojó resultados en los que se aprecia el valor de conformar espacios de desarrollo profesional en el contexto de trabajo de los profesores, como una forma de posibilitar cambios en el proceso de integración de las TIC. Falta
la investigación en torno a la implementación y evaluación de las estrategias en las escuelas, que a causa de la pandemia por SARS-COV-2, se ha pospuesto hasta que existan las condiciones para desarrollar el trabajo, en posteriores publicaciones se darán a conocer los resultados por el equipo de desarrollo del proyecto FOMIX (ver figura 3).
Figura 3.
Equipo de desarrollo del proyecto FOMIX.
Fuente: Web del proyecto
De acuerdo a las actividades generadas en colectivo a través del proyecto FOMIX y de las realizadas de forma individual en las aulas, se obtuvieron diversas reflexiones sobre la enseñanza de las ciencias y las matemáticas utilizando las herramientas tecnológicas como una parte esencial del diseño y desarrollo de la planeación por parte de los profesores. No obstante, el contenido basado en una actividad estructurada como es una estrategia didáctica y en la experiencia de los docentes para enseñar un contenido específico, representa un enfoque decididamente no tecnocéntrico para el desarrollo profesional y la integración de tecnología en la práctica docente, estudiada mediante la IBD.
Referencias:
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