Disseny didàctic i avaluació

Disseny didàctic i avaluació

Seqüència d'activitats

Fase d'exploració

Fase de construcció de coneixements

Fases d'estructuració i aplicació

Comunicació pública a través de productes

Comunicació

Comunicació

Com s’ha dit anteriorment, el coneixement científic es genera tant al laboratori i en el treball de camp, a partir de la recerca d’evidències, com en els congressos, en els debats i en l’elaboració d’articles. Per comunicar les idees, aquestes s’han d’organitzar, jerarquitzar, relacionar i expressar de manera que d’altres les puguin entendre i discutir. Igualment, la construcció del coneixement científic escolar requereix que els que aprenen facin un procés similar i, per tant, la comunicació és una etapa imprescindible en l’aprenentatge de les ciències.

La comunicació exigeix plantejar-se com respondre a preguntes del tipus:

  • Què vull dir als altres?

  • Com els ho diré?

  • Què és important incloure (dades, arguments, imatges…)?

  • Quins suports materials necessito per dir-ho?

Per comunicar idees de la ciència l’alumnat ha de diferenciar entre el llenguatge quotidià i el que utilitza la ciència per explicar els fets i els fenòmens del món. Necessita aprendre a traduir un tipus de llenguatge a un altre i a donar significat al vocabulari científic. A més haurà de saber combinar diferents llenguatges: simbòlic, gràfic, oral i escrit. Per exemple, s’utilitzen fletxes per representar les relacions entre els organismes en una cadena tròfica, vectors per representar la força, una espiral helicoidal per l’ADN, un esquema per descriure un muntatge experimental, taules per recollir dades, etc. Aprendre a parlar ciència és, de fet, aprendre a parlar un nou llenguatge.

D’altra banda, és important explicitar quin tipus de text es demana a l’alumnat. Sovint els mestres utilitzem la demanda “explicar” en diversos sentits i, de fet, cadascun exigeix l’elaboració d’un tipus de text diferent. Per exemple:

Demanem explicar
Això comporta
Volem un...
Alguns exemples

 Com ho hem fet?

Que l’alumnat ho descrigui

Text descriptiu

 Què ha passat?

Relacionar fets entre ells i els canvis que s’observen

Text explicatiu

Per créixer, les plantes necessiten aigua, diòxid de carboni, adobs, llum, oxigen i clorofil·la.

 Per què ha passat?

Relacionar fets i teoria

Text justificatiu.

És el que caracteritza més pròpiament una “explicació científica”

Les plantes fabriquen una part dels seus aliments que els serveixen per créixer a partir d’aigua, diòxid de carboni, llum i clorofil·la, en el procés que en diem fotosíntesi.

Per què hem canviat les nostres idees o per què una hipòtesi és millor que una altra?

Convèncer als companys que una opció o punt de vista és més idònia

Text argumentatiu.

 

Exemple de criteris pactats per comunicar oralment una experimentació

Recursos per a comunicar idees

Per compartir idees és important saber utilitzar els diferents recursos que ofereixen les TIC, tant els relacionats amb la comunicació dels fenòmens observats (simulacions, fotografies, vídeos…). Cliqueu sobre la imatge de l’esquerra per ampliar informació. 

Altres recursos per a compartir  el propi pensament  són els visuals com PowersPoints, viquipèdia, mapes conceptuals i gràfics…), o també els que possibiliten debatre  idees (fòrums, blogs, Twitter…). Cliqueu sobre la imatge per ampliar.

Finalment, no hem d’oblidar que també s’han de comunicar i compartir les emocions i els sentiments que ha despertat el procés d’indagació, atès que en la realització d’una activitat no només són importants les idees i els procediments sinó també tot allò que forma part del camp afectiu. La memòria és selectiva i les persones acostumem a recordar les accions realitzades que ens han despertat sentiments forts. Per tant, caldrà ajudar els joves a expressar les seves emocions, per prendre’n consciència i compartir-les amb d’altres, i és un repte per als mestres aconseguir que les experimentades siguin positives envers l’activitat científica.

Cercles concèntrics per compartir el que hem viscut. Escola Castell de Santa Àgueda. Ferreries. Menorca. 1r primària.

Com a exemple podem comprovar com Isaac Newton comunicava els seus descobriments d’òptica:

(…) Al principio del año 1666 (…) me procuré un prisma triangular de cristal, para emprender con él los celebrados fenómenos de colores. Y para ello, una vez ensombrecido mi aposento y hecho un pequeño agujero en la ventana para dejar pasar una cantidad conveniente de luz solar, coloqué mi prisma a la pared de entrada de la luz para que pudiera ser refractada hacia la pared opuesta. Constituyó al principio un entretenimiento muy agradable ver los vivos colores que allí se producían; pero al cabo de un rato me apliqué a considerarlos con más circunspección. Quedé sorprendido al verlos de una forma alargada (…)

     Citat per P. Feyerabend, (1975). Contra el Método. Barcelona: Ed. Ariel

Anàlisi de resultats

Per analitzar els resultats obtinguts ens hem de preguntar inicialment què ens diuen les dades obtingudes en relació a la pregunta, predicció o hipòtesi plantejada, i si són coherents.  En aquest moment del procés de la recerca serà important la conversa en què, al comparar els resultats de cada grup, sorgeixin diferents punts de vista. Quan  els nens i nenes exposin les seves idees se’ls haurà d’animar a fonamentar les seves afirmacions en les proves obtingudes tot preguntant: quines regularitats i quines diferències s’observen? Què canvia i què es conserva? Com era a l’inici del procés el sistema –l’objecte, éssers viu, material…- i com és al final? Quines poden ser les causes dels canvis? Quina conseqüència observem a partir de canviar la variable…?, etc.

També són bones preguntes aquelles que conviden a categoritzar les dades identificant classes, variables, accions, propietats… Així, quan s’observa un fenomen, el situem en una classe d’objectes, fets o accions a partir de donar-li un nom (és un mamífer, és un metall), de reconèixer propietats (si  pèl, brilla, és transparent, és insoluble a temperatura ambient),  i d’indicar què fem i com canvia (l’hem mesclat i es dissol, l’hem escalfat i es fon…).

Poc a poc, caldrà animar-los a trobar relacions amb altres fets que es recorden i amb coneixements o models teòrics. Es tracta d’ajudar a passar de la descripció del que han fet a l’elaboració de possibles interpretacions (del món de les observacions al món de les idees). Aquestes interpretacions reflectiran diferents models explicatius que caldrà comparar i criticar a la llum de les proves i dels coneixements.

Algunes preguntes que poden afavorir la conversa són:

Com es pot explicar que es doni aquesta regularitat?

Per què va passar això?

Entre els coneixements que ja tenim, quin ens ajuda a poder justificar per què passa?

És aquesta explicació coherent amb les dades recollides?

Quines evidències tenim que donin suport a la nostra idea?

Les proves obtingudes ens fan canviar el nostre model o explicació inicial –o li donen suport-?

Què més necessito conèixer per saber si l'explicació és idònia?​

En aquest procés serà important ajudar l’alumnat a distingir entre els arguments que són resultat de l’observació i els que són interpretacions o inferències. Per exemple, observen que una espelma s’apaga i a vegades es diu que és a causa del vent o del fet que la cera no crema bé, afirmacions que en realitat són inferències.

Algunes preguntes per pensar-hi són

Quines afirmacions puc fer que siguin resultat de les observacions fetes?

Quina prova tinc per fer aquesta afirmació?

Aquesta afirmació respon al que hem observat o es refereix al que pensem que en pot ser una causa?


Discretitzar


Imaginar parts o classes quan el que s’observa es percep com a continu. Per exemple, un arc de Sant Martí el veiem format per molts colors i acostumem a senyalar que n’hi ha set; la matèria la veiem continua i per explicar els canvis l’hem d’imaginar formada per partícules; un teixit d’un ésser viu també el veiem continu a ull nu i sabem que està format per cèl.lules, etc.

Aquest procés porta a construir arguments per fonamentar les conclusions que es van exposant. Sovint exigeix passar d’una explicació que relaciona fets de manera causal, a una altra més teòrica que requereix aplicar coneixements, és a dir, justificar. Per exemple, després d’observar com un petit cristall situat en una dissolució sobresaturada augmenta de grandària, uns alumnes responen centrant-se en fets –el cristall mare ha crescut perquè la dissolució s’ha refredat- mentre que d’altres ja exposen un primer model teòric –quan la dissolució es refreda, la ‘pols’ s’enganxa al cristall mare com un imant-. Per arribar a ser capaç de justificar, es necessita imaginar i relacionar diverses escales del model teòric com, per exemple, macro/micro o organisme/òrgans/cèl·lules. També serà important jerarquitzar, trobar què es complementa o què és incompatible, discretitzar, reconèixer discrepàncies, identificar prototipus, establir analogies que possibilitin relacionar una idea nova amb una altra coneguda (és com…, s’assembla a…), inferir o deduir.

Els mestres haurem d’ajudar els nens i nenes a no oblidar-se de la pregunta-predicció-hipòtesi original i a fonamentar els seus arguments en les proves que han recollit i tenen anotades a la seva llibreta, de manera que les conclusions  que s’enunciïn es centrin en allò que l’experiment ha demostrat. També s’haurà de promoure que es faci un bon resum al final de la sessió, anotant què s’ha après i què falta encara comprovar o revisar, tot animant a reconèixer els límits de la recerca feta i com es podria continuar. És convenient valorar que el coneixement es va construint al llarg del temps formant xarxes cada vegada més complexes i que, per tant, el final d’un procés concret d’indagació és només un pas en l’aprenentatge del coneixement científic.

 

Planificació de la recerca

Les prediccions i hipòtesis es poden provar a través de camins diversos, ja sigui a partir d’experiments i tècniques variades que ens possibiliten observar i mesurar directament, ja sigui analitzant dades anteriors (que es poden trobar en fonts documentals diverses), però la primera i més bàsica condició que s’ha de tenir en compte en la planificació del procés de recollida de dades és que el disseny de la recerca s’ha d’ajustar a la predicció o a la hipòtesi a indagar.   Per  tant , s’ha  de  dedicar temps a discutir i consensuar com es faran les observacions o la recollida de dades, com es posaran a prova les variables que es consideri necessari tenir en compte, una darrere l’altra, i com s’adaptarà el procediment als instruments i materials que es tenen a l’abast. 

Per exemple, no és fàcil trobar el procediment idoni per mesurar el pes de l’aire o si una llavor necessita respirar per germinar, i cal avaluar els avantatges i inconvenients de cada possible mètode. Prendre aquesta decisió requereix temps.

Al llarg del procés d’indagació

El professorat pot plantejar preguntes del tipus:


Quin experiment faràs per verificar la hipòtesi que has formulat (o la predicció que has fet)? Quines dades es pot esperar recollir si duem a terme aquest experiment? Què s’hauria de fer per obtenir les dades que necessites? Per què creus que aquest mètode pot ser adient? En què et fonamentes per afirmar-ho?


Quins aparells o instruments necessitaràs? Quines tècniques hauràs d’aplicar? Cada quan es recolliran les dades? Quantes? Com de precises han de ser aquestes mesures? Què s’hauria de preveure per evitar errors?


Com es pot fer l’anotació de les dades d’experimentació? Quins procediments utilitzaràs per fer el tractament de les dades o per representar-les gràficament? En què et poden ajudar les TIC?


Com podríem continuar aquesta investigació? I per superar aquest entrebanc? Cal fer més rèpliques? Quantes?


Com podries estar segur que les dades obtingudes són fiables? Per què els resultats obtinguts pels diferents grups son tan diferents? Com es podria decidir quin són els més fiables?

Quan les dades que es recullen provenen de l’observació s’ha de tenir present que la mirada sovint està condicionada per les idees prèvies. En l’exemple de predicció que els nois i noies plantegen és que “en un circuit elèctric, com més bateries hi ha la bombeta sempre farà més llum”, i encara que les bateries estiguin situades en paral·lel diuen que observen que es confirma la seva idea. Com a explicació de la no coherència entre el que veuen realment i aquesta afirmació, manifesten causes degudes al mal funcionament d’alguna part del muntatge (piles gastades, bombeta que no funciona bé, connexions mal fetes...). Per tant serà important ajudar l’alumnat a ser exigent en la comprovació de les dades que obté, per exemple, fent rèpliques o canviant el disseny.

Cal recordar que les observacions poden ser qualitatives o quantitatives i que mentre que l'experiment qualitatiu es basa en observacions on no es fan mesures, en el quantitatiu aquestes són imprescindibles. Tot i així no hi ha cap diferència entre els dos tipus de metodologies pel que fa al disseny de l‘experiment.

També s’ha de discutir i consensuar el procediment per registrar i processar les dades, les informacions i els resultats que se’n dedueixen. Els estudiants han d'aprendre a utilitzar diferents eines com taules, gràfics i diagrames, tot fent servir recursos TIC sempre que es pugui. Hi ha propietats que a l’escola només les observem qualitativament (el color, l’olor, el gust...). En aquest cas tenim adjectius per registrar les diferents possibilitats i poden utilitzar termes com major/menor, molts/alguns, més ràpid/més lent, etc. Tot i així, en tant sigui possible, caldrà animar l’alumnat a quantificar, mesurant amb instruments idonis, la massa, la longitud, el volum, el temps, la força, la temperatura... També cal tenir present que moltes variables són el resultat de relacionar dues o més magnituds com, per exemple, la densitat (m/V), la concentració (g/l) o la velocitat (e/t).

Quan fem un experiment per investigar algun problema volem obtenir resultats fiables ja que és la condició perquè es puguin deduir conclusions vàlides. És important, per tant, ser conscient dels errors que es poden fer durant un experiment i com poder evitar-los. Alguns depenen de la persona que recull les dades (per exemple, observar en funció de les idees prèvies, no utilitzar correctament i amb la precisió adequada un instrument de mesura, no recollir bé les dades...). En canvi, d’altres són conseqüència de la no adequació de la metodologia de treball que s'utilitza o del mal funcionament d’algun instrument. Normalment, els errors es superen contrastant les dades recollides amb les obtingudes per d’altres companys i fent rèpliques, és a dir, repetint l’experiment.

Plantejament d’una proposta sobre la que indagar

Plantejament d’una proposta sobre la que indagar

Quan es treballi sobre una temàtica determinada serà important promoure que el grup-classe es  pregunti quelcom que sigui problemàtic i significatiu per a la construcció del model teòric que es vol ajudar a construir. Per tant, ha de ser un problema sobre el qual es pugui arribar a elaborar una explicació fonamentada en un coneixement científic, tot establint relacions amb sabers anteriors.

Exemples

Faran la mateixa llum les dues bombetes? (comparant dos circuits, un amb una bateria i l’altre amb dues en paral·lel), és una pregunta en la qual es fa una predicció a partir d’idees prèvies, possiblement alternatives, que s’ha de comprovar experimentalment.

La llavor és un ésser viu?
És una pregunta que parteix del coneixement que es té de les funcions que caracteritzen els éssers vius, i per donar-hi resposta ens cal comprovar experimentalment si la llavor les compleix.

Com és que una joguina de ferro s’ha rovellat? És una pregunta que per respondre-la obliga a transformar-la en: quines condicions afavoreixen que el ferro es rovelli?, ja que precisa que es plantegin hipòtesis i s’apliqui un procés per contrastar-les.

La proposta hauria de ser suficientment oberta per promoure l’expressió d’idees i explicacions diverses, de manera que es pugui despertar en l’alumnat la necessitat de trobar dades que possibilitin deduir si hi ha coherència entre els propis models d’explicació i les proves obtingudes.

Això comporta apropiar-se del problema, fer-se preguntes i arribar a un acord sobre quina d’elles guiarà la recerca. De fet se’n poden plantejar moltes de diferents sobre un mateix fenomen.

Exemple

Així, per exemple, si estem fent pa ens poden interessar les variables que influeixen en el seu sabor o els factors que condicionen l'activitat del llevat. En el primer cas, el referent teòric és la funció de relació i, en el segon, seran les condicions de vida d'un microorganisme.

Al mateix temps, a partir d’un mateix referent teòric podem formular preguntes de diferents tipus que condicionaran el procés per donar-hi resposta.

La pregunta que dóna peu a aplicar unprocés d’indagació, no ha de sorgir necessàriament a l’inici de l’aprenentatge d’un tema, sinó que sovint es planteja quan ja se n’ha parlat, és a dir, s’han recordat altres fenòmens similars o fets quotidians relacionats, i s’ha aprofundit una mica en els coneixements científics que ja es tenen. Els estudiants necessiten temps per familiaritzar-se amb el problema i anar desenvolupant l’esperit indagador.

Exemple

La pregunta com és que la joguina s’ha rovellat? sorgirà quan, per exemple, tot treballant sobre els metalls, recordem o observem una joguina de ferro rovellada, però no s’hauria pogut plantejar a l’inici d’un projecte o unitat didàctica.

La pregunta ens pot portar a fer prediccions o a plantejar hipòtesis:

Predicció

Una predicció és una verbalització d’allò que es creu que pot passar a partir de la pròpia intuïció o de dades i coneixements previs, i és científica si es pot verificar.

Els temps verbals prioritzats són el futur, el subjuntiu i el condicional. Aquest darrer temps serveix per remarcar el fet que la previsió no s'ha d'acomplir necessàriament. Si es fan prediccions -encara que siguin errònies-, sempre haurien d’estar fonamentades en algun coneixement (com que sabem que... creiem que..., o en funció del que saps sobre ... -idea x-, quina és la teva predicció sobre què succeiria quan ...?).

Per exemple, una predicció ben plantejada (tot i que es refutarà a l’indagar) seria: com que sabem que una bateria proporciona energia perquè la bombeta s’il·lumini, creiem que a més bateries la bombeta sempre farà més llum.pre

Variable independent

La variable independent (VI) és la que es modifica per poder determinar la seva influència sobre un procés d’indagació concret. Per exemple, si creiem que l’oxidació del ferro depèn de l’aigua, aquesta és una VI diferent de si pensem que depèn de l’oxigen –que hi ha a l’aire o dissolt a l’aigua-, la temperatura o l’acidesa.

Hipòtesi

Una hipòtesi és també una predicció en la qual, a més, s’explicita la relació entre dos variables que ens porta a una possible deducció dels resultats. La formulació d’una hipòtesi necessita de la identificació de possibles variables que intervenen en el fenomen objecte d’estudi, diferenciant la dependent, la independent i les que es controlen.

Una manera d’escriure-la és en base a la fórmula: com que sabem que... (coneixement de referència), aleshores quan... (variable independent) observarem que... (variable dependent), sempre que no canviïn... (variables control).

Per exemple: com que pensem que el ferro es rovella en contacte amb l’aigua, llavors si posem un clau a dins d’un got d’aigua es rovellarà més que a fora de l’aigua en un mateix període de temps (però també podríem pensar que la variable important és la presència d’oxigen a l’aigua, la temperatura, l’acidesa o la salinitat). Una hipòtesi ben plantejada ens orienta sobre com seleccionar el mètode i instruments més adequats per donar resposta al problema. Al contrastar hipòtesis, es contrasten també models teòrics.

Variable dependent

La variable dependent (VD) és la que ens evidencia els resultats dels canvis en la independent. Per exemple, en funció de cada VI el clau es rovella més o menys.

Les variables controlades són les possibles VI que en cada experiment s’han de mantenir constants, ja que només se’n selecciona una, que és la que volem saber si influeix en els resultats. Per tant, són les variables que es mantenen igual al llarg de tot l’experiment. Per exemple, en el cas de l’oxidació del ferro, si seleccionem com a VI l’aigua, haurem de mantenir constant en les diferents mostres el “tipus” de ferro, la temperatura, l’acidesa, la salinitat, la presencia d’oxigen, el temps… Tot i així, cal tenir en compte que a vegades el problema és més complex i les variables són interdependents. En ocasions també parlem de fer una prova en “blanc” per referir-nos a un experiment en el qual en una de les proves no es fa actuar la variable VI objecte de la investigació.

Per exemple, si volem saber si les mans tenen més microorganismes en funció del seu grau de netedat, hauríem de fer proves en les que posaríem empremtes dels dits més o menys nets en diferents càpsules de Petri amb agar-agar i també una prova “en blanc” en la qual tan sols hi hagués l’agar-agar (per comprovar que només amb aquest aliment no creixen microorganismes).

Aprofundiment en les idees bàsiques i en les “bones” preguntes

Dimensió metodològica de la competència científica

Teresa Pigrau

Neus Sanmartí

En aquestes pàgines es fa un breu resum dels aspectes bàsics a treballar per promoure el desenvolupament de la capacitat indagadora de l’alumnat, les seves intuïcions i dificultats més habituals, i propostes per ajudar a desenvolupar-la.


Procés d'indagació basat en la modelització

Podeu fer clic sobre cadascuna d’aquestes fases

Experiència sobre l’erosió

De què depèn que un riu erosioni més o menys un terreny?

Aquesta pregunta dóna lloc a que es puguin plantejar moltes hipòtesis en funció de diferents variables.  A elles, es pot buscar una resposta a partir de simular diferents situacions per mitjà d’una maqueta.  Per exemple, algunes de les hipòtesis plantejades per nenes i nens  de CS són:

Font: Escola “Monsenyor Gibert” (Sant Fruitós de Bages) al Centre de l’Aigua de Can Font (Manresa)
  • “Si deixem anar més aigua i amb més força aleshores les pedretes que hi ha al terreny faran un recorregut més llarg pel riu”

  • “Si fem dos rius, un amb moltes corbes(A) i un altre força recte(B) aleshores el riu B arrossegarà més materials que l’A”

  • “Si dos rius passen per terrenys diferents, un més sorrenc i l’altre més argilós, tot i que amb el mateix pendent i quantitat d’aigua, un s’erosionarà més que l’altre”

  • “Si deixem anar la mateixa quantitat d’aigua en un riu, però en un cas la tirem molt ràpidament i en un altre poc a poc, l’erosió serà més gran en el primer cas”