EVALUACION EN LOS LABORATORIOS DE FISICA

Baldomero Carrera Santacruz* –No puede usted medir los efectos de mi trabajo. –¿Por qu´e? –Porque son invisibles. –¡Vaya! ¿Y por qu´e tengo que pagarle unos resultados que no veo? –Porque me he preparado y he obtenido un diploma que me autoriza a ejercer. –Humm. . . Bueno, aqu´ı tiene su dinero. –¿D´ onde? No lo veo por ninguna parte. –Claro que no. . . ¡Es invisible! Robert F. Mager(1) INTRODUCCION Uno de los problemas fundamentales que se tiene en los cursos de laboratorio de f´ısica, es el de la evaluaci´ on objetiva de la ense˜ nanza de los mismos. Para poder iniciar la soluci´on a este problema, hemos dise˜ nado un sistema de evaluaci´ on para tales fines, cuyos objetivos principales son: i) Establecer elementos de juicio para calificar la actividad de los estudiantes en el desempe˜ no de su aprendizaje de la f´ısica experimental. ii) Sistematizar hasta donde sea posible, una taxonom´ıa de desempe˜ nos, simples, sencillos, que den noticia de la actividad y procesos de ense˜ nanza-aprendizaje. iii) Definir operacionalmente cada uno de los desempe˜ nos. iv) Disponer de un c´ odigo no num´erico que nos facilite en forma r´apida y objetiva la evaluaci´ on. v) Definir una escala num´erica que nos ayude a traducir el c´odigo y poder as´ı, de esta manera, manipular m´ as f´ acil y t´ecnicamente el resultado final. Para llevar a cabo todo lo anterior, se han elaborado formas que nos ayuden a registrar por sesi´on, individual y grupalmente, la evaluaci´ on. Es importante se˜ nalar que este sistema es parte de una reforma de la ense˜ nanza y aprendizaje de los cursos que se ofrecen regularmente en los laboratorios de f´ısica, en las escuelas, departamentos y facultades de las universidades del pa´ıs.

* F´ ısico,

UNAM; Jefe de los Laboratorios de F´ısica de la Universidad Iberoamericana.

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˜ I. ENSENANZA DE LA FISICA Es importante destacar que la ense˜ nanza de la f´ısica en M´exico se da en un marco de referencia que podr´ıamos ubicar en dos dimensiones: la hist´ orica y la did´actica. Hist´ oricamente conservamos la educaci´ on tradicional, en donde la ciencia se presenta como una ret´ orica de las conclusiones y un conjunto de conocimientos est´aticos y comprobadamente verdaderos, y en donde las clases(2) dictadas por el docente son la actividad predominante, ya que el trabajo del estudiante en el laboratorio(3), raro en los grados inferiores, se reduce a la prescripci´on de procedimientos, anticipaci´ on de observaciones y a la b´ usqueda incesante de conclusiones ya bien establecidas; todo esto, cuando bien nos va. Refiri´endose a la educaci´ on tradicional, Piaget nos dice en un contexto m´as general lo siguiente: “. . . la educaci´ on tradicional. . . se ha ocupado absolutamente de las humanidades y las matem´aticas, como si las dos cualidades dominantes del hombre racional fueran moverse a gusto en la historia y en la deducci´ on formal”.(4) Ojal´ a y la deducci´ on formal fuera parte importante de la educaci´on en M´exico. “Es verdad -contin´ ua dici´endonos Piaget- que la f´ısica ha nacido casi veinte largos siglos despu´es que las matem´ aticas, porque una formaci´on experimental es mucho m´as dif´ıcil de organizar que cursos de lat´ın o matem´ aticas”.(5) La pr´ actica experimental en nuestro pa´ıs es considerada como una actividad menor. Basta con echar un vistazo a los datos proporcionados por el estudio de la SEP en Educaci´on superior, ciencia y tecnolog´ıa en M´exico de reciente publicaci´ on, para darse cuenta de la validez de nuestra afirmaci´on. Did´ acticamente carecemos de estudios que acrediten nuestra participaci´on en la discusi´on de los problemas vitales sobre el tema; no hay centros de estudio que posibiliten investigaciones en forma sistem´atica y sostenida en did´ actica de la f´ısica, m´ as a´ un no existe promoci´on alguna en los centros y departamentos de estudios educativos u otras dependencias similares, ya sean ´estas p´ ublicas o privadas, para que los f´ısicos que desarrollan la mayor parte de su trabajo en actividades docentes se interesen por este tipo de investigaciones. Adem´ as, en nuestro pa´ıs existen instituciones -por no decir todas- en donde la actividad docente que desarrolla un profesor en el laboratorio se considera de segunda categor´ıa, menospreciando el esfuerzo intelectual requerido para tal actividad, sin darse cuenta, por ejemplo, de que: i) El ritmo de trabajo dentro del laboratorio es lento respecto del de pizarr´on. ii) Los instrumentos intelectuales necesarios para la experimentaci´on propiamente dicha, aparecen a cierta edad (6). iii) El tipo de instrumentos intelectuales necesarios para la experimentaci´on son de varias clases. Piaget(7) se˜ nala las siguientes: 1. Instrumentos de pensamiento en forma de una combinatoria y de operaciones proposicionales que permitan oponer (a) las implicaciones a las no implicaciones, (b) las disyunciones no exclusivas a las exclusivas, (c) las conjunciones a las incompatibilidades, etc. 2. Una conducta particular, posible mediante estas operaciones, que consiste en disociar los factores en hip´ otesis previas y en hacerlas varias experimentalmente uno a uno, neutralizando los otros, o combin´ andolos de distintas maneras. 2

Agregar´ıa con Bruner(8) a Piaget lo que Polya ha dado en llamar el Razonamiento Plausible, cuyas implicaciones de car´ acter did´ actico son un campo abierto a la investigaci´on. II. DEFINICIONES OPERACIONALES Damos a continuaci´ on una serie de definiciones de car´acter operacional, de los aspectos m´as significativos en los desempe˜ nos que un estudiante de f´ısica tiene en el laboratorio cuando desarrolla trabajos de experimentaci´ on o relacionados con ella. Esta lista no pretende ser exhaustiva, ni mucho menos; m´as concretamente, pretende ser el inicio de un trabajo m´ as elaborado. 1. Planeaci´ on de sus actividades. El estudiante antes de comenzar a trabajar puede describir: a) El procedimiento que llevar´ a a cabo en forma ordenada con el fin de conseguir el objetivo espec´ıfico para una determinada sesi´ on. b) La coordinaci´ on que deber´ a establecerse con sus compa˜ neros de equipo para poder realizar su actividad. 2. Informaci´ on: obtenci´ on y organizaci´ on. Al iniciar sus actividades, cada estudiante tendr´a en su bit´ acora anotaciones de los datos m´ as importantes que usar´a durante su sesi´on, los cuales habr´a conseguido en la biblioteca, es decir fuera del laboratorio. Deber´a tener los esqueletos de las tablas de los datos a conseguir con los instrumentos de medici´on y las gr´aficas que tendr´a que hacer para saber como van comport´ andose las variables. 3. Utilizaci´ on de los instrumentos de medici´on y equipo. El estudiante mostrar´a in acto que posee: a) Las destrezas sicomotrices necesarias para manejar tal o cual aparato o equipo de laboratorio requerido para la sesi´ on de trabajo. b) Los conocimientos del aparato o equipo de laboratorio en relaci´on a: i) ii) iii) iv)

funcionamiento y principios de operaci´on. utilidad. precauciones que deber´ an observarse al hacer uso de los mismos. escalas de medici´ on y precisi´on con que podr´an hacerse las mediciones.

4. Trabajo en equipo. El trabajo en equipo de un estudiante se puede observar en los siguientes desempe˜ nos: a) comenzar a trabajar con prontitud con sus compa˜ neros. b) hacer su parte justa u ordinaria de trabajo durante el tiempo de laboratorio. c) correcta colaboraci´ on. d) buen nivel de comunicaci´ on entre sus compa˜ neros. 5. Registro de observaciones. Bit´ acora. La bit´acora contendr´a al finalizar la sesi´on, lo siguiente: a) Los datos obtenidos en laboratorio con las unidades correspondientes. b) Gr´ aficas provisionales, diagramas, y dibujos en general. c) Observaciones pertinentes, resultados inesperados, etc. Las anotaciones que se encuentren en la bit´acora con la informaci´on previa ser´an precisas, limpias y ordenadas. En el caso de no haber terminado con la investigaci´on, deber´a quedar constancia de como se encontraban las cosas en el momento de la interrupci´on, en que fase del proceso y lo que habr´ a de hacerse al inicio de la siguiente sesi´ on. 3

6. Reporte de laboratorio. Es el medio de comunicaci´on que permitir´a conocer el resultado final de las investigaciones as´ı como de sus procesos. Los elementos importantes que deber´a contener todo informe ser´ an: a) T´ıtulo: el t´ıtulo es un aspecto muy significativo y comunicativo de lo que realmente fue la investigaci´ on y sus resultados por una parte, y por otra, una manera de llamar la atenci´on de un lector potencial para que se interese en la lectura del trabajo. “El t´ıtulo debe llevar la mayor informaci´ on posible sin necesidad de ser engorroso”. b) Fecha: Es siempre conveniente saber cuando fue realizada tal o cual investigaci´on. c) Resumen: El resumen es tal vez, en un informe de investigaci´on, la parte que le da mayor significado a todo el trabajo, ya que en ´el deben estar contenidos en corta extensi´on -entre 20 y 100 palabras-, el resultado y las conclusiones mas fundamentales, as´ı como el m´etodo empleado en conseguirlos. d) El informe principal: Parte del informe principal lo constituye la introducci´on que puede incluir, en los t´erminos de la definici´ on del problema: (1) Origen del estudio experimental, (2) Objetivos, (3) Importancia, (4) Contenido, (5) Hip´otesis, (6) Procedimiento, (7) Limitaciones, (8) Definiciones, (9) Plan de exposici´ on. El punto (9), nos da noticia de la parte medular del informe principal y deber´a ser elaborado con sumo cuidado. e) Discusi´ on y conclusiones: Esta es sin duda la parte m´as importante de todas, ya que es aqu´ı donde se puede apreciar con mayor claridad la capacidad de pensamiento cr´ıtico y reflexivo, as´ı como mostrar parte de su actitud cient´ıfica en general. f) Ap´endices: Para esta parte se dejan los c´alculos, deducciones algebraicas, etc., y todo aquello que uno considera importante, pero que no se quiere que aparezca dentro del texto principal, con el fin de no distraer la atenci´ on del lector. Por u ´ltimo, debe decirse que el reporte de laboratorio se considera como un documento completo y fiel de lo que se ha hecho y, por supuesto, uno no debe esperar creer en algo que no esta escrito en el reporte(9). 7. Ex´ amenes y/o proyectos de laboratorio. A. Ex´ amenes: En nuestro pa´ıs es poco usual, para no decir nula, la evaluaci´on por medio de ex´amenes de los procedimientos de ense˜ nanza-aprendizaje en los cursos de laboratorio a nivel licenciatura, ya que esto constituye de por s´ı un verdadero problema. Sin entrar en los detalles de los mismos, es conveniente hacer notar que existen una gran variedad de alternativas para dicha evaluaci´on con ex´amenes, como lo pueden ser: (a) ex´ amenes de papel y l´ apiz (b) ex´ amenes instrumentados B. Proyectos de laboratorio: Todo proyecto de investigaci´on dentro de un curso regular de laboratorio, quedar´ a especificado en el momento que se tenga: i) ii) iii) iv) v)

El reconocimiento de que hay una pregunta para interrogar a la naturaleza. C´ omo interrogar a la naturaleza. C´ omo dise˜ nar el experimento para dar respuesta a la pregunta espec´ıfica. Como conducir o llevar a cabo el experimento. La factibilidad. Etapas involucradas en un proyecto de investigaci´on: (1) Adquisici´ on de informaci´on b´asica. (2) Planeaci´ on. 4

(3) (4) (5) (6) (7) (8)

Ejecuci´ on del experimento. Obtenci´ on de los datos. An´ alisis de la informaci´ on experimental. Interpretaci´ on de los resultados. Trabajos ulteriores. Informe final.

8. Pensamiento reflexivo: Un estudiante posee pensamiento reflexivo cuando puede exhibir: a) Pensamiento convergente: es decir, cuando el estudiante pregunta por comparaciones, contrastes, sacando conclusiones, haciendo res´ umenes, trasladando material de una forma a otra. b) Pensamiento divergente: fomenta la elaboraci´on de ideas previas, obteni´endolas de las implicaciones; alerta la espontaneidad, la flexividad, la iniciativa. Al responder es libre de tomar una nueva direcci´ on o perspectiva, de generar sus propias ideas. c) Pensamiento evaluativo: Caracterizado por su juicio natural, pregunta a partir de la apreciaci´ on de la situaci´ on que puede ser materia de opini´on o elecci´on. 9. Actitudes cient´ıficas: Un estudiante posee actitudes cient´ıficas, cuando se puede observar en ´el caracter´ısticas como las que a continuaci´ on se describen: a) Demuestra una actitud objetiva, al presentar evidencia en pro y en contra de una idea. b) Suspende el juicio hasta investigar objetivamente el tema, o declara que tiene informaci´on insuficiente para hacer una declaraci´ on definitiva. c) Muestra curiosidad por las observaciones, haciendo preguntas e investigaciones. d ) Indica en las discusiones que conoce la diferencia entre hip´otesis, soluciones, hechos, inferencias, etc., al hacer declaraciones como: Mi hip´otesis es. . . La soluci´on es. . . Los hechos son. . . Una inferencia es. . . e) Cambia de opini´ on cuando se le presentan evidencias. f ) Indica, al usar datos estad´ısticos, donde se debe, que aunque hay una correlaci´on, no necesariamente existe una relaci´ on de causa y efecto. g) Establece relaciones de causa y efecto. h) Eval´ ua sus procedimientos y los de otros, as´ı como la informaci´on en la experimentaci´on. 10. Capacidad de pensamiento cr´ıtico: Un estudiante posee un pensamiento cr´ıtico, cuando exhibe los siguientes comportamientos: 1. Diferencia entre fuentes de informaci´on autorizadas y no autorizadas (confiables, y menos confiables). 2. Critica razonamientos deductivos imperfectos. 3a. Diferencia entre afirmaciones que describen observaciones, es decir, “hechos”, de afirmaciones que son hip´ otesis acerca de los hechos, y afirmaciones que introducen nuevas palabras. 3b. Reconoce afirmaciones sin sentido, por ejemplo, afirmaciones que no son definiciones, no son verificables por observaciones, o no tienen implicaciones verificables por observaciones, y no son proposiciones matem´ aticas o l´ ogicas. 3c. Reconoce evidencia de prejuicios personales en las afirmaciones. 4a. Obtiene inferencias v´ alidas de gr´aficas, datos tabulados, material expuesto y otra informaci´ on dada.

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4b. Reconoce qu´e suposiciones se establecen en la derivaci´on de las inferencias de los datos. 5. Selecciona datos que son pertinentes a un problema. 6. Critica datos (tabulados, graficados u otros) que han sido reunidos para ayudar a la soluci´ on de un problema, con respecto a: (a) pertinencia al problema (b) precisi´ on de los datos y confiabilidad, de los m´etodos de recolecci´on (c) suficiencia 7. Critica inferencias extra´ıdas de datos por reconocimiento de que si una supuesta inferencia es una implicaci´ on de los datos, no relacionada a los datos, o contradictoria a los datos. 8. Estima la probabilidad de una inferencia y critica dando estimaciones de la probabilidad. 9. Selecciona la hip´ otesis, de un grupo de hip´otesis que m´as adecuadamente explican los datos presentados. 10. Reconoce la naturaleza aproximada o tentativa de las hip´otesis. 11. Reconoce qu´e suposiciones m´ as all´a de los datos han sido hechas en la formaci´on de la hip´ otesis. 12. Critica hip´ otesis en cuanto a: (a) la conformidad con los datos (b) la adecuaci´ on de la explicaci´on 13. Critica el procedimiento experimental en cuanto a: (a) (b) (c) (d) (e)

pertinencia del procedimiento a el problema aislamiento de la variable experimental por controles propios precisi´ on de las observaciones suficiencia del n´ umero de observaciones o repeticiones del experimento validez de las suposiciones involucradas en el montaje del experimento

14a. Reconoce la existencia de errores de medici´on. 14b. Reconoce cuando la precisi´ on de la medici´on dada es de un grado garantizado por la naturaleza del problema. 14c. Critica una precisi´ on establecida de las mediciones de acuerdo a la precisi´on del instrumento de medici´ on usado. 15a. Reconoce qu´e suposiciones se han mantenido en la generalizaci´on de los resultados de un experimento. 15b. Critica la validez de las generalizaciones a partir de los resultados de un experimento a nuevas situaciones de acuerdo al grado de similitud de la nueva situaci´on experimental.

III. PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION El procedimiento de evaluaci´ on se llevar´ a a cabo a lo largo de todo el semestre escolar. Algunos aspectos ser´ an evaluados en cada sesi´ on, mientras que otros lo ser´an en ciertas ocasiones. El profesor antes de comenzar un curso de laboratorio deber´ a tener planificado el trabajo de todo el semestre, y en raz´on de esto sabr´ a qu´e aspectos evaluar´ a en cada sesi´ on y cuales ocasionalmente, debiendo especificar estos u ´ltimos d´ onde y en qu´e fechas. Para simplificar la carga evaluatoria se han dise˜ nado cuatro formas impresas con claves: LF: F1, F2, F3 y F4 que se anexan al final del presente trabajo.

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La hoja con clave LF-F1, en forma de matriz, contiene en la columna 10 desempe˜ nos a ser evaluados y en la hilera se tiene la sesi´ on con referencia al mes y d´ıa de trabajo. Cada desempe˜ no se calificar´a como insuficiente (-), regular (0), o bien como excelente (+), seg´ un sea el caso. En la hoja de desempe˜ no por sesi´ on, se usar´a el c´odigo establecido en la misma y al final del semestre se obtendr´ a un porcentaje en cada una de las columnas especificadas por (-), (0) y (+). Hay dos impresos, la F3 y F4 que sirven de apoyo al sistema. La gu´ıa para evaluar reportes de laboratorio ser´ a empleada por el corrector al revisar los informes finales, y dado que los puntajes m´ınimo y m´aximo son 8 y 40, la correspondiente equivalencia con el c´odigo es por lo tanto la siguiente: menor o igual a 20 puntos: entre 21 y 30 puntos inclusive: entre 31 y 40 puntos:

(-) (0) (+)

La hoja de evaluaci´ on del trabajo dentro del laboratorio, se utiliza durante la sesi´on, aunque no siempre, pero si conservando el mismo n´ umero de veces para todos. La equivalencia entre c´odigo y valores num´ericos es: menor o igual a 30 puntos: entre 31 y 40 puntos inclusive: entre 41 y 50 puntos:

(-) (0) (+)

Finalmente, la forma F2 es el resumen final de todo el grupo. El uso de la forma de desempe˜ no final contiene en su hilera los desempe˜ nos que aparecen en la columna de la F1. Cada columna de la F2 se llena con el c´ odigo de mayor porcentaje obtenido al final del semestre. La calificaci´ on final (columna 13) se consigue por medio de la siguiente tabla de equivalencias; el resultado de esta columna se transfiere en forma directa al acta de calificaciones: Puntajes 10-19 20-22 23-24 25-26 27-28 29-30

Calificaci´ on 5 6 7 8 9 10

Los puntajes resultan de sumar los valores num´ericos correspondientes a la equivalencia num´erica del c´ odigo. CONCLUSION Hasta el momento, el uso del sistema est´ a en la fase de estudio piloto, por lo que ser´ıa muy precipitado ofrecer algunas conclusiones de los resultados de su aplicaci´on. Sin embargo, podemos adelantar que: 1. Tanto el profesor como los estudiantes, se sienten m´as estimulados al trabajo de laboratorio, 2. El sistema funciona como retroalimentaci´on muy positiva en el proceso de ense˜ nanza-aprendizaje. A pesar de la resistencia que se presenta a todo cambio, es necesario preguntarnos: ¿para qu´e futuro educamos?, ¿es una educaci´ on para ayer?

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