Comprensión de conceptos físicos mediante exhibiciones interactivas : un estudio comparativo

- INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS COMPRENSI~N DE CONCEPTOS FÍSICOS MEDIANTE EXHIBICIONES INTERACTIVAS: UN ESTUDIO COMPARATIVO SEBASTIÁ, J.M. Departamento de Física. Universidad Simón Bolívar. Apdo 89.000. Caracas 1080. Venezuela. SUMMARY In this work we tried to find relationships between the variables of gender, age, aptitude, previous attitude and learning of a sample of 126 students between the ages of 14 and 16 in a visit to the Museo de los Niños, Caracas, Venezuela. We also carried out a comparative study between learning at the Museum and learning in a traditional classroom lecture, for two different groups. An Analysis of Variance showed a significant relation between previous attitude and age (inverse) and student learning. No significant differences were found between genders in the post test. Results show that the visit to the Museum was found to be more effective on learning than the classroom lecture. However, no differences were found between groups subjected to opposite order of treatment (Museum-Classroom lecture) through a counter-balance design approach. INTRODUCCI~N Los museos de ciencias llevan a cabo una importante Tuckey; 1992). Complementariamente, los museos función educativa, la cual complementa la enseñanza de ciencias han comprendido este desafío y están formal que los estudiantes adquieren en la escuela. La adaptándose a esta nueva función social, elaborando enseñanza informal que proporcionan estos museos se atractivos entornos de exhibiciones que estimulan el realiza tanto en las visitas individuales o en grupos aprendizaje. familiares como en las visitas guiadas de grupos de escolares de una determinada institución. El efecto que tienen las visitas ha sido estudiado por distintos autores (Flexer y Borum, 1984; Prats, 1985; Esta enseñanza informal, fuera de las instituciones escoDuesing, 1986; Finson y Enochs, 1982; Eratuuli y lares, está adquiriendo una relevancia cada vez mayor, Sneider 1990; Price y Hein, 1991; MacDonald y Silversya que, en el cambiante mundo tecnológico actual, la tone, 1992), habiéndose encontrado evidencias del imformación científica no puede reducirse a los años escopacto que tienen en motivar y alentar cambios de actitulares, sino que descansa cada vez más en una actualizades científicas en los estudiantes. Sin embargo, las ción de conocimientos a lo largo de toda la vida (Lucas, investigaciones acerca del efecto en la comprensión de 1983; Feher y Rice, 1985; Lucas y McManus, 1986; la ciencia que tienen las visitas a los museos no ha Wellington, 1990; Stevenson, 1991; Culotta, 1992; conducido a resultados tan concluyentes, e incluso ha ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (l), 103-110 103 - Los pretest y postest fueron aplicados en las clases habituales de la institución educativa una semana antes y una semana después de los tratamientos. Los intrumentos permitieron recoger los siguientes datos: el pretest (Tl) permitió determinar las características de cada uno de los estudiantes en referencia a su edad, sexo, y actitud y aptitud previas; el postest (T2) determinó los resultados de cada estudiante después de cada uno de los tratamientos (post museo, PMU) y post clase (PCLS), la variación en la puntuación (GAN), y la opinión del estudiante sobre la utilidad de cada uno de ellos: satisfacción post museo (SMU) y satisfacción post clase (SCLS). Los resultados de actitudes (variables: actitud, SMU, SCLS) fueron evaluados en base a una escala de 3 puntos, correspondiendo el puntaje de 3 a «muy satisfecho», y el de 1 a «poco satisfecho». La aptitud está medida en una escala de 6 puntos, y los postests de comprensión (variables: PMU, PCLS, GAN) están medidos en una escala de 10 puntos. La edad está expresada en años. 6. Análisis de los datos Para el análisis de los datos recogidos en la investigación fueron empleados los siguientes tipos de técnicas estadísticas: Un estudio comparativo, mediante el t-test, permitió comparar los resultados entre los dos grupos (G1 y G2) en referencia a los puntajes post museo y post clase y a la satisfación del estudiante en cada tratamiento. Un estudio de correlación permitió detectar el sentido de la relación entre las variables independientes (sexo, edad, aptitud y actitud previa) y dependientes (puntajes de los tests post museo y post clase, satisfacción post museo y post clase), así como el grado de correlación entre las diferentes variables. El análisis de la relación entre cada una de las variables independientes y los resultados de los tratamientos fueron llevados a cabo mediante un análisis de varianza simple (one way ANOVA). Un estudio post hoc, mediante el test de Scheffé fue aplicado a los casos en los que se detectaron diferencias signficativas.Un análisis de varianza múltiple (MANOVA) fue llevado a cabo para estudiar la interacción conjunta de varias variables independientes. Para todos los análisis en los cuales las comparaciones pudieron ser evaluadas en cuanto a su significación estadística, se eligió un nivel alfa del 0,05. RESULTADOS 1. Diferencias generales entre los grupos antes y después de los tratamientos Los resultados de puntajes obtenidos por los estudiantes de los dos grupos en las diferentes pruebas son los que se indican en la tabla 1. Los resultados obtenidos indican que el grupo 1, que visitó primero el museo y luego recibió la clase, comenzó puntuando más alto que el grupo 2 (PMU = 7,22), pero tuvo una menor ganancia entre el primer tratamiento y el segundo (GAN = 0,55) para terminar después de los dos tratamientos con una puntuación: PCLS = 7,77. Por el contrario, el grupo 2, que primero recibió la clase y luego visitó el museo, comenzó puntuando más bajo después de la clase (PCLS=5,54), pero tuvo un aumento de puntuación mayor con el segundo tratamiento (GAN = 2,12), terminando los dos tratamientos con una puntuación prácticamente idéntica a la del grupo l (PMU = 7,66). Un estudio de comparación, mediante un test del tipo t, con un intervalo de confianza del 95%, no detectó diferencias significativas respecto a las condiciones iniciales de ambos grupos; por lo tanto, los grupos fueron considerados estadísticamente equivalentes. Tabla 1 El estudio de comparación de resultados, mediante la t de Student, no detectó diferencias significativas entre los test post museo (PMU) de los dos grupos (t = -1,42, p = 0,159), pero sí las detectó entre los tests post clase, (PCLS, t = 6,20, p c 0,001), en el sentido de que el tratamiento de la clase posterior a la visita al museo conduce a resultados más positivos que la clase previa a la visita al museo. Al parecer, influyó más la visita al museo para potenciar la clase que el procedimiento inverso. Con referencia al grado de satisfacción manifestada por los estudiantes después de cada tratamiento, el grupo 1 manifestó una similar actitud posterior a la visita al museo, SMU = 2,22 que el grupo 2, SMU = 2,12 (t = 0,53, p = 0,595). Sin embargo, en referencia a la satisfación ACTITUD APTITUD EDAD PMU PCLS SMU SCLS GAN 1 (base 3p) (base 6p) (en años) (base l0p) (base l0p) (base 3p) (base 3 p) (base 10p) Grupo 1 2,2985 4,373 1 14,98 7,2221 7,7761 2,2273 1,8154 0.55 1 Grupo 2 2,1695 4,3221 14,96 7,6652 5,5424 2,1724 1,5263 2,12 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (1) INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS Figura 1 En cuanto a la relaciones entre la edad y los resultados de Representación gráfica de los resultados obtenidos en los dos 10s post tests de 10s tratamientos, se observó una influentratamientos. cia apreciable, aunque no significativa al nivel alfa prefijado, únicamente para el test T2 post museo, 8 7 6 5 4 3 3. Relaciones entre la aptitud y actitud de los estudiantes y los resultados de los tratamientos El grupo 1 siguió el procedimiento museo-clase. El grupo 2 siguió el procedimiento clase-museo. Un análisis de varianza simple entre la variable independiente (aptitud) y la variable dependiente (conocimientos), después de la visita al museo, arrojó diferencias significativas, F (4,119) = 6,3981, p = 0,001, entre los con la clase, el grupo 1, que recibió la clase después del niveles de aptitud bajos (menores que 2, en una escala de museo, se manifestó más satisfecho con la clase 6 puntos) Y 10s niveles de aptitud altos (mayores que 4, (SCLS = 1,81) que el grupo 2 (SCLS = 1,53 [t = 0.309, en una escala de 6 puntos). p<B.B01]), que recibió la clase antes de su visita al museo. Las diferencias de los resultados con la aptitud como variable independiente fueron ligeramente superiores para el grupo 1 (procedimiento museo-clase, test post 2. Relaciones entre la edad y el sexo de los estudiantes museo, F [4,601= 3,9389, P = 0,0066) que Para el grupo con las características de aptitud y actitud de los 2 (procedimiento clase-museo, test post museo, F [4,541 estudiantes y con los resultados de los tratamientos = 2,6042, P = 0,0458). Las edades de 10s sujetos pertenecientes a la muestra En el análisis de varianza entre la actitud previa como estuvieron distribuidas de la siguiente forma: 14 años variable independiente con 10s resultados de 10s post (25%), 15 años (52%) y 16 años (23%). Las edades tests de los tratamientos dieron resultados significativos promedio de los grupos eran: grupo 1, edad promecon el test post museo, F (2,121) = 7,5624, p = 0,0008, dio = 14,98 años; grupo 2, edad promedio = 14,97 años. Y con el test Post clase, F ( 2,123) = 4,6965, P = 0,0108. Un análisis de varianza simple fue aplicado, con los tres En 10s análisis separados por grupos, se detectó que los niveles de edades (14,15 y 16 años), para las caracterísresultados del grupo 1 (procedimiento 1: museo-clase) ticas de entrada: aptitud y actitud previa de 10s dos eran más dependientes de la actitud previa test post grupos de la muestra, resultando diferencias signifimuseo, F (2,631 = 5,6341, P = 0901 12, que 10s resultados cativas con la edad, tanto en la aptitud (F [2,123] = del grupo 2 (procedimiento 2: clase-museo) test Post 5,4701, p = 0,0053), como en la actitud (F [2,123] = museo, F (2,571 = 2,5329, p = 0,0885. 6,4257, p = 0,0022). El análisisposthoc, con un test de Scheffé, indicó que las 4. Relaciones entre las interacciones de las variables diferencias son superiores al nivel alfa de 0,05 entre los Y 10s x-esultados de 10s tratamientos niveles de edades 14 y 15 años y el nivel de 16 años en la aptitud; y entre el nivel de edad de 14 años y el nivel La infuencia de la interacción conjunta de varias variade 16 años, en la actitud. Estas diferencias de aptitud y bles independientes (edad, sexo, actitud Y aptitud Preactitud con la edad se reflejan en un coeficiente de via) en 10s resultados cognitivos (PMU, PCLS) Y actitucorrelación de Pearson negativo para ambas relaciones, dinales (SMU, SCLS) de los tratamientos fue analizada edad-aptitud (r = - 0,2607) y edad-actitud (r = -0,3068). mediante un análisis de varianza múltiple MANOVA. Es decir, estas diferencias indican que, cuanto mayor es Se encontró que la interacción edad-actitud resultaba la edad del estudiante, más bajos sos sus puntajes de significativa para 10s resultados del test post museo aptitud y actitud previa a los tratamientos. (F = 5,049, p = 0,002, coeficiente múltiple R = 0,335) y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (1) 107 - F(2,123) = 5,2961, p = 0,062. Esta diferencia de los resultados del test T2 post museo con la edad corresponPCLS de a un coeficiente de correlación negativo entre ambas - - 7,22 - 5,54 - - - PMU Gl 7,77 variables (r = -0,2494). Los estudiantes de mayor edad obtuvieron menores puntajes en el test post museo. 7,66 PMU La variable sexo no mostró en ningún grupo una relación significativa con los conocimientos de circuitos eléctriPCLS cos medidos con el test post clase, PCLS F(1,124) = 0,0584, p = 0,8094, ni con el test post museo, PMU (F(1,122) = 0,0121, p = 0,9127, ni tampoco con los niveles de satisfacción post museo, SMU F(1,122) = 0.0008, p = 0.9777, ni de satisfacción post clase, SCLS F(1,120) = 0,2886, p = 0,5921. del test post clase (F = 3,132, p = 0,028, coeficiente Múltiple R = 0,267), para los cuales se realizó un análisis de clasificación múltiple. El resto de las interacciones, aptitud-actitud, aptitud-edad, aptitud-sexo, no resultaron significativas para los resultados del test post museo y del test post clase. En referencia a los resultados de satisfacción post museo (SMU) y satisfacción post clase (SCLS), ninguna de las intracciones entre las variables independientes resultó significativa. CONCLUSIONES 1.Conclusiones relativas a las características de la muestra 1.1. El sexo de los estudiantes no influyó en los resultados de comprensión de los tratamientos de manera directa ni de manera indirecta a través de la aptitud y la actitud. Estos resultados están en consonancia con los que han venido detectándose recientemente en otros tipos de exhibiciones (Busque, 1991; Boisvert y Slez, 1994). Sin embargo, la influencia del sexo en el interés, participación y comprensión de los visitantes a un museo pudiera depender en gran medida del contenido, estilo y manera de presentación de la exhibición. 1.2. La variable edad sí estuvo relacionada con los resultados de aptitudes y actitudes previas a los tratamientos aplicados a los estudiantes. Los estudiantes de mayor edad (16 años) presentaron puntajes de aptitud y actitud menores que los estudiantes de menor edad (14 años). Ello, probablemente, es debido a que, como se está escogiendo un determinado nivel educativo (noveno año de educación básica), los estudiantes de más edad son habitualmente los estudiantes menos motivados y de peor rendimiento. Asimismo, debido a que la institución visitada se denomina Museo de los Niños, los estudiantes que ya no se consideran niños tienen una predisposición menos positiva respecto a la visita. La variable edad conelaciona también inversamente con los resultados que se obtuvieron de comprensión en la visita al museo y de la clase expositiva. La edad de los estudiantes que participaron en esta investigación era mayoritariamente de 15 años (52%), algunos superaban esa edad (16 años, 23%) y otros todavía no la habían alcanzado (14 años, 25%). La edad de los 15 años ha sido considerada crítica en algunos estudios (Boisvert y Slez, 1994), ya que con el inicio de la adolescencia parece que empieza una declinación del interés por las exhibiciones, interés que vuelve a aparecer posteriormente. ción de la variable independiente (actitud) con otra variable independiente (la edad), tomadas conjuntamente, es la que resultó más determinante en los resultados de nuestra investigación. Es decir, los estudiantes de menor edad (14 años) y más motivados obtuvieron los mejores puntajes tanto en el test posterior a la visita al museo cómo en el test posterior a la clase sobre circuitos eléctricos. 2. Conclusiones relativas a la comparación de los tratamientos El tratamiento X1 consistía en una visita al museo, con permanencia entre 20 y 30 minutos en la exhibición de circuitos eléctricos; el tratamiento X2 consistía en una clase sobre el mismo tema y de similar duración. Los resultados cognoscitivos y actitudinales del tratamiento X1 fueron similares, en promedio, a los del tratamiento X2. Como los dos tratamientos fueron aplicados a ambos grupos, únicamente son comparables los resultados la primera vez que se aplicó el tratamiento, ya que los resultados de la segunda ocasión pueden estar influidos por la anterior aplicación. Comparando la primera aplicación del tratamiento, los puntajes de conocimientos posteriores a la visita al museo fueron notablemente superiores (PMU = 7,22) a los puntajes obtenidos por los estudiantes cuyo primer tratamiento fue la clase (PCLS = 534); lo cual indica que la visita al museo, al menos en un tema tan elemental como el de los circuitos serie y paralelo, resulta más eficiente que una charla en clase de la misma duración. 3. Conclusiones relativas a la comparación de los procedimientos Al comparar los procedimientos a que fueron sometidos el grupo 1 (primero visita al museo y luego clase), y el grupo 2 (primero clase y luego visita al museo), encontramos que el procedimiento al que fue sometido el grupo 1 (museo-clase) dio un resultado global similar al procedimiento al que fue sometido el grupo 2 (clasemuseo). Sin embargo, la mejora de resultados entre el primer y el segundo tratamiento fue notablemente mayor para el grupo 2 que para el grupo 1. Esto indica que, según nuestros resultados, fue mayor la influencia de la visita al museo para potenciar la clase, que la asistencia a la clase para aumentar el aprendizaje en la visita al museo. Por lo tanto, una visita previa al museo y después una clase sobre el tema parece dar ligeramente mejores resultados que la realización de la clase y después la visita al museo. 1.3. Las variables aptitud y actitud resultaron altamente determinantes para los resultados de comprensión, tanto LIMITACIONES DEL ESTUDIO en el museo como en la clase. Esta vinculación no es Y RECOMENDACIONES PARA FUTURAS estraña, aunque es importante destacar la especial vincuINVESTIGACIONES lación con la actitud, ya que parece determinante que los estudiantes tengan una actitud previa positiva para que El estudio realizado, a pesar de haber arrojado datos la visita a las exhibiciones resulte exitosa. La interacvaliosos, posee múltiples limitaciones, por lo que sus 108 ENSERANZA DE LAS CIEKCIAS, 1997, 15 (1) resultados deben ser tomados con la consiguiente cautela. Entre las limitaciones y sugerencias para que sus resultados puedan ser generalizados en el futuro, destacamos las siguientes: a) El contenido específico analizado y su nivel de complejidad puede haber sido determinante en los resultados obtenidos. Quizás un contenido de otra área de la física o de mayor complejidad hubiera podido alterar la relación de los resultados con la variable edad, que ha sido una de las determinantes en este estudio. c) La muestra de estudiantes analizada, de un único nivel educativo, es insuficiente para generalizar sus resultados a otros niveles. Podría resultar interesante abarcar diferentes niveles y más variadas instituciones educativas con el fin de obtener indicadores suficientes para concluir acerca de las bondades comparativas de los tratamientos utilizados. RECONOCIMIENTOS h) No se utilizaron en este estudio instrumentos de Deseo agradecer a la Dirección del Museo de los Niiios de medición de aptitudes y actitudes estandarizados* por lo Caracas 1,s facilidades proporcionadas para la realización de que algunos instrumentos de habilidad numérica Y veresta investigación, así como a la gerente del área educativa del bal, como de variables actitudinales, podrían ser utilizaMuseo, profesora Rosario Cañizales de Andrade, por sus dos en un futuro como indicadores más fiables de la múltiples y valiosos comentarios en el transcurso de este aptitud y actitud del estudiante. estudio. BOISVERT, D.L. y SLEZ, B.J. (1994). The relationship between visitor characteristics and learning-associated behaviors in a Science Museum Discovery Space. Science Edzlcation, Vol. 78(2), pp. 137-148. BUSQUE, L. (1991). Potential interaction and potential investigation of Science Center exhibits and visitors' interest. Journal of Research in Science Teaching. 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