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Habilidades Metacognitivas

Evaluación y Desarrollo de. Habilidades Metacognitivas. en la Enseñanza de las Ciencias. Santiago Sandi-Urena. IV Escuela Internacional MADEMS - UNAM. México, D.F. 6-7 de diciembre, 2010. Universidad de Florida del Sur. Bahía de Tampa. USF-Departamento de Química. Dos investigadores

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Habilidades Metacognitivas

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  1. Evaluación y Desarrollo de Habilidades Metacognitivas en la Enseñanza de las Ciencias Santiago Sandi-Urena IV Escuela Internacional MADEMS - UNAM México, D.F. 6-7 de diciembre, 2010

  2. Universidad de Florida del Sur Bahía de Tampa

  3. USF-Departamento de Química Dos investigadores Tres instructores Ocho post-grado Siete graduados 29 Profesores, 7 instructores 2633 pre-grado 248 química (18% Hispanos) 129 post-grado (40% internacionales, 8% Hispanos) Educación Química Medicamentos Materiales

  4. Las tres ramas de la Educación Química Investigación Instrucción Conducir investigación! Proveer descubrimientos basados en teorías y apoyados por evidencia. Desarrollar metodologías Preguntas fundamentales: Cómo aprenden los estudiantes? Teoría-Evidencia-Generalización Maestr@s Instructor@s EduQuim(1) Asistentes Consejer@s Práctica Coordinador@s/Director@s de programas Desarrolladores de S/W Autores de textos Desarrolladores de currículum • Bunce, D. (1997) Research in Chemical Education-the third branch in our profession. Journal of Chemical Education, 74(9) 1076-1079.

  5. Química General 2 Apoyo Tarea * Sesiones tutoriales presenciales * Sistema en línea * Horas de oficina: virtual (Elluminate), presencial, email * Proyectos individuales en línea * Foros de discusión (Blackboard) CHM 2046 * Blackboard: repositorio info y contenidos, pre y post clase (animaciones, sims, websites, lecturas), anuncios * Sesiones de repaso Trabajo en clase * Matrícula: 175 * Texto y materiales * Presencial, 2x75min/semana * Actividades con “ Clickers” * Grupos pequeños (3-4 estudiantes) * Discusiones en grupo * Acercamiento conceptual, no problemas numéricos!

  6. El salón de clase 1 INSTRUCTOR 175 ESTUDIANTES

  7. Scale-up: Salones IT North Carolina State University (Dra. Maria Oliver-Hoyos) MIT Clemson University University of Minnesota … Clemson NCSU Programas de Pregrado de Aprendizaje Activo Centrado en los Estudiantes

  8. Lea el siguiente problema cuidadosamente y resuélvalo lo mejor que pueda: Un auto sale de Filadelfia hacia Nueva York a 40 millas por hora. Quince minutos más tarde, un auto sale de Nueva York hacia Filadelfia—que queda a 90 millas—a una velocidad de 55 millas por hora. ¿Cuál auto está más cerca de Filadelfia cuando ambos se encuentran?

  9. Estado inicial: ________________________________________________________________________ Filadelfia Nueva York Estado final: ________________________________________________________________________ Filadelfia NuevaYork

  10. Resuelva el siguiente problema: 16 1 = 4 64 Resuelva el problema y muestre su procedimiento: 16 1 = 64 4 Arthur Eisenkraft, Plenary Talk, NSTA, March, 2008

  11. ¿Apuntamos al blanco equivocado? • Pregunta en el examen: • “Cuando un neutrón en un núcleo es convertido en un protón, ¿cuál de los siguientes es emitido?” • Partícula alfa • Neutrón • Positrón • Partícula beta • Deuterón • Explicación en la guía resuelta del examen: • “¿Cuántas veces dije esto en clase?”

  12. Evaluaciones en cursos universitarios de Química: ¿qué competencias se promueven?(1) (1) énfasis en la memorización y el cálculo: 23% (2) énfasis en el manejo significativo de teorías y conceptos: 77% 671 actividades de evaluación escrita (3) énfasis en la integración de aspectos conceptuales, metodológicos y de gestión de la información: 0% (1) Ramirez, S., Viera, L., Wainmeier, C (2010) Evaluaciones en cursos universitarios de química: ¿Qué competencias se promueven? Educacion Química 21(1), 16-21

  13. Procedimiento para encontrar ... Para resolver este tipo de problemas, siga el procedimiento descrito abajo. “…más que encontrar procedimientos de enseñanza de resolución de problemas válidos para todos los estudiantes, ayudar a los alumnos a reconocer y potenciar sus propias estrategias metacognitivas y a utilizarlas de forma autónoma y con efectividad”(1) (1) Gómez Moliné, M. R. (2007) Factores que influyen en el éxito de los estudiantes al resolver problemas de química. Enseñanza de las Ciencias 25(1) 59-70

  14. “Con base en los trozos de artículos del diario y la lectura del libro de texto, explique el concepto científico detrás de las controversia sobre las centrífugas.” The New York Times Junio, 2009 Denver Post Wire Report Noviembre, 2010

  15. Nivel máximo contemplado de competencia científica (6) “Los estudiantes pueden consistentemente identificar, explicar y aplicar el conocimiento científico y el conocimiento sobre la ciencia en una variedad de situaciones complejas de la vida real. Relacionan distintas fuentes de información y explicación, y hacen uso de evidencias a partir de esas fuentes para justificar sus decisiones.”(1) (1) Garritz, A. (2010) La enseñanza de la química para la sociedad del siglo XXI, caracterizada por la incertidumbre. Educación Química 21(1), 2-15

  16. Programa de investigación Entender cómo y qué promueve el aprendizaje de la química Informar el diseño e implementación de ambientes de aprendizaje

  17. ¿Problema o ejercicio? Problema “Cuando hay una diferencia entre donde uno se encuentra en una situación y donde se quiere estar y no se sabe como cubrir esa brecha, entonces se tiene un problema!”(1) Resolución de problemas “Lo que se hace cuando no se sabe que hacer!” (2) • Hayes, J. The Complete Problem Solver. The Franklin Institute: Philadelphia, 1980. • Wheatley, G. H. Problem solving in school mathematics. MEPS Technical Report 84.01, School Mathematics and Science Center, Purdue University, West Lafayette, IN, 1984 .

  18. ¿Problema o ejercicio? “Los expertos se aproximan al aprendizaje como una forma de solución de problemas ”(1) Efecto de intervenciones de instrucción sobre el aprendizaje y la solución de problemas: Pensamiento crítico (2) Trabajo en grupos pequeños(3) Mapas conceptuales(4) METACOGNICION Aprendizaje en equipo guiado por pares (PLTL)(5) Aprendizaje guiado por indagación y orientado por procesos (POGIL)(6) (2) Tsai, C. J. Chem. Educ.2001, 78, 970-974. (1) Bransford, J. D., Stein, B.S. The ideal problem solver, W.H. Freeman and Company, New York, 1984. (3) Nammouz, M. S. Doctoral Dissertation, Clemson University, 2005. (4) Cox, C.T.Jr. Doctoral Dissertation, Clemson University, 2006. (5) Tien, L. T., Roth, V., Kampmeier, J.A. J. Res. Sci. Teach.2002, 39, 606-632. (6) Farrel, J .J., Moog R. S., Spencer, J. N. J. Chem. Educ.1999, 76, 570-632574.

  19. Metacognición Habilidades necesarias para ejecutar una tarea Habilidades necesarias para entender la tarea que se ejecuta Cognición Acto de saber/conocer o conocimiento Metacognición + Cognición sobre la cognición Meta “Más allá, sobre, después” (1) Rickey, D.; Stacy, A. M. J. Chem. Educ.2000, 77, 915-920.

  20. Metacognición Ejemplo

  21. Metacognición La metacognición puede jugar un papel compensatorio en rendimiento cognitivo por medio de mejoramiento estratégico.(1) La metacognición es fundamental para desarrollar el conocimiento de uno mismo y la habilidad de “aprender a aprender”.(2) • Swanson, L. J. Educ. Psych., 1990, 82 (2), 306-314. • Georghiades, P., Int. J. Sci. Educ, 2004, 26 (3), 365-383)

  22. Metacognición en la instrucción “Desafortunadamente, no se pone suficiente énfasis en el desarrollo de prácticas metacognitivas en los estándares nacionales de educación en ciencias… [éstos] enfatizan el desarrollo de conocimiento de un dominio a través de indagación pero ponen mucho menos énfasis en el conocimiento y las habilidades metacognitivas. Aún así, la investigación ha mostrado que la experiencia metacognitiva […]es crítica en la transferencia de las capacidades para aprender en un dominio al aprendizaje en otros dominios, así como para tomar control del aprendizaje propio.” White, B.; Frederiksen, J.; Collins, A. (2010).

  23. Metacognición Pensar sobre el pensamiento de uno mismo(1) Conocimiento de cognición(2) Regulación de cognición(2) Declarativo Planeamiento Apredizaje y solución de problemas Procedimental Monitoreo Condicional Evaluación Evaluación y desarrollo de la metacognición (1) Georghiades, P. (2004). International Journal of Science Education, 26(3), 365-383. (2) Schraw, G. Promoting General Metacognitive Awareness (2001). In Metacognition in Learning and Instruction, Hartman, H. J., Ed,; Kluwer Academic Publishers: Boston, 3-16.

  24. Metacognición Preguntas y comentarios - 1

  25. Programa de investigación: preguntas (1) ¿Puede la metacognición ser evaluada de manera confiable en su aplicación en el aprendizaje de la química? Diseño, desarrollo y validación de instrumentos (2) ¿Cuál es el efecto de la instrucción metacognitiva en la solución de problemas de química? Diseño, desarrollo y validación de intervenciones. Uso de instrumentos para detectar cambios.

  26. Programa de investigación: preguntas (3) ¿Hay correlaciones o interacciones asociativas entre la metacognición y estrategias de solución de problemas, habilidad para resolver problemas, indicadores de rendimiento acádemico (promedio ponderado), pensamiento lógico, sexo, etc. ? Evaluar participantes usando instrumentos. Establecer correlaciones o asociaciones. (4) ¿Promueve el laboratorio cooperativo el desarrollo de la metacognición? Si es así, ¿hay un efecto en la solución de problemas? Evaluar participantes antes y después de la experiencia.

  27. Programa de investigación: preguntas (5) ¿Cuáles son los mecanismos en la instrucción (de laboratorio) que promueven el desarrollo de la metacognición? Utilizar métodos mixtos. Desarrollar estudio fenomenológico para destilar la escencia de la experiencia de aprendizaje. (6) ¿Cuál es el efecto de facilitar laboratorios acádemicos de química en el desarrollo de competencias científicas de los y las asistentes graduados? Desarrollar estudio fenomenológico a través de múltiples y variados ambientes de instrucción.

  28. Programa de investigación Evaluación de la metacognición

  29. MCA Inventario(2) __________________ _____ Evaluación Multi-métodos de la Metacognición(1) Tiempo Activo Reflexivo Hazmat Evaluación concurrente IMMEX Habilidad (IRT) Estrategia Índice MCA Convergencia(3) (1) Veenman M. V. J. (2005). The Assessment of Metacognitive Skills: What can be learned from multi-method designs? In C. Artelt and B. Moschner (Eds.), Lernstrategien und Metakognition: Implikationen fur Forschung und Praxis, Waxmann: Berlin, 77-99. (2) Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S., Stevens, R. (2008). Chem. Educ. Res. Pract., 9, 18-24. (3) Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S. (2009). J. Chem. Ed., 86, 240-245.

  30. Evaluación: método 1, auto-reporte Diseño y características del inventario Construcción de ítems: panel de expertos, literatura, contribuciones de estudiantes Pre-test, test piloto, análisis de ítems, análisis de factores Cuestionario de 27 ítems Escala de cinco puntos. Puntaje en % Consistencia interna (Cronbach a ~ 0.85) Evidencia de validez: Apoyada por la teoría Predicción sobre diferencias entre grupos Predicción sobre intervenciones o tratamientos Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S. (2009). J. Chem. Ed., 86, 240-245.

  31. MCA Inventario(1) __________________ _____ Evaluación: método 1, auto-reporte Reflexivo “Clasifico la información en el enunciado y determino que es relevante.” (1) (2) (3) (4) (5) “Analizo los pasos de mi plan y si cada paso es apropiado.” (1) (2) (3) (4) (5) Índice MCA Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S. (2009). J. Chem. Ed., 86, 240-245.

  32. MCA Inventario(2) __________________ _____ Evaluación Multi-métodos de la Metacognición(1) Tiempo Activo Reflexivo Hazmat Evaluación concurrente IMMEX Habilidad (IRT) Estrategia Índice MCA Convergencia(3) (1) Veenman M. V. J. (2005). The Assessment of Metacognitive Skills: What can be learned from multi-method designs? In C. Artelt and B. Moschner (Eds.), Lernstrategien und Metakognition: Implikationen fur Forschung und Praxis, Waxmann: Berlin, 77-99. (2) Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S., Stevens, R. (2008). Chem. Educ. Res. Pract., 9, 18-24. (3) Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S. (2009). J. Chem. Ed., 86, 240-245.

  33. Evaluación: método concurrente Características relevantes de IMMEX Basado en plataforma web, ejercicios multi-media Problemas contextualizados Promueve la metacognición Grupos de problemas con múltiples “clones” o “casos” Crea registro de acciones de los participantes Permite acceso a las acciones y decisiones de los participantes

  34. IMMEX: espacio del problema

  35. Evaluación: Metacognición(1) Activo Hazmat Evaluación concurrente IMMEX Items ANN Estrategias (1-5) Secuencia HMM Tiempo Habilidad (IRT) % correcto Parámetros de evaluación (1) Veenman M. V. J. (2005). The Assessment of Metacognitive Skills: What can be learned from multi-method designs? In C. Artelt and B. Moschner (Eds.), Lernstrategien und Metakognition: Implikationen fur Forschung und Praxis, Waxmann: Berlin, 77-99. (2) Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S., Stevens, R. (2008). Chem. Educ. Res. Pract., 9, 18-24. (3) Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S. (2009). J. Chem. Ed., 86, 240-245.

  36. Caracterización de las estrategias 0.31 5 0.95 0.34 2 4 0.94 3 0.99 1 0.33 Limitada estable Prolífica Alternativa estable Transicional Eficiente estable BAJA INTERMEDIA ALTA Aumento en metacognición

  37. Descripción de las estrategias

  38. Resultados de convergencia MCA-I distribución por estado (N=209) Inventario IMMEX %MCAi promedio para metacognición alta es significativamente diferente de otros dos grupos al nivel 0.05. Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S., Chem. Educ. Res. Pract., 2008, 9, 18-24

  39. Resultados de convergencia MCA-i y distribución de habilidades por estrategia (N=209) Inventario IMMEX IMMEX %MCAi y habilidad están correlacionados al nivel de significancia de p < 0.000 Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S., Chem. Educ. Res. Pract., 2008, 9, 18-24

  40. Resultados de convergencia Combinación de estrategia y auto-reporte Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S., Chem. Educ. Res. Pract., 2008, 9, 18-24

  41. Conclusiones de la evaluación Evidencia significativa de la correlación entre la evaluación prospectiva y la concurrente. Multi-método es confiable para la evaluación de la metacognición en solución de problemas de química. Evidencia confirmatoria sobre la relación positiva entre la metacognición, la habilidad de solucionar problemas y calidad de estrategias usadas. Cooper, M. M.; Sandi-Urena, S., Chem. Educ. Res. Pract., 2008, 9, 18-24

  42. Programa de investigación Desarrollo de la metacognición

  43. Ejemplos de Desarrollo: Intervenciones Laboratorio cooperativo ABP (Aprendizaje Basado en Problema) (1) como promotor de la metacognición “La investigación ha fallado en demostrar relaciones simples entre las experiencias ofrecidas a los estudiantes en el laboratorio y el aprendizaje de las ciencias.” (2) Falta de evidencia empírica: reto al asumido “mérito de la instrucción de laboratorio”. (3) (1) Cooper, M. M. (2009). Cooperative Chemistry Laboratory Manual (5th ed.). New York, NY: McGraw-Hill. (2) Hofstein, A.; Mamlok-Naaman(2007). Chemistry Education: Research and Practice., 5(3), 247-264 (3) Burk, L.; Towns, M.; Lowery-Bretz, S. (2010). Journal of Chemical Education, DOI:10.1021/ed900002d

  44. Intervención: Labs Cooperativos(1) Trabajo cooperativo Proyectos de 4 semanas Similitud con investigación Presentaciones orales (grupo) Informes individuales ¿Puede la instrucción de lab usando metacogniciónsituada(2) mejorar la metacognición? “Hacerse preguntas sobre uno mismo puede comenzar por ser cuestionado por otros.”(3) (1) Copper, M. M. (2009). Cooperative Chemistry Laboratory Manual, 5th ed.; McGraw-Hill: New York, 89-97. (2) Georghiades, P. (2004). International Journal of Science Education, 26(1), 85-89 (3) Larkin, S. (2006). Research in Science Education, 36, 7-27

  45. Diseño del estudio Inventario Inventario M C A M C A Intervención Proyecto lab MCA% pretest MCA% posttest

  46. Diseño del estudio IMMEX IMMEX Control No Lab Intervención Proyecto lab Tratamiento Post Lab Habilidad PostLab Habilidad NoLab % correcto PostLab % correcto NoLab Estrategia PostLab Estrategia NoLab

  47. Diseño del estudio Inventario IMMEX IMMEX Inventario Control No Lab M C A M C A Intervención Proyecto lab Tratamiento Post Lab Habilidad PostLab Habilidad NoLab MCA% pretest MCA% posttest % correcto PostLab % correcto NoLab Estrategia PostLab Estrategia NoLab

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