Investigación

PROBLEMA – SOLUCIÓN - HIPÓTESIS.


1) ¿CUÁL ES EL PROBLEMA U OPORTUNIDAD?

La educación pública (municipalizada y particular subvencionada) en Chile presenta actualmente serias dificultades: a pesar de las enormes inversiones que se han realizado en educación en las últimas décadas, Chile presenta bajos rendimientos promedio en matemática y lenguaje en pruebas nacionales (resultados prueba nacional SIMCE 2009) e internacionales (Resutados pruebas PISA, TIMSS 2005-2009). Se observa también una gran desigualdad en el rendimiento de la educación pública y la privada: por lejos y salvo honrosas excepciones, los mejores resultados están en las escuelas privadas (SIMCE 2009), siendo que ellas sólo constituyen el 8% de la educación Chilena; un 41% corresponde a escuelas públicas (municipalizadas) y un 51% es mixto (privadas con subvención estatal). La población de estudiantes en Chile, en los niveles K-12, asciende a 3,5 millones de alumnos aproximadamente. (MINEDUC 2009.)

Adicionalmente, una parte significativa de los profesores que enseñan Matemática en escuelas públicas que atienden poblaciones vulnerables en Chile, no tiene educación formal en matemática y por consiguiente requieren urgentemente de capacitación continuada especializada en la disciplina y también requieren de nuevas metodologías de apoyo en los procesos de enseñanza-aprendizaje. Los profesores especializados en matemática reciben actualmente una preparación deficiente en la universidad (El Mercurio, Educación, 07/05/2010, Proyecto Inicia).

La matemática en las escuelas públicas de Chile se enseña normalmente en un formato tradicional, con tiza y pizarrón, donde el alumno es un mero espectador. El alumno recibe la información del profesor y no participa activa o constructivamente en su aprendizaje. En consecuencia, la motivación para aprender las matemáticas y ciencias es muy baja (ver resultados del proyecto BID ATN/KK-11117-RS en Casas et al. 2011). “Las clases de matemática y lenguaje son poco interactivas y mal estructuradas” (El Mercurio, Educación, 25/05/2008).

No obstante existir importantes avances en el acceso a la información y a materiales educacionales en formato digital, la promesa de las TIC de lograr avances sustantivos en los aprendizajes de los estudiantes, aún no ha sido cumplida. Los resultados en pruebas nacionales (SIMCE) e internacionales (PISA, TIMMS) no han mejorado e incluso, en algunos casos, han empeorado.

Por otro lado, en el contexto de la actual difícil situación de la educación chilena, es ciertamente alentador observar que el país posee una sólida y extendida infraestructura TIC, con una alta conectividad Internet. De hecho, el programa ENLACES (MINEDUC, 2010) ha logrado un 100% de conectividad Internet en las escuelas públicas y mixtas chilenas, junto a modernos laboratorios de computación (uno en cada escuela) que permiten atender 10 estudiantes por cada equipo. El estado ha invertido del orden de USD 526 millones para estos efectos. Esta infraestructura ha permitido una altísima literacidad digital entre nuestros niños, pudiéndo referirnos ahora a ellos como “digital natives” (Prensky, 2001). No es sorpresa entonces constatar que Chile es el país con más perfiles de Facebook per cápita en el mundo.

Es importante notar que el Gobierno Chileno, las universidades y las instituciones privadas relacionadas, se encuentran realizando actualmente un gran esfuerzo para superar los problemas descritos, los cuales ciertamente tienen solución. Consideramos que las estrategias basadas en las tecnologías CTT propuestas en el presente proyecto A-MAT, constituyen un sólido y efectivo aporte a estos caminos de solución.

El presente proyecto FONDEF pretende aportar específicamente con nuevas estrategias-tecnologías de apoyo a la educación en matemática, las cuales potencian el aprendizaje activo personalizado y la enseñanza colaborativa-grupal con retro-alimentación inmediata. Si bien el proyecto MCT no busca encontrar nuevas políticas públicas para la educación ni nuevos programas universitarios para preparar a los educadores, también puede aportar en la educación continuada de ellos.

Ciertamente estamos frente a un problema multi-dimensional y la tecnología por si sóla no va a lograr una diferencia (en las mejoras de los aprendizajes de los estudiantes). La experiencia ganada en el trabajo de más de una década del Grupo RELATED (http://mctutor.ing.puc.cl) en tecnologías para la educación K-12 y terciaria en Latino América, nos da el convencimiento que el profesor y las estrategias que utiliza permanecerán en el corazón del sistema educacional y ninguna tecnología los podrá sustituir. Pero la tecnología propuesta puede claramente potenciar su trabajo pedagógico, facilitar sus estrategias, abrir nuevas posibilidades de innovación, enriquecer las oportunidades de aprendizaje de sus estudiantes y en consecuencia, mejorar los rendimientos escolares. Este un proyecto de interés público que, si es implementado adecuadamente y luego expandido a todo el país, podría conseguir un alto impacto social.

2) ¿CUÁLES SON LAS HIPÓTESIS DEL PROYECTO?

Hipótesis 1
Es factible adaptar, contextualizar y expandir, dentro del sistema educacional público chileno (municipalizado y particular subvencionado) en los niveles K-12, el sistema CTT de tecnología de tutores cognitivos implementado exitosamente en USA por Carnegie Mellon University y probado previamente con un reducido piloto experimental en Chile y otros países RELATED con el proyecto BID ATN/KK-11117-RS. Es factible probar esta hipótesis en las escuelas de las municipalidades de Maipu y de Villarrica.

Hipótesis 2
Es factible entusiasmar y capacitar a los profesores chilenos en las nuevas estrategias y tecnologías del sistema MCT, basado en el sistema CTT de propiedad de CMU y CLI, para lograr una exitosa implementación en la sala de clases. Es factible que los profesores dediquen tiempo y recursos para lograr el cambio estratégico en la sala de clases, apoyado por las tecnologías. Es factible probar esta hipótesis en las escuelas de las municipalidades de Maipu y de Villarrica.

Hipótesis 3
Es factible motivar a los estudiantes chilenos en el estudio de la matemática y de las ciencias, a través del nuevo sistema MCT basado en el sistema CTT de propiedad de CMU y CLI. Es factible probar esta hipótesis en las escuelas de las municipalidades de Maipu y de Villarrica.

Hipótesis 4
Es factible comprometer a las autoridades educacionales municipales y de las escuelas, para implementar y apreciar el valor de un cambio metodológico en la enseñanza-aprendizaje de la matemática por medio del nuevo sistema MCT. (Por tratarse este proyecto de una “experimentación de campo”, las escuelas no serán seleccionadas aleatoriamente como en un experimento “de laboratorio”.) Es factible probar esta hipótesis en las escuelas de las municipalidades de Maipu y de Villarrica.

Hipótesis 5
Es factible reciclar los conocimientos de matemática de los profesores a través del sistema MCT. Es factible probar esta hipótesis con los profesores de las escuelas de las municipalidades de Maipu y de Villarrica, por medo edl Diplomado RELATED- MCT propuesto.

Hipótesis 6
Es factible mejorar los rendimientos (y reducir la variabilidad de los resultados) en matemática (tests, exámenes, pruebas nacionales y pruebas internacionales) de los estudiantes que utilizan el sistema MCT. Es factible probar esta hipótesis en las escuelas de las municipalidades de Maipu y de Villarrica.

Hipótesis 7
Es factible definir un modelo y realizar un estudio de evaluación cuantitativa y cualitativa para medir el impacto significativo de la aplicación del sistema MCT. Es factible probar esta hipótesis con los resultados obteidos en la experimentación con las escuelas de las municipalidades de Maipu y de Villarrica.

Hipótesis 8
Es factible definir un plan de desarrollo sustentable para expandir el sistema MCT a todo el país, con apoyo de CMU y CLI y de las autoridades e instituciones pertinentes. Todoas estas hipótesis se sustentan en los documentos de estado del arte con su respectiva bibliografía, las experiencias con la tecnología CTT en USA y los resultados del proyecto BID ATN/KK-11117-RS edscritos en anexos.

3) ¿CUÁL ES LA SOLUCION PROPUESTA POR EL PROYECTO?

Se propone el desarrollo de un sistema basado en las Tecnologías de Tutorías Cognitivas (CTT), su utilización en una implementación piloto en escuelas públicas de diversas regiones de Chile, y consiguiente estudio de evaluación (cuantitativa y cualitativa) para analizar el impacto de la aplicación del sistema en los aprendizajes de matemática de los estudiantes participantes.

Este proyecto permitirá expandir un primer experimento piloto ya aplicado exitosamente en Chile, Ecuador y México en 2009-2011 con financiamiento del BID y liderado por el presente investigador principal, en colaboración con el grupo latino americano de tecnologías educativas, RELATED.

El sistema A-MAT se construirá en forma conjunta con Carnegie Mellon University (CMU) y Carnegie Learning Inc. (CLI), instituciones que han desarrollado la tecnología CTT y la han aplicado en escuelas de diversos estados de EEUU con probadas mejoras en los aprendizajes de matemática de sus estudiantes.

El modelo de CMU-CLI se adaptará al sistema educacional Chileno en los niveles de 5° a 8° Básico (críticos para las bases del álgebra), se desarrollaran nuevas estrategias, materiales basados en el concepto de “aprender-haciendo” y elementos tecnológicos de apoyo a la gestión educativa del profesor. Se capacitará a los profesores por medio de un Diplomado tipo “blended-learning” (RELATED-MCT) incluyendo un profundo reciclaje en las correspondientes áreas de matemática y luego se aplicará en escuelas públicas municipales de bajos recursos en dos regiones de diversas características socio-culturales en Chile.

La estrategia de uso considera una combinación de aprendizaje colaborativo en el aula y de aprendizaje individual personalizado constructivista en el laboratorio. El trabajo en laboratorio es realizado por medio de un software de Tutorías Cognitivas de Matemática (CTT) de propiedad de CLI – a ser adaptado y expandido en esta propuesta - el cual es capaz de interactuar en forma personalizada con cada alumno. Interactuando con el software, el estudiante se encuentra con un ambiente enriquecido y puede “aprender haciendo” a su propio ritmo y nivel de conocimiento (distinto para cada alumno), recibiendo ayudas oportunas del software para la resolución de problemas de matemática.

Adicionalmente, el software CTT tiene la capacidad de registrar el progreso en la adquisición de habilidades (competencias) matemáticas de cada alumno junto a las actividades realizadas (horas dedicadas, ejercicios resueltos, cantidad y tipo de errores cometidos, cantidad de ayudas requeridas, etc.), identificando las fortalezas y debilidades de su aprendizaje. Con esta detallada información, el profesor podrá definir una pauta de acciones correctivas “just-on-time” para guiar el trabajo colaborativo en el aula. Así mismo, el estudiante recibe una retro-alimentación inmediata en línea sobre sus habilidades adquiridas o por adquirir. En este proceso “meta-cognitivo”, el estudiante sabe en cada momento lo que sabe (o no sabe), sin tener que esperar el resultado de las pruebas o exámenes tradicionales que podrían llegar “demasiado tarde” para iniciar una acción correctiva.

El sistema MCT propuesto avanzará con nuevos aportes en el manejo, procesamiento y presentación de los datos que registra el software CTT, constituyéndose en una poderosa herramienta para el profesor, ya que al final del día conocerá los avances y dificultades de cada uno de sus alumnos y podrá diseñar estrategias efectivas (“just-on- time”) de aprendizaje personalizado en el aula y de apoyo selectivo a los alumnos que más lo requieren. Por ello, aunque el profesor tenga delante un curso numeroso, el sistema MCT le entregará una visión detallada del avance de cada alumno en forma individual y del curso en forma global, segregado en diversos niveles tales como: unidad, lección, curso y estudiante.

Los profesores podrán compartir sus estrategias y experiencias en la comunidad Web RELATED del sistema, junto a los supervisores del programa de Diplomado RELATED-MCT. Los estudiantes podrán tener facilidades de ayuda en línea con sus profesores y entre pares en la misma comunidad web. Los directores y jefes técnico-pedagógicos de las escuelas podrán recibir información en línea actualizada del estado de avance de cada curso y de cada estudiante, para así poder tomar oportunamente las acciones correctivas necesarias y apoyar a los profesores que lo requieran.

El sistema se probará experimentalmente en aproximadamente 30 escuelas públicas municipalizadas de dos comunas de Chile: una urbana (Maipú, actuando como mandante) y otra rural (Villarrica), ambas atendiendo a poblaciones vulnerables. Se incorporarán escuelas de otras comunas de Chile durante el desarrollo del proyecto.

Considerando el apoyo de CMU y CLI a esta proyecto, con una larga y exitosa experiencia en el diseño y aplicación del modelo CTT en EEUU con resultados comprobados en pruebas nacionales de matemática, los positivos resultados del proyecto BID conjunto con el Grupo RELATED previamente mencionado, los importantes aportes de las Municipalidades de Maipú y Villarrica, adicionado a los recursos académicos de Ingeniería y Educación de la PUC, se espera mejorar en forma significativa las competencias de los profesores, la motivación de los estudiantes y sus aprendizajes en el ámbito de la matemática.

Se pondrá especial énfasis en el diseño y aplicación de estudios de evaluación de impacto (detallado en documento de “metodología de investigación y desarrollo” del presente proyecto). La importancia de evaluar radica en la necesidad de determinar el impacto del uso del sistema de tutores cognitivos en los aprendizajes de los estudiantes en el área de matemática, en las prácticas pedagógicas y en los procesos escolares, y de esta forma demostrar la relevancia de invertir en este ámbito como una estrategia de desarrollo para Chile.

En este sentido, la estrategia de evaluación diseñada para esta iniciativa tiene como finalidad última establecer comparaciones entre alumnos (y establecimientos) que aprenden con el sistema de tutores cognitivos MCT y los que aprenden sin dicho sistema en condiciones contextuales similares. De esta forma, se podrá explorar de manera más consistente el valor que tiene la integración curricular del sistema MCT en la eficiencia del proceso de enseñanza aprendizaje en matemática en 5° - 8° básico y también en cierta medida como esta iniciativa colabora en el interés de los alumnos por las tecnologías y por las matemáticas. Se analizará también la respuesta de los profesores y autoridades educacionales frente a las nuevas estrategias y tecnologías.