Educación |
Escrito por Juan Madrigal Muga | |||||
miércoles, 29 de agosto de 2007 | |||||
Recibido: lunes, 22 enero 2007 ![]() Descartes: un proyecto para ver y hacer matemáticas
Juan Madrigal Muga Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa (CNICE) e-mail: juan.madrigal @ cnice.mec.es página web: http://descartes.cnice.mec.es
Antecedentes
Durante los últimos 20 años el Ministerio de Educación ha puesto en marcha numerosos proyectos para promover la utilización de las tecnologías de la información y de la comunicación como recurso didáctico. Desde el año 1985, en que se implantó el proyecto Atenea, hemos ido adquiriendo experiencia sobre cuáles aplicaciones resultan útiles en las aulas, analizando las ventajas e inconvenientes que presenta el uso del ordenador con los alumnos y las estrategias más convenientes para la implantación de las TIC en los centros, así como las dificultades que surgen en el desarrollo de las herramientas y los materiales para el aprendizaje.
Sin embargo, después de tantos años, la repercusión del ordenador en la educación no es comparable a la que ha tenido en todos los demás órdenes de la vida, sobre todo en aquellas actividades y profesiones en los que, como ocurre en nuestra profesión docente, la información es el elemento esencial. Los informes de la OCDE muestran mucho retraso en la utilización de las TIC como medio didáctico, en general en los países más avanzados y en particular en España.
El proyecto Descartes, cuya principal finalidad es promover nuevas formas de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas integrando las TIC en el aula como herramienta didáctica, aparece en el año 1999 con la intención de romper esa tendencia aprovechando las circunstancias que se dan tanto desde el punto de vista económico y tecnológico (abaratamiento de los equipos, aparición de las líneas de alta velocidad, utilización generalizada de Internet a bajo coste, etc.) como social (uso generalizado del ordenador y de Internet en nuestra sociedad) y, en particular, el interés de un alto número de profesores de matemáticas por las TIC. Al primer curso de Descartes convocado por el MEC en ese año se inscriben 250 profesores de matemáticas, en lo que entonces se llamaba territorio MEC; fue la única convocatoria en esas condiciones, ya que a partir del año 2000 todas las CCAA adquieren las competencias plenas en Educación y, como consecuencia, la decisión de convocar cursos de formación para profesores de las respectivas Consejerías de Educación.
Integración de las TIC
Bajo la apariencia de un simple cambio de los medios didácticos, el proyecto Descartes pretende favorecer un cambio más profundo en la enseñanza de las matemáticas. No obstante, este cambio debe contar con la anuencia de los profesores, por lo que debe auspiciar una transformación pausada y progresiva de los medios didácticos, las metodologías, los objetivos y los contenidos del currículo. Podemos clasificar esta necesaria evolución hacia una utilización integrada de las TIC en la enseñanza de las Matemáticas en tres fases, a partir de la situación en la que nos encontramos en este momento de forma bastante generalizada.
Situación actual
En la actualidad, la mayoría de nuestras clases de matemáticas se caracteriza por:
Fase 1
En esta fase es en la que se encuentran aquellos profesores que se animan a utilizar algunas veces los ordenadores con sus alumnos:
Esta es la fase que estamos promoviendo actualmente con nuestro proyecto; supone un salto importante para algunos profesores, casi insalvable para aquellos que permanecen reacios al uso del ordenador.
Fase 2
Se trata de usar el ordenador con metodologías innovadoras, que prescindan del corsé tradicional que hemos sentido como alumnos y también como profesores. En la fase 1 se usa el ordenador igual que la pizarra, además de lo que contamos de palabra; es decir, un libro, electrónico pero, al fin, un libro, con metodología tradicional y discurso descendente.
Se trata de buscar nuevas fórmulas de comunicación entre el profesor y el alumno y de los alumnos entre ellos y con el exterior, usando como medio el ordenador, aprovechando las novedades que aporta el ordenador como la interactividad, la comunicación, los procesos automáticos, la rapidez, la calidad de presentación y la integración de medios y recursos; inventar una nueva forma de transmitir los contenidos actuales usando metodologías novedosas que permitan adaptarse a diferentes estilos de aprendizaje, que puedan ser moldeables por el profesor y que sirvan para que cada alumno pueda encontrar la mejor forma de aprender.
El aula, por primera vez en la historia, está abierta al mundo y el profesor no es el único agente transmisor de información, pero sí el que conoce a los alumnos y es capaz de diseñar el aprendizaje de cada uno de ellos. Las posibilidades son enormes; hay que enfocar el trabajo de una manera nueva, que permita a los alumnos aprender los conceptos y adquirir los procedimientos mediante esas actividades propuestas de forma interactiva.
El ordenador y este proyecto favorecen metodologías de todo tipo, pero principalmente hacen posible, en matemáticas, las metodologías constructivas, que con otros medios resultan mucho más difíciles o están más limitadas. Con ellas, el alumno es parte activa de su propio aprendizaje:
Fase 3
Supone el cambio de objetivos y contenidos. Se producirá como consecuencia de la incorporación de los nuevos modos de aprendizaje; los medios serán diferentes, lo que cambiará la metodología y el currículo.
Igual que el microscopio permite estudiar partes de la biología que no estaban en el currículo antes de que existiera, el ordenador en matemáticas cumple la misma función: nos permite ver allí donde antes no veíamos nada y descubrir mundos desconocidos hasta ahora y que son accesibles con mucha facilidad. Desde luego, la investigación matemática, como contaba Miguel de Guzmán hace quince años, no se concibe ya sin el ordenador.
Lo que nos suele pasar a los profesores cuando se habla de la inutilidad y obsolescencia de determinados aprendizajes, como los algoritmos clásicos de las operaciones aritméticas, el cálculo de derivadas o la integración, es lo mismo que en su día ocurrió a los calculistas de la Edad Media.
Cabe decir que en la Edad Media, realizar
estudios sobre la multiplicación y la división era tremendamente difícil y
había que asistir a la universidad y asistir a clases como si en nuestros
tiempos quisiéramos realizar estudios de tercer grado, los misterios del
cálculo sólo estaban destinados a unos pocos que se podían permitir el lujo de
estudiar, aunque los buenos calculistas trabajaban de eso, de calculistas, para
comerciantes y personas adineradas, que les controlaban sus ganancias o
pérdidas, como lo fue Fibonacci (Leonardo de Pisa 1180-1250) o Cardano(1501-1576),
que además de sus estudios en diversas áreas de las matemáticas, tenían un
trabajo que era el que alimentaba a sus familias.
La aparición de una notación y unos algoritmos apropiados permitirían a los niños de la época hacer en unos minutos lo que los calculistas tardaban días en resolver. Es evidente que en una sociedad comercial-mercantil el cálculo aritmético ha sido esencial para la mayor parte de las actividades; por ello, durante muchos años, leer y las cuatro reglas eran el currículo elemental, mientras que el cálculo de logaritmos, derivadas o la integración permitían resolver problemas de ingeniería mediante tablas o procedimientos complejos de difícil aprendizaje, que utilizaban sólo los iniciados.
En nuestra sociedad tecnológica, en la que cualquiera que sepa usar un ordenador puede hacer cualquier operación matemática con absoluta fiabilidad y sin dificultad, no se debería incluir en el currículo los tediosos algoritmos aritméticos de las operaciones elementales, ni siquiera los métodos de derivación e integración, ya que los hacen las máquinas en décimas de segundo, por lo que una vez aprendidos se olvidarán por falta de uso. Sin embargo, la utilización del ordenador con hojas de cálculo, programas estadísticos u otros programas matemáticos, como el propio Descartes, tardará bastante en incorporarse al currículo.
Diseño del proyecto
El proyecto Descartes se diseña en el año 1998 con el objetivo de ofrecer a los profesores y estudiantes de Enseñanza Secundaria una nueva alternativa para enseñar y aprender Matemáticas, que aproveche las posibilidades que ofrecen las TIC para visualizar los conceptos, simplificar la adquisición de procedimientos y mejorar la actitud de los estudiantes hacia esta materia.
Para el diseño de este proyecto hemos tenido en cuenta la experiencia acumulada y las conclusiones de otros proyectos realizados. Nuestra primera premisa se basa en que cualquier proceso de innovación en educación debe contar con la aceptación de los profesores; por ello, en el diseño y desarrollo del proyecto hemos adoptado esta premisa como fundamental, de forma que todas las decisiones que se han ido tomando la han tenido como referencia principal.
Por lo tanto, a la hora de diseñar el proyecto se consideró que debían cumplirse las siguientes condiciones:
Decisiones iniciales: Java e Internet
El diseño se realiza en un momento en el que Internet comienza a despuntar en España y algunos centros de Enseñanza Secundaria comienzan a tener acceso a Internet a través de un módem, con bastantes limitaciones de velocidad, aunque todo apunta hacia un crecimiento generalizado de su uso, como efectivamente después se ha producido. Esto ayuda a tomar una de las decisiones más trascendentales del proyecto que permite satisfacer bastantes de las características deseadas: se decide utilizar las páginas HTML como soporte de los materiales didácticos. Eso supone:
Desarrollo
El desarrollo del proyecto tiene marcadas cinco líneas bien diferenciadas que deben estar coordinadas:
Descartes es un programa realizado en lenguaje Java, lo que se denomina un applet. Estos programas se caracterizan porque se pueden insertar en las páginas web. Existen en Internet numerosos applets; algunos son interactivos, es decir, permiten al usuario modificar algún parámetro y observar el efecto que se produce en la pantalla; pero lo que caracteriza a Descartes es que, además, es configurable, es decir, que los usuarios (profesores) pueden programarlo para que aparezcan diferentes elementos y distintos tipos de interacción.
El applet Descartes tiene una programación muy matemática para que a los profesores de esta materia les resulte fácil su aprendizaje y utilización. Es, realmente, un generador de applets. A cada una de las configuraciones que se pueden definir la denominamos escena.
El applet Descartes tiene como principal finalidad la creación de escenas interactivas con las que se pueden plantear actividades matemáticas relacionadas con la representación gráfica de funciones, las representaciones geométricas, la realización de cálculos con las operaciones aritméticas, representación de números, ecuaciones y expresiones matemáticas, la utilización de funciones y también otros recursos informáticos como el uso de condicionales y algoritmos, y otras muchas funcionalidades que permiten realizar interacciones muy variadas de forma bastante sencilla.
La versión 3D ofrece la creación de escenas más complejas, con una mayor diversidad de elementos de interacción, además de permitir trabajar con los elementos de la geometría tridimensional.
Las escenas de Descartes
Podemos definir una escena de Descartes como una pizarra electrónica en la que subyace un sistema de referencia cartesiano interactivo, en el que se pueden configurar y emplear todos los elementos habituales: origen, ejes, cuadrantes, cuadrícula, puntos, coordenadas, vectores, etc.
Sobre la escena se pueden representar curvas y gráficas dadas por sus ecuaciones, tanto en forma explícita como implícita; en particular, permite representar las gráficas de todas las funciones que habitualmente se utilizan en la enseñanza secundaria, tanto en coordenadas cartesianas como en paramétricas. Se muestran aplicaciones donde también se hacen representaciones en coordenadas polares.
Los elementos que intervienen en la definición de las ecuaciones pueden ser parámetros modificables por el usuario, lo que hace que las gráficas que se muestran cambien al modificar esos parámetros.
Dispone asimismo de una poderosa herramienta de cálculo que permite evaluar cualquier expresión matemática y escribir tanto la expresión como el resultado en la escena. Como ocurre en las representaciones gráficas, los elementos que intervienen en los cálculos pueden ser parámetros modificables por el usuario, lo que hace que los resultados que se muestran cambien al modificar esos parámetros.
También se pueden representar los elementos geométricos elementales: puntos, segmentos, arcos, vectores, planos, poliedros, etc. Como en los casos anteriores, estos elementos pueden depender de parámetros, de forma que la representación cambia cuando el usuario los modifica.
Características educativas
Modos de uso de Descartes
Podemos distinguir tres formas de uso de Descartes, según el conocimiento que se tenga de la herramienta.
Servidor de Internet del proyecto Descartes
El servidor de Internet del proyecto Descartes cuenta, por el momento, con los siguientes apartados:
Materiales para el aula
Materiales para la formación
Servicios de información y ayuda
Servicios de comunicación
Presente y futuro
En la actualidad se están utilizando las versiones 2D y 3D que ofrecen mayores facilidades de programación que la primera y disponen de un entorno más amigable y fácil de usar, a la vez que incorporan nuevas funcionalidades.
La versión 3D se ha desarrollado para que también pueda tener utilidad en la creación de actividades de física. Paralelamente al proyecto Descartes se está desarrollando con esta versión del applet un proyecto de física que se denomina Newton. Esta nueva versión incluye no sólo la representación tridimensional, sino que se han incorporado nuevas herramientas que permiten diseñar actividades más interactivas y mejorar los procedimientos y control de la autoevaluación del alumno.
Durante el curso pasado se ha llevado a cabo el proyecto EDA 2005 (Experimentación con Descartes en Andalucía) en el que han participado 26 profesores en 24 centros de Enseñanza Secundaria, con resultados muy positivos. Cabe resaltar el interés de todos los profesores por continuar utilizando asiduamente Descartes, ya que a pesar de haber tenido que trabajar más que por el método tradicional, los resultados han sido muy satisfactorios: una mejora ostensible de la actitud de los alumnos, mayor y mejor trabajo en el aula, realización de muchos más ejercicios que en la clase tradicional, entre otros.
Durante este curso, la mayor parte de los profesores que participaron en EDA 2005 están haciendo extensiva su experiencia y van a concurrir de forma coordinada a un proyecto de innovación en el que plantean esta extensión. Por otra parte, otras Comunidades están organizando un proyecto semejante para llevarlo a cabo en el próximo curso. Este año se impartiría la formación en los contenidos de Descartes, y en el mes de septiembre se comenzaría la formación para la experimentación.
En este momento se está diseñando un nuevo applet para poder desarrollar actividades de manipulación algebraica, que es uno de los aspectos más difíciles para un alto porcentaje de alumnos de matemáticas. Ya hay un prototipo que hace vislumbrar una herramienta eficaz para que los alumnos puedan “jugar” con las operaciones algebraicas como lo hacen ahora con las gráficas de las funciones o la geometría.
El proceso de implantación del uso de los ordenadores es lento, pero progresivo. Cada vez más profesores se animan a usarlo, personalmente y con sus alumnos. No obstante, hay muchas dificultades para que la implantación sea generalizada. Con este proyecto pretendemos que aquellos profesores más motivados y con recursos suficientes en su centro educativo puedan comenzar a experimentar lo que ocurre cuando los alumnos usan estas tecnologías. Seguiremos trabajando para que esa experimentación aumente en extensión y en intensidad.
Considero que el camino emprendido es irreversible. El hecho de que no haya suficientes apoyos institucionales o de que parte del profesorado muestre rechazo sólo retrasará la incorporación de las tecnologías como medio de aprendizaje de las matemáticas. Espero que este proyecto contribuya a este cambio, tan complejo como necesario.
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