Resolución de problemas antes de la instrucción (PS-I): Un protocolo para la evaluación e intervención en estudiantes con diferentes habilidades

Resumen

Este protocolo guía a los investigadores y educadores a través de la implementación del enfoque de Resolución de Problemas antes de la Instrucción (PS-I) en una clase de estadística de pregrado. También describe una evaluación experimental integrada de esta implementación, donde la eficacia de PS-I se mide en términos de aprendizaje y motivación en estudiantes con diferentes predisposiciones cognitivas y afectivas.

Resumen

Hoy en día, cómo fomentar el pensamiento reflexivo de los estudiantes es una de las principales preocupaciones para los maestros en varios niveles educativos. Muchos estudiantes tienen dificultades a la hora de afrontar tareas que implican altos niveles de reflexión, como en los cursos STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). Muchos también tienen una ansiedad y desmotivación profundamente arraigadas hacia tales cursos. Para superar estos desafíos cognitivos y afectivos, los investigadores han sugerido el uso de enfoques de "Resolución de problemas antes de la instrucción" (PS-I). PS-I consiste en dar a los alumnos la oportunidad de generar soluciones individuales a problemas que posteriormente se resuelven en clase. Estas soluciones se comparan con la solución canónica en la siguiente fase de instrucción, junto con la presentación del contenido de la lección. Se ha sugerido que con este enfoque los estudiantes pueden aumentar su comprensión conceptual, transferir su aprendizaje a diferentes tareas y contextos, ser más conscientes de las brechas en sus conocimientos y generar una construcción personal de conocimientos previos que pueda ayudar a mantener su motivación. A pesar de las ventajas, este enfoque ha sido criticado, ya que los estudiantes pueden pasar mucho tiempo en prueba y error sin rumbo durante la fase inicial de generación de soluciones o incluso pueden sentirse frustrados en este proceso, lo que podría ser perjudicial para el aprendizaje futuro. Más importante aún, hay poca investigación sobre cómo las características preexistentes de los estudiantes pueden ayudarlos a beneficiarse (o no) de este enfoque. El objetivo del presente estudio es presentar el diseño e implementación del enfoque PS-I aplicado al aprendizaje estadístico en estudiantes de pregrado, así como un enfoque metodológico utilizado para evaluar su eficacia considerando las diferencias preexistentes de los estudiantes.

Introducción

Una de las preguntas que más preocupan a los profesores actualmente es cómo estimular la reflexión de los estudiantes. Esta preocupación es común en cursos de naturaleza matemática, como los cursos STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), en los que la abstracción de muchos conceptos requiere un alto grado de reflexión, sin embargo, muchos estudiantes informan que abordan estos cursos puramente a través de métodos basados en la memoria¹. Además, los estudiantes a menudo muestran un aprendizaje superficial de los conceptos^1,2,3. Las dificultades que experimentan los estudiantes para aplicar procesos de reflexión y aprendizaje profundo, sin embargo, no son solo cognitivas. Muchos alumnos sienten ansiedad y desmotivación ante estos cursos^4,5. De hecho, estas dificultades tienden a persistir a lo largo de la educación de los estudiantes⁶. Por lo tanto, es importante explorar estrategias educativas que preparen motivacional y cognitivamente a los estudiantes para el aprendizaje profundo, independientemente de sus diferentes predisposiciones.

Es particularmente útil encontrar estrategias que complementen los enfoques instructivos típicos. Una de las más típicas es la instrucción directa. La instrucción directa significa guiar completamente a los estudiantes desde la introducción de conceptos novedosos con información explícita sobre estos conceptos, y luego seguir con estrategias de consolidación como actividades de resolución de problemas, retroalimentación, discusiones o explicaciones adicionales^7,8. La instrucción directa puede ser efectiva para transmitir fácilmente contenido^8,9,10. Sin embargo, los estudiantes a menudo no reflexionan sobre aspectos importantes, como cómo se relaciona el contenido con su conocimiento personal, o posibles procedimientos que podrían funcionar y no¹¹. Por lo tanto, es importante introducir estrategias complementarias para hacer que los estudiantes piensen críticamente.

Una de estas estrategias es el enfoque¹²de Resolución de problemas antes de la instrucción (PS-I), también conocido como el enfoque de invención¹¹ o el enfoque de fracaso productivo^13. PS-I es diferente a la instrucción directa en el sentido de que los estudiantes no son introducidos directamente a los conceptos, sino que hay una fase de resolución de problemas previa a las actividades típicas de instrucción directa en las que los estudiantes buscan soluciones individuales a los problemas antes de obtener cualquier explicación sobre los procedimientos para resolverlos.

En este problema inicial, no se espera que los estudiantes descubran completamente los conceptos objetivo¹³. Los estudiantes también pueden sentir sobrecarga cognitiva^14,15,16 e incluso afectar negativamente a¹⁷ con la incertidumbre y los muchos aspectos a considerar. Sin embargo, esta experiencia puede ser productiva a largo plazo porque puede facilitar el pensamiento crítico sobre características importantes. En concreto, el problema inicial puede ayudar a los alumnos a tomar más conciencia de las lagunas en sus conocimientos^18,activar conocimientos previos relacionados con el contenido para abarcar^13,y aumentar la motivación por la oportunidad de basar su aprendizaje en el conocimiento personal 7,17,19.

En términos de aprendizaje, los efectos de PS-I se ven generalmente cuando los resultados se evalúan con indicadores de aprendizaje profundo^20,21. En general no se han encontrado diferencias entre los estudiantes que aprendieron a través de PS-I y los que aprendieron a través de la instrucción directa en términos de conocimiento procedimental^20,22, que se refiere a la capacidad de reproducir procedimientos aprendidos. Sin embargo, los estudiantes que pasan por PS-I generalmente exhiben una educación superior en conocimiento conceptual^7,19,23,que se refiere a la comprensión del contenido cubierto, y la transferencia^7,15,19,24,que se refiere a la capacidad de aplicar esta comprensión a situaciones novedosas. Por ejemplo, un estudio reciente en una clase sobre variabilidad estadística mostró que los estudiantes a los que se les dio la oportunidad de inventar sus propias soluciones para medir la variabilidad estadística antes de recibir explicaciones sobre los conceptos y procedimientos generales en este tema demostraron una mejor comprensión al final de la clase que aquellos que pudieron estudiar directamente los conceptos y procedimientos relevantes antes de involucrarse en cualquier actividad de resolución de problemas²³. Sin embargo, algunos estudios no han demostrado diferencias en el aprendizaje^16,25,26 o la motivación^19,26 entre PS-I y las alternativas de instrucción directa, o incluso un mejor aprendizaje en las alternativas de instrucción directa^14,26,y es importante considerar las posibles fuentes de variabilidad.

Las características de diseño que subyacen a la implementación de PS-I son una característica importante²⁰. Una revisión sistemática²⁰ encontró que era más probable que hubiera una ventaja de aprendizaje para PS-I sobre las alternativas de instrucción directa cuando las intervenciones de PS-I se implementaron con al menos una de dos estrategias, ya sea formulando el problema inicial con casos contrastantes o construyendo la instrucción posterior con retroalimentación detallada sobre las soluciones de los estudiantes. Los casos contrastantes consisten en ejemplos simplificados que difieren en algunas características importantes¹¹ (ver Figura 1 para un ejemplo), y pueden ayudar a los estudiantes a identificar características relevantes y evaluar sus propias soluciones durante el problema inicial^11,20. La segunda estrategia, proporcionar explicaciones que se basan en las soluciones de los estudiantes^13,consiste en explicar el concepto canónico mientras se retroalimenta sobre las affordances y limitaciones de las soluciones generadas por los estudiantes, lo que también puede ayudar a los estudiantes a centrarse en las características relevantes y evaluar las brechas en su propio conocimiento²⁰, pero después de que se complete la fase inicial de resolución de problemas (ver Figura 3 para un ejemplo del andamiaje de las soluciones típicas de los estudiantes).

Dado el apoyo en la literatura a estas dos estrategias, contrastando casos y construyendo instrucción sobre las soluciones de los estudiantes, es importante considerarlas al promover la inclusión de PS-I en la práctica educativa real. Este es el primer objetivo de nuestro protocolo. El protocolo proporciona materiales para una intervención PS-I que incorporan estos dos principios. Es un protocolo que, si bien es adaptable, está contextualizado para una lección sobre variabilidad estadística, una lección muy común para estudiantes universitarios y de secundaria, que generalmente son las poblaciones objetivo en la literatura sobre PS-I^29. La fase inicial de resolución de problemas consiste en inventar medidas de variabilidad para la distribución del ingreso en los países, que es un tema controvertido³⁰ que puede ser familiar para los estudiantes en muchas áreas de aprendizaje. Luego se proporcionan materiales para que los estudiantes estudien soluciones a este problema en un ejemplo trabajado, y para una conferencia que incorpora la discusión de soluciones comunes producidas por los estudiantes junto con problemas de práctica integrados.

El segundo objetivo de nuestro protocolo es hacer que la evaluación experimental de PS-I sea accesible para educadores e investigadores, lo que puede facilitar la investigación de PS-I desde una mayor variedad de perspectivas mientras se mantienen algunas condiciones constantes en toda la literatura. Sin embargo, las condiciones de esta evaluación experimental son flexibles a las modificaciones. La evaluación experimental descrita en el protocolo se puede aplicar en lecciones ordinarias, ya que a los estudiantes de una sola clase se les pueden asignar los materiales para la condición PS-I o los materiales para una condición de instrucción directa al mismo tiempo (Figura 4). Esta condición de instrucción directa también es adaptable a las necesidades de investigación y educación, pero como se describió originalmente en el protocolo, los estudiantes comienzan obteniendo las explicaciones iniciales sobre el concepto objetivo con el ejemplo trabajado, y luego consolidan este conocimiento con un problema de práctica (solo presentado en esta condición para compensar el tiempo que los estudiantes de PS-I pasan en el problema inicial), y con la conferencia²³. Las posibles adaptaciones incluyen comenzar con la conferencia y luego hacer que los estudiantes realicen la actividad de resolución de problemas, que es una condición de control típica para comparar PS-I que a menudo ha llevado a un mejor aprendizaje para la condición PS-I^7,13,19,26. Alternativamente, la condición de control puede reducirse a la exploración de un ejemplo trabajado seguido de la fase de conferencia, que, aunque es una versión más simplificada de los enfoques de instrucción directa que la propuesta originalmente, es más común en la literatura y ha llevado a resultados variados, con algunos estudios que indican un mejor aprendizaje en PS-I^15,24, y otros que indican un mejor aprendizaje de este tipo de condición de instrucción directa^14,26.

Finalmente, un tercer objetivo del protocolo es proporcionar recursos para evaluar cómo los estudiantes con diferentes predisposiciones y habilidades cognitivas pueden beneficiarse de PS-I^15. La evaluación de estas predisposiciones es especialmente importante si tenemos en cuenta las predisposiciones negativas que algunos estudiantes suelen tener con los cursos STEM, y el hecho de que PS-I todavía puede producir reacciones negativas en algunos casos¹⁴. Sin embargo, hay poca investigación al respecto.

Por un lado, dado que PS-I facilita la asociación del aprendizaje con ideas individuales, en lugar de solo conocimientos formales, se puede plantear la hipótesis de que PS-I puede ayudar a motivar a los estudiantes de niveles académicos bajos, aquellos que tienen bajos sentimientos de competencia o baja motivación sobre el tema^13,27. Un estudio mostró que los estudiantes con baja orientación al dominio, es decir, menos objetivos relacionados con el aprendizaje personal, se beneficiaron más de PS-I que aquellos con mayor motivación para aprender²⁷. Por otro lado, los estudiantes con otros perfiles pueden encontrar dificultades cuando participan en PS-I. Más específicamente, la metacognición juega un papel importante en PS-I³¹, y los estudiantes con habilidades de metacognición bajas podrían no beneficiarse de PS-I debido a las dificultades para ser conscientes de sus brechas de conocimiento o discernir el contenido relevante¹⁵. Además, como la fase inicial de PS-I se basa en la producción de soluciones individuales, los estudiantes con habilidades divergentes bajas, dificultades que generan una variedad de respuestas en una situación dada, podrían beneficiarse menos de PS-I que otros estudiantes. El protocolo presenta instrumentos confiables para evaluar estas predisposiciones (Tabla 1) aunque otros pueden ser considerados.

En resumen, este protocolo tiene como objetivo hacer que una implementación de una intervención PS-I que siga los principios aceptados en la literatura PS-I sea accesible para educadores e investigadores. Además, los protocolos proporcionan una evaluación experimental de esta intervención y facilitan la evaluación de las predisposiciones cognitivas y motivacionales de los estudiantes. Es un protocolo que no requiere acceso a nuevas tecnologías o recursos específicos, y que puede ser modificado en función de las necesidades de investigación y educativas.

Protocolo

Este protocolo sigue la Declaración de Helsinki de Principios Éticos para la Investigación con Humanos, pero aplica estos principios a las dificultades añadidas de integrar la investigación dentro de los entornos de la vida real en la educación³². Específicamente, ni la asignación de condiciones de aprendizaje ni la decisión de participar pueden tener consecuencias para las oportunidades de aprendizaje de los estudiantes. Además, se mantiene la confidencialidad y el anonimato de los alumnos incluso cuando son los profesores los que se encargan de la evaluación. Los objetivos, alcances y procedimientos del protocolo han sido aprobados por el Comité de Ética en Investigación del Principado de Asturias (España) (Referencia: 242/19).

Tenga en cuenta que si el usuario solo está interesado en implementar el enfoque PS-I, solo el Paso 6 (sin asignar participantes a la condición de control) y el Paso 7 son relevantes. A pesar de eso, los pasos 5 y 9 se pueden agregar como ejercicios de práctica para los estudiantes. Si el usuario también está interesado en la evaluación experimental, es importante que los estudiantes trabajen individualmente durante los Pasos 4, 5, 6 y 9. Por lo tanto, se recomienda que durante estos pasos, los asientos de los estudiantes se organicen de modo que haya un espacio vacío al lado de cada estudiante.

Dependiendo de la conveniencia, los pasos se pueden implementar continuamente dentro de una sola sesión de clase o con pasos posteriores en una sesión de clase diferente.

1. Información para los estudiantes sobre el propósito y los procedimientos del estudio

1. Tómese 10 minutos de un período de clase para informar a los estudiantes sobre el estudio.
2. Explicar explícitamente a los estudiantes el propósito general del estudio, su libertad para consentir en participar, el hecho de que pueden retirarse libremente y la garantía de anonimato y confidencialidad en el procesamiento de datos.
   1. Dígales que el propósito general del estudio es explorar la eficacia de diferentes enfoques educativos, así como evaluar la influencia de las disposiciones cognitivas y afectivas de los estudiantes en la eficacia de estos enfoques.
   2. Dígales que aunque se asignarán a uno de los dos enfoques, el contenido cubierto en las dos condiciones será el mismo. Informarles que las actividades utilizadas en ambas condiciones estarán disponibles para todos los estudiantes al finalizar el estudio.
   3. Hágales saber que son libres de participar en el estudio y que pueden abandonar el estudio en cualquier momento sin afectar sus oportunidades de aprendizaje o sus calificaciones. Si no quieren participar en el estudio, pueden hacer las actividades de aprendizaje sin entregarlas. Además, durante el corto tiempo que los participantes completan los cuestionarios, los no participantes pueden estudiar otros materiales.
   4. Informarles que su participación será anónima y que se mantendrá la confidencialidad en todo momento, se utilizará un número de identificación arbitrario para combinar los datos en diferentes sesiones y actividades.
3. Proporcione a los estudiantes dos copias del formulario de consentimiento informado(Apéndice A)que también contiene la información de contacto del investigador. Pídales que firmen una copia para usted y que se queden con la otra copia para sí mismos.
   NOTA: Este protocolo está dirigido a estudiantes universitarios, donde no se necesita el permiso de los padres. Podría generalizarse a niveles educativos más bajos, aunque para los estudiantes que son legalmente menores de edad, también se necesitaría el consentimiento informado de los padres.
4. Si los estudiantes se agregan al estudio en fases posteriores del protocolo, pídales que completen el consentimiento informado como se describe en esta sección antes de unirse al estudio.

2. Proporcionar a los estudiantes un número de identificación disociado de otros registros

1. Para mantener el anonimato de las respuestas de los estudiantes, asigne aleatoriamente a cada estudiante un número de identificación (por ejemplo, prepare una bolsa con números aleatorios y pida a cada estudiante que elija uno, envíe por correo electrónico a cada estudiante un número aleatorio a través de una aplicación web). Pídales que anoten el número en un lugar donde sea accesible en las evaluaciones posteriores en el protocolo.
   NOTA: Si el estudio se realiza a través de una aplicación en línea que permite rastrear las respuestas de los estudiantes de forma anónima, esto no es necesario.

3. Cumplimentación de cuestionarios sobre predisposiciones cognitivas y afectivas y datos demográficos básicos

1. Reserve 10 minutos en un período de clase para administrar los cuestionarios a todos los estudiantes de la clase.
2. Dé a los estudiantes que decidan no participar en el experimento otras opciones de aprendizaje, como trabajar individualmente en otros contenidos.
3. Pida a los estudiantes que completen los cuestionarios sobre sus predisposiciones, esto se puede hacer utilizando los cuestionarios del Apéndice B. Pídales que trabajen individualmente.
   NOTA: El conjunto de cuestionarios en el Apéndice B incluye la Escala de Competencia Cognitiva en la Encuesta de Actitudes hacia la Estadística (SATS-28) ³³, la Escala de Enfoque de Dominio en el Cuestionario de Metas de Logro-Revisado³⁴ , la Escala de Regulación de la Cognición del Inventario de Conciencia Metacognitiva³⁵y preguntas demográficas.
   1. Para controlar los posibles efectos contaminantes relacionados con el orden en que los estudiantes completan los cuestionarios, entregue aleatoriamente diferentes versiones de las hojas del cuestionario que varían en el orden en que se presentan los cuestionarios. En el Apéndice B-1 hay diferentes versiones impresas de los cuestionarios propuestos con diferentes órdenes.
      NOTA: Si los cuestionarios se completan digitalmente, cree enlaces con los diferentes órdenes y distribuya aleatoriamente los cuatro enlaces entre los estudiantes de la clase (por ejemplo, entre grupos creados por orden alfabético).
4. Dé a los estudiantes 7 minutos para completar los cuestionarios. Las instrucciones se incluyen en los cuestionarios y no se necesitan instrucciones adicionales.

4. Administración de la prueba del pensamiento divergente

1. En caso de que esta prueba sea de interés, tómese 10 minutos en un período de clase para administrar la Tarea de Usos Alternativos^36,37 que mide la fluidez del pensamiento divergente para todos los estudiantes de la clase.
2. Proporcione a cada estudiante papel en blanco y pídales que escriban su número de identificación.
3. Explique las instrucciones de la prueba.
   1. Dígales que se les proporcionará un objeto que tenga un uso común, pero que deben idear tantos otros usos como puedan.
   2. Dales un ejemplo (por ejemplo, por ejemplo, si te presento un periódico, que se usa comúnmente para leer, tienes que escribir usos alternativos, como usarlo como un sombrero temporal para protegerte del sol, o para forrar la parte inferior de una bolsa de viaje)³⁸.
4. Lea el primer elemento de la prueba en voz alta y escríbalo en la pizarra: "Escriba tantos usos que se le ocurran para un ladrillo". Dé a los alumnos dos minutos para que escriban sus respuestas. Una vez que terminen los dos minutos, pida a los alumnos que volteen su papel hacia el otro lado.
5. Lea el segundo elemento de la prueba en voz alta y escríbalo en la pizarra: "Escriba tantos usos que se le ocurran para un clip de papel". Dé a los alumnos dos minutos para que escriban sus respuestas.
6. Una vez que terminen los dos minutos, pida a los alumnos que dejen de escribir y recojan sus trabajos.

5. Realización de la prueba previa de conocimientos académicos previos

1. Reservar 15 minutos en un período de clase para administrar el pre-test de conocimientos académicos previos en el Apéndice C.
   NOTA: La prueba previa trata sobre la tendencia central, que es relevante para asimilar el contenido sobre la variabilidad a aprender en las condiciones de aprendizaje posteriores en el Paso 6⁷. No se debe dar contenido de clase sobre la tendencia central a los estudiantes entre la administración de esta prueba previa y el Paso 6. Tampoco recomendamos sustituir esta prueba previa por una variabilidad diferente que cubra la variabilidad porque eso puede crear un efecto PS-I que puede contaminar los resultados del experimento²⁶.
2. Distribuya la prueba previa a los estudiantes. A partir de este punto, pídales que trabajen individualmente.
   1. Dé a los estudiantes 10 minutos para completar la prueba previa. Las instrucciones se incluyen en la prueba y no se necesitan más especificaciones. Una vez que se aleje el tiempo, pida a los estudiantes que volteen su papel y se lo entreguen.

6. Asignación y administración de las dos condiciones de aprendizaje

1. Tómese 35 minutos de un período de clase para administrar las dos condiciones de aprendizaje dentro de la misma clase.
   NOTA: Para evitar errores de confiabilidad debido al tiempo, recomendamos no más de una semana entre la finalización de los cuestionarios y pruebas en los Pasos 2 y 3 y este paso.
2. Asegúrese de que los libros de tareas estén preparados adecuadamente, que contengan los materiales para las dos condiciones.
   NOTA: El PIB per cápita ha sido elegido para contextualizar estos materiales de aprendizaje por varias razones: en primer lugar, es un tema controvertido³⁰ que puede ser familiar para los estudiantes de muchas áreas de aprendizaje, y en segundo lugar es una variable de proporción que permite el uso de diferentes medidas de variabilidad que se discuten durante la lección (rango, rango intercuartílico, desviación estándar, varianza y coeficiente de variación).
   1. Para la condición PS-I, imprima el libro de tareas correspondiente en el Apéndice D-1 que contenga: la actividad Problema de Invención, en la que se pide a los estudiantes que inventen un índice de desigualdad; la actividad Ejemplo trabajado, en la que los estudiantes pueden estudiar las soluciones para este problema.
   2. Para la condición de instrucción directa, imprima el libro de tareas correspondiente en el Apéndice D-1 que contenga: la actividad Ejemplo trabajado (el mismo Ejemplo trabajado dado a la condición PS-I); el problema de práctica emparejado con este ejemplo trabajado.
      NOTA: Es importante que el problema de práctica incluido en los materiales para esta condición no esté presente en la condición PS-I. Se incluye para compensar experimentalmente el tiempo extra dedicado por los estudiantes de PS-I al problema de la invención. Una limitación intrínseca de los diseños PS-I es la dificultad para controlar la equivalencia en términos de tiempo y materiales. Incluso en diseños en los que la condición PS-I y la condición de control solo difieren en el orden en que se presentan los materiales de aprendizaje (es decir, presentar un problema antes de una fase de instrucción explícita o presentar exactamente el mismo problema después de la misma fase de instrucción explícita), no se logra la equivalencia, porque se espera que un problema que se resuelve antes de la instrucción tome más tiempo que después de la instrucción. Este protocolo aborda este problema de la misma manera que otros estudios^24,mediante la inclusión de materiales adicionales en la condición de instrucción directa.
   3. Separe las dos actividades en cada libro de tareas encuadernando los documentos correspondientes a la segunda actividad (por ejemplo, con un clip o una nota adhesiva) para que los estudiantes no puedan ver el contenido de la segunda actividad mientras realizan la primera actividad.
3. Informar a los alumnos del procedimiento a seguir en este paso concreto.
   1. Dígales que dependiendo del libro de tareas que se les asigne, tendrán dos pares diferentes de actividades, pero todos los estudiantes verán el mismo contenido, y al final de la lección todos ellos tendrán acceso a todas las actividades.
   2. Hágales saber que se les dirá cuándo comenzar la primera actividad y cuándo deben pasar a la segunda actividad. También dígales que los papeles para la segunda actividad han sido obligados a evitar que miren antes del momento apropiado.
   3. Para reducir la frustración potencial relacionada con el miedo al fracaso, dígales que aunque algunas actividades puedan encontrar difíciles, deben tratar de ver estas dificultades como oportunidades de aprendizaje³⁹.
4. Asigne aleatoriamente los dos libros de tareas a los estudiantes de la clase
   NOTA: Para evitar factores contaminantes relacionados con el lugar donde los estudiantes están sentados, distribuya los libros de tareas de manera homogénea en las diferentes partes de la clase. Por ejemplo, mientras camina por la clase, entregue el libro de tareas PS-I a un estudiante, luego el libro de tareas de instrucción directa al siguiente estudiante.
5. Una vez que haya distribuido los libros de tareas a todos los estudiantes de la clase, pídales que comiencen a trabajar individualmente en la primera actividad.
   1. Diga a los alumnos que tienen 15 minutos para la primera actividad. Las instrucciones se incluyen en las hojas de papel y no se necesitan más instrucciones generales.
   2. Dígales que está disponible para cualquier pregunta, pero evite darles a los estudiantes cualquier contenido adicional que no sea el que tienen en los libros de tareas.
      NOTA: Particularmente para los estudiantes que resuelven el problema de la invención, evite guiarlos hacia soluciones convencionales, ya que puede atajar el desarrollo de sus propios conocimientos¹¹. En su lugar, sugerimos tres posibles respuestas a las preguntas de los estudiantes^11:a) ayudarlos a aclarar sus propios procesos pidiéndoles que expliquen lo que están haciendo; b) ayudarlos a guiarse con su intuición preguntándoles qué país creen que tiene más desigualdad que otros países; c) ayudarles a comprender el objetivo de la actividad pidiéndoles que produzcan índices generales que den cuenta de las diferencias que ven, puede proporcionar ejemplos de otros índices cuantitativos (por ejemplo, "la media es un índice para calcular el valor central en una distribución").
6. Una vez finales los 15 minutos para la primera actividad, pida a los alumnos que avancen a su segunda actividad correspondiente, para lo cual tienen que quitar el clip o nota adhesiva.
   1. Dígales que tienen 15 minutos para la segunda actividad. Las instrucciones se incluyen en las hojas de papel y no se necesitan instrucciones generales adicionales. Dígales que está disponible para cualquier pregunta.
      NOTA: Los alumnos tienen acceso al contenido de la actividad anterior.
7. Una vez que hayan terminado los 15 minutos, pídales que le entreguen el material completo.

7. Administración del contenido de la conferencia

1. Reserve 40 minutos dentro de uno o varios períodos de clase para dar la conferencia sobre la variabilidad estadística a todos los estudiantes de la clase.
   NOTA: El protocolo se puede interrumpir en cualquier momento durante la conferencia y puede continuar en la sesión de clase posterior.
2. Para dar la conferencia, siga las diapositivas, que se pueden encontrar en el siguiente enlace: https://www.dropbox.com/sh/aa6p3hs8esyf5xa/AACTvpVlEbdEtLVfBIbe9j7aa?dl=0.
   NOTA: El archivo incluye animaciones para escalonar los contenidos, comentarios con explicaciones propuestas para dar a los estudiantes e indicaciones sobre el tiempo aproximado asignado para cada explicación. El contenido y las actividades incluidas tienen que ver con la definición de variabilidad, el uso de diferentes medidas de variabilidad (rango, rango intercuartílico, varianza, desviación estándar y coeficiente de variación), las propiedades de esas medidas y sus ventajas y desventajas entre sí y con otras soluciones subóptimas¹³. Una descripción adicional de esta conferencia propuesta se puede encontrar en el Apéndice E. El usuario puede adaptar estos materiales en función de diferentes factores, como el contenido específico para cubrir en clase, los principios de instrucción preferidos o las diferentes expresiones culturales.

8. Cumplimentación del cuestionario de curiosidad

1. Al final de la conferencia, entregue a los estudiantes la Escala de Curiosidad del Cuestionario de Emociones Epistémicas Relacionadas⁴⁰ (Apéndice F)y deles 2 minutos para completarla. Recuerde a los alumnos que escriban su número de identificación en el cuestionario antes de devolverlo.
   NOTA: En la literatura, la curiosidad a menudo se mide justo después de la actividad de invención y las actividades de control correspondientes^14,17. El protocolo es flexible a esta y otras posibles adaptaciones en este sentido. Para simplificar, solo incluimos la medición de la curiosidad al final de la lección porque es relevante para examinar los efectos a largo plazo de PS-I en la curiosidad, y porque el aumento de la curiosidad justo después de la actividad de invención puede explicarse parcialmente por el hecho de que durante la actividad de invención los estudiantes reciben menos información que durante las actividades alternativas utilizadas como controles.

9. Administración del aprendizaje post-test

1. De acuerdo con el maestro en cada clase, tómese 30 minutos en un período de clase para administrar la prueba posterior.
2. Distribuir el post-examen en el Apéndice G a los estudiantes. Pídales que trabajen en ello individualmente.
   1. Dé a los estudiantes 25 minutos para hacer el post-examen. Las instrucciones se incluyen en la prueba posterior y no se necesitan instrucciones generales adicionales.
3. Una vez que terminen los 25 minutos, pídales que le devuelvan la prueba posterior.

10. Proporcionar a los estudiantes retroalimentación y todos los materiales de aprendizaje

1. Haga que los materiales utilizados para esta lección estén disponibles para los estudiantes. Las diapositivas de power-point, los materiales para las dos condiciones de aprendizaje y las soluciones para la prueba previa y posterior a la prueba están disponibles en el Apéndice H.

11. Codificación de los datos

1. Calcule las puntuaciones de las diferentes escalas de los cuestionarios sumando todas las puntuaciones de los ítems dentro de cada escala del cuestionario (véase el Apéndice B para un resumen de los ítems del cuestionario en los cuestionarios propuestos).
2. Calcule la puntuación de la fluidez de pensamiento divergente contando todas las respuestas apropiadas dadas por cada estudiante en ambos ítems de la Tarea de Usos Alternativos^37.
   NOTA: Otras medidas a menudo codificadas a partir de la Tarea de Usos Alternativos, como la flexibilidad, la originalidad y la elaboración, también podrían considerarse^36,37.
3. Calcule el puntaje de la prueba previa de conocimientos anteriores calificando primero cada elemento usando la clave de respuesta en el Apéndice I-1 y luego sumando los puntajes de todos los ítems.
4. Calcule las diferentes medidas de aprendizaje calificando primero cada ítem en la prueba posterior utilizando la clave de respuesta en el Apéndice I-2 y luego sumando los puntajes para cada medida de aprendizaje: puntajes en los ítems 1 a 3 para la medida de aprendizaje procedimental, puntajes en los ítems 4-8 para la medida de aprendizaje conceptual y puntajes en los ítems 9-11 para la medida de transferencia de aprendizaje.
   NOTA: Se pueden considerar otras medidas sobre el proceso de aprendizaje, como el número de soluciones producidas por los estudiantes durante el problema de invención o la corrección de las soluciones en todas las actividades de resolución de problemas, pero no se explicarán en este protocolo.

12. Análisis de los datos

Tenga en cuenta que las referencias en esta sección se refieren a manuales prácticos sobre cómo realizar los análisis con el software SPSS y PROCESS, pero también se pueden utilizar otros programas.

1. Para evaluar la eficacia general de PS-I, compare los puntajes de curiosidad y aprendizaje de la condición PS-I versus los puntajes de curiosidad y aprendizaje de la condición de control.
   NOTA: Siempre y cuando se cumplan los supuestos, recomendamos principalmente a ANCOVA que controle la predisposición de covariables. Como segunda opción recomendamos las pruebas t para grupos independientes y como tercera opción recomendamos las pruebas Mann-Whitney U^41. No se requiere un tamaño muestral mínimo para estos análisis, pero considerando los tamaños del efecto en la literatura anterior (d = .43)²¹, se recomendaría una muestra mínima de 118 estudiantes por grupo para facilitar la identificación de los efectos como significativos (análisis de potencia de dos colas para diferencias entre medias independientes, α = .05, β = .95,). Las muestras de más de 30 alumnos por grupo facilitarían el encuentro con los supuestos de normalidad para ANCOVA o t-tests⁴¹.
2. Para explorar intuitivamente los efectos de la mediación (por ejemplo, la mediación de la curiosidad en el aprendizaje) y / o la influencia moderadora de las predisposiciones, realice análisis correlacionales entre la variable mediadora (por ejemplo, curiosidad) y la variable de aprendizaje (por ejemplo, conocimiento conceptual) en las dos condiciones de aprendizaje.
   NOTA: Siempre que se cumplan los supuestos, recomendamos principalmente el uso de correlaciones de Pearson y como segunda opción recomendamos las correlaciones de Spearman⁴². No se requiere un tamaño mínimo de muestra para estos análisis, pero las muestras grandes (por ejemplo, más de 30 estudiantes por grupo) facilitarían el cumplimiento de los supuestos de normalidad necesarios para las correlaciones de Pearson. Los posibles efectos de moderación estarían indicados por variables de predisposición que tienen diferentes valores de correlación en una condición de aprendizaje versus la otra. Se indicaría un posible efecto de mediación (por ejemplo, la mediación de la curiosidad en el aprendizaje) si la variable mediadora se correlaciona con los resultados de aprendizaje en al menos una condición, y si los niveles de esta variable son diferentes en una condición de aprendizaje en comparación con la otra (ver resultados en el Paso 12.1).
3. Para continuar evaluando un efecto de mediación en el aprendizaje y/o la influencia moderadora de las predisposiciones de los estudiantes, realice un análisis de mediación, un análisis de moderación o un análisis de proceso condicional (que combina análisis de mediación y moderación) dependiendo del modelo conceptual para probar^43,que variaría según las hipótesis elegidas y/o el análisis preliminar en el Paso 12.2.
   NOTA: Dado que estos análisis se basan en regresiones múltiples y, por lo tanto, se basan en un enfoque estadístico de efecto fijo, para que los resultados sean lo más generalizables posible, recomendamos un tamaño muestral mínimo de 15 estudiantes por variable de mediación incluida en el modelo conceptual, más 30 estudiantes por variable de moderación incluida en el modelo. Algunos programas como PROCESS solo permiten la inclusión de un máximo de dos variables moderadoras a la vez. Para incorporar más variables moderadoras, sería necesario realizar varios análisis cambiando los moderadores incluidos.

Resultados

Este protocolo se implementó satisfactoriamente en un estudio anterior^23,con la excepción de las medidas de predisposición de los estudiantes en términos de su sentido de competencia, objetivos de enfoque de dominio, metacognición y pensamiento divergente.

Para hacer frente a estas predisposiciones, este protocolo incluye medidas que han sido validadas previamente y que han mostrado altos niveles de fiabilidad (Tabla 1).

Discusión

El objetivo de este protocolo es guiar a los investigadores y educadores en la implementación y evaluación del enfoque PS-I en contextos reales de aula. Según algunas experiencias previas, PS-I puede ayudar a promover el aprendizaje profundo y la motivación en estudiantes^{de 19,21,24}años, pero existe la necesidad de más investigación sobre su eficacia en estudiantes con diferentes habilidades y predisposiciones motivaciona...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
SPSS Program	International Business Machines Corporation (IBM)		Other programs for general data analysis might be used instead
PROCESS program	Andrew F. Hayes (Ohio State University)		Freely accesible at: http://www.processmacro.org. Other programs for mediation, moderation, or conditional process analyses might be used instead
Cognitive Competence Scale in the Survey of Attitudes towards Statistics (SATS-28)	Candace Schau (Arizona State University)		In case it is used, request should be requested from the author, who holds the copyright
Mastery Approach Scale in the Achievement Goal Questionnaire-Revised	Andrew J. Elliot (University of Rochester)		In case it is used, request should be requested from the author
Regulation of Cognition Scale of the Metacognitive Awareness Inventory	Gregory Schraw (University of Nevada Las Vegas)		In case it is used, request should be requested from the creator