Ensenanza de las ciencias escuela pedagogica experimental by Luis Enrique Pacheco Rocha

La enseñanza de las ciencias

PLANTEAMIENTOS EN EDUCACIÓN Laenseñanzadelasciencias

COLECCIÓN POLÉMICA EDUCATIVA

La enseñanza de las ciencias

ESCUELA PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL Apartado Aéreo 25683, Santafé de Bogotá, Colombia Correoelectrónico:corepe@yahoo.com

© 2000. Escuela Pedagógica Experimental PRIMERA EDICIÓN: abril de 2000 ISSN: 0121-4853 EDICIÓN: EscuelaPedagógicaExperimental DISEÑO DE PORTADA: SergioRicardoVargas DIAGRAMACIÓN Y CORRECCIÓN: Oscar Oswaldo Torres A. IMPRESIÓN Y ENCUADERNACIÓN: Centro de Impresión Digital Cargraphics, S.A.

Se prohíbe la reproducción total total o parcial de esta obra por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros, sin el permiso previo y escrito de la Escuela Pedagógica Experimental.

Impreso y hecho en Colombia Printed and made in Colombia

La enseñanza de las ciencias

CONTENIDO LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS I Un debate permanente ........................................................... 3 Planteamientos en educación ................................................. 5 La enseñanza de las ciencias: un punto de partida ............... 7 Las ATAs: una alternativa didáctica Dino Segura ................................................................................... 9

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico André Giordán ...................................................................... 39 La formación de una actitud científica en el niño: opción por una alternativa fenomenológica Carlo Federici, José Granés, Antanas Mockus, Jorge Charum, María C. Castro, Carlos A. Hernández, Berenice Guerrero ................................................... 57

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo Pedro Cañal, Rafael Porlán ........................................................ 79

Investigando una gota Dino Segura .................................................................................. 95 vii

La enseñanza de las ciencias

LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS II Opciones derivadas de la filosofía de la ciencia ................ 109 Explicaciones infantiles Adela Molina, Dino Segura ....................................................... 113

Modelos infantiles María Arcà, Paulo Guidoni ....................................................... 133

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias. Relaciones controvertidas Daniel Gil-Pérez ......................................................................... 149

Constructivismo humano: un consenso emergente Joseph D. Novak ........................................................................ 175

viii

La ense単anza de las ciencias I

La ense単anza de las ciencias

Un debate permanente Ya hace una década que iniciamos la publicación de la revista Planteamientos en Educación. Por aquel entonces percibíamos la revista como una necesidad. En nuestro medio no existían materiales que dieran cuenta de las investigaciones y puntos de vista de especialistas nacionales o internacionales sobre algunos temas y preocupaciones de maestros e investigadores. Por otra parte, en el mundo se están planteando continuamente nuevas problemáticas y se está avanzando en redefiniciones que en algunos casos ponen en tela de juicio las concepciones y prácticas escolares usuales. La situación, en términos generales, no ha cambiado y los artículos que se han publicado mantienen su vigencia, pero la mayoría de las ediciones de Planteamientos en Educación están agotadas y ha sido insistente la solicitud de muchos maestros por tenerlas. Es por estas razones que hemos tomado la decisión de proponerlos nuevamente a los maestros, con una nueva presentación editorial; de esta manera aspiramos a contribuir al enriquecimiento y localización teórica y práctica de las inquietudes y actividades innovadoras que se están dando permanentemente en nuestro medio. 3

La ense単anza de las ciencias

Planteamientos en educación

s frecuente aseverar que el conocimiento no puede ser el resul tado del trabajo solitario, que en su génesis y en su desarrollo el conocimiento debe contar con una comunidad que, a la vez que lo haga posible, esté en capacidad de darle tal estatus. Dicho de otra forma, el conocimiento surge de intereses y necesidades de grupos de personas y de comunidades, no de individuos aislados. Podríamos avanzar un poco más en este planteamiento poniendo en duda la posibilidad de «conocimiento en una determinada disciplina» si no existe una comunidad articulada en torno a tal disciplina. En el caso de las ciencias existen datos y acontecimientos recientes que nos permiten afirmar que tal comunidad se está consolidando. ¿Será tal la situación al hablar de educación?¿Existe en nuestro medio una comunidad de educadores, o de pedagogos? Es claro que para que exista tal comunidad no basta con la existencia de los educadores y los pedagogos, es necesario que existan además problemas compartidos, formas de comunicación, debates. No basta con que existan discursos, es necesario poner tales discursos en dificultades. No basta con que existan maestros, es necesario que se encuentren empeñados en polémicas y discusiones. No podemos conformarnos con que cada quien posea su verdad, es necesario que construyamos una o que sintamos que realmente estamos caminando hacia su construcción. Tal es una de las razones por las que nos estamos embarcando en la empresa de producir una revista para nosotros mismos, los educadores. 5

La enseñanza de las ciencias

Otra razón de ser de esta publicación se deriva del estado precario en que nos encontramos para confrontar nuestros problemas, alternativas y búsquedas, con la situación de la educación en otros países. Para muchos de nosotros, los problemas que vislumbramos en nuestras aulas parece que correspondieran simplemente a nuestro atraso e intentamos muchas veces ocultarlos o tratar de solucionarlos «sin que nadie lo sepa». Las cosas serían distintas si tuviésemos conocimiento de lo que sucede en otras escuelas de nuestro país, o de otros países. Entonces sabríamos que la educación se encuentra en crisis de fundamentación, que no existe actualmente ninguna posición hegemónica sobre lo que debe ser la clase, o el currículo, o el maestro, o la escuela, que nuestros problemas y dificultades son problemas y dificultades de muchos y a la vez que muchas de nuestras propuestas e iniciativas son compartidas por ignotos maestros de España o de Italia o de Francia. No se trata de tranquilizarnos corroborando que nuestros problemas son problema de muchos; se trata más bien de evaluar las soluciones y orientaciones que otros proponen para estos problemas comunes con referencia a nuestro propio contexto y, a la vez, de comunicar e informar a otros acerca de lo que estamos haciendo, tal vez ello puede ser de ayuda para algunos. Finalmente, la Escuela Pedagógica Experimental desde hace algún tiempo se ha empeñado en construir una práctica pedagógica distinta y, hoy, como innovación educativa y como Primer Premio en el Concurso Nacional de Pedagogía, debe dar cuenta a la comunidad de educadores acerca de sus concepciones. Se trata de someter sus planteamientos al juicio de los educadores mismos y de contribuir así a la construcción de una comunidad de educadores. Así como queremos someter al debate público nuestros puntos de vista, también abrimos las páginas de la revista a otras opiniones y discusionescon el fin de hacer públicos los planteamientos acerca del maestro, del aula, de la escuela y de la educación. Sostenemos que en el centro de la pedagogía y de la escuela debe estar el maestro, y que si no lo está actualmente, una de las metas inmediatas de nuestra comunidad de maestros es recuperar su papel central. Seguramente existen muchos que pueden hablar de educación, pero el protagonista principal en tal evento es el maestro. 6

La enseñanza de las ciencias: un punto de partida

ara los educadores no es extraño que muchas de las novedades en la escuela surjan de reflexiones acerca de la enseñanza de las ciencias. Quizás ello se relaciona con el papel crucial que se asigna en el actual estado de desarrollo de la ciencia y la tecnología a una formación en ciencias. O se debe a que es precisamente la enseñanza de las ciencias el campo en que se puede constatar con mayor precisión el fracaso de la escuela, o a que para muchos especialistas y educadores, la enseñanza de las ciencias naturales y la matemática son una oportunidad no compartida con ninguna otra disciplina escolar para lograr ciertos valores formativos que trascienden el aprendizaje mismo de la ciencia. Tal vez ello se debe también a que sólo a partir de este dominio se puede evidenciar y rebatir la tiranía escolar que se ha impuesto precisamente en nombre de la ciencia, tiranía que se presenta con el nombre de objetividad en unos casos, o del método científico en otros, o con descalificativos para quienes no se adaptan a las prácticas memorizadoras y obedientes frente a algoritmos y a pensamientos ya hechos. En este primer número de la revista Planteamientos en Educación incluimos la posición de tres grupos de trabajo respecto de la enseñanza de las ciencias. Se trata de tres planteamientos NO convergentes en su totalidad. Para Giordán (de Ginebra - Suiza) la escuela usual no da una solución para el aprendizaje de la ciencia y es necesario elaborar modelos que tengan en su centro la comprensión. El 7

La enseñanza de las ciencias

modelo que propone plantea implicaciones a la tarea del docente que se concretan en la necesidad de construir un entorno didáctico que es de características dinámicas e interactuantes. Por su parte Cañal y Porlán (de la Universidad de Sevilla - España) exponen también la urgencia de un modelo didáctico que supere las dos dificultades que identifican como más relevantes de la escuela: las prácticas autoritarias y las barreras que existen entre la escuela y su entorno, e involucre como hilo conductor para las actividades en el aula, la investigación del alumno. Finalmente, el grupo del profesor C. Federici (de la Universidad Nacional - Colombia) luego de enfatizar en el carácter cientifista de la formación usual en ciencias y matemáticas, aboga por una alternativa que surge de la fenomenología de acuerdo con la cual el aprendizaje debe asumirse como una necesidad íntima para quien aprende. De ello se sigue que no basta con lograr un deseo de saber, es necesaria la formación de una voluntad de saber que se logrará en cuanto se consiga un sentimiento de realización. La segunda parte de esta edición ilustra una alternativa para la enseñanza, producto de la actividad docente-investigativa de la Escuela Pedagógica Experimental, las Actividades Totalidad Abiertas. Esta exposición es seguida de un ejemplo de tal opción.

Las ATAs: una alternativa didáctica Dino de J. Segura*

Introducción

i consideramos la clase como un problema estrictamente didáctico, existen a nuestro juicio estos tres elementos que deben tenerse en cuenta en la búsqueda de su optimización: 1) La manera como se articulan los conocimientos que se construyen con los conocimientos anteriores que posee el alumno (problema epistemológico). 2) La selección de los temas que se tratan y la determinación de su profundidad, en cuanto ésta debe corresponder entre otras cosas al desarrollo intelectual del estudiante (problema lógico). 3) La selección de los temas o problemas que se resuelven en clase, en cuanto la actitud de los alumnos frente a ellos (relaciones de apropiación-rechazo, por ejemplo) es determinante para la captura del interés por lo que se hace (problema de pertinencia).

* Universidad Distrital. Escuela Pedagógica Eexperimental.

La enseñanza de las ciencias

La alternativa que proponemos para la clase de ciencias se basa en la organización de ésta en torno a Actividades Totalidad Abiertas (ATAs). Desde nuestro análisis teórico y a partir de las experiencias adelantadas en diferentes contextos (Segura 1986, 1989), estas actividades permiten cumplir, en la clase, con las exigencias anotadas en cuanto logran la coherencia conceptual (que tiene en cuenta el aspecto epistemológico), la coherencia lógica (que se relaciona con las posibilidades de comprensión-elaboración del discurso) y la coherencia en el formato de la actividad (que apunta a solucionar los problemas de pertinencia). El propósito de este material es precisamente ilustrar las características de las ATAs y mostrar a partir de ello cómo las actividades así previstas satisfacen con los requisitos que planteamos antes.

Contextualización del problema A finales de los años setenta consideraciones convergentes tanto de la historia de la ciencia como de la psicología y de la epistemología condujeron a afianzar la idea de discontinuidad en el proceso de construcción del conocimiento. Los elementos que conducen casi directamente a tal concepción se derivan de varios resultados independientes entre los cuales es importante señalar la interpretación de Kuhn (1971, 1982) acerca de la historia de la ciencia y en particular de las características de las revoluciones científicas; los estudios de Piaget (1975) respecto al proceso de acomodación (en los mecanismos de equilibración) y los planteamientos de diversas escuelas epistemológicas, por ejemplo los planteamientos de Kossik (1967), Bachelard (1970, 1975), principalmente al introducir en la discusión el concepto de «obstáculos epistemológicos», o del mismo Piaget (1970, 1972), concretamente en lo referente a sus estudios de epistemología genética y a sus inferencias en cuanto al paralelo entre la filogénesis y la ontogénesis en la constitución del conocimiento. Las últimas contribuciones llevaron a que, además de la discontinuidad ya postulada, se empezara a dar un papel central, en los procesos escolares, al conflicto. La tipificación del conflicto se deriva especialmente de la constatación lograda en diferentes países y por equipos 10

Las ATAs: una alternativa didáctica

diferentes de investigación, de la existencia de formas alternativas de explicación (o preteorías) tanto en los niños como en adultos sin escolaridad, y de las dificultades, muchas veces insuperables en las metodologías tradicionales, para lograr su remplazo (Porlán, 1988). En general el conflicto se vislumbraba como una estrategia para propiciar revoluciones científicas individuales o colectivas al contrastar discursiva y empíricamente las predicciones derivadas de las preteorías en situaciones sorprendentes o cotidianas que no habían sido objeto de reflexión. El modelo construido para explicarnos la acción didáctica y para planear la clase presentaba, sin embargo, dos carencias. Por una parte, en el proceso escolar de búsqueda de explicaciones (que conduciría al conflicto al contrastar las predicciones elaboradas a partir de las formas espontáneas de explicación) no existe la tensión afectiva que sí se da en la historia de la ciencia entre el investigador y los problemas que estudia. En este sentido, no existe un deseo de saber que garantice la apropiación, por parte del estudiante, de los problemas que se estudian en la clase. En segundo lugar, en los elementos tomados como fuente para la analogía que conduce a la construcción del modelo didáctico, no aparece alguien similar al maestro. En otras palabras, ni el proceso de desarrollo cognoscitivo, ni la construcción del conocimiento a nivel colectivo, cuentan con alguien que, como el maestro, sí sabe para dónde va la clase. Aquellos son procesos espontáneos mientras en la situación didáctica existe alguien que explícitamente planea el proceso (la clase). Esta consideración nos lleva a buscar (o a definir) dentro del modelo, tanto el papel del maestro como las estrategias para crear el mecanismo de apropiación de las situaciones que se estudian en la clase por parte de los alumnos. Para satisfacer este último requisito, la clase debería de poseer un formato que tuviera en cuenta los intereses del estudiante. Entre tanto, se adelantaron, incluso en nuestro país, muchas investigaciones relacionadas con el tema, que en parte tomaban como punto 11

La enseñanza de las ciencias

de partida los supuestos anotados. Para algunos grupos la meta fundamental era (y es aún) la tipificación de las preteorías o preconcepciones. Para otros, el objetivo se concretaba en la determinación de las situaciones que provocaran el conflicto. Vale la pena anotar en este punto que la identificación de las formas de explicación como elemento central del aprendizaje de la ciencia es, al menos en parte, una consecuencia del rechazo generalizado a juzgar el aprendizaje de algo por las respuestas y los cambios en la conducta, y a la vez una ratificación de la importancia de los procesos mentales y de los condicionantes culturales en la construcción de significados. En particular, al centrar la atención en las explicaciones, lo que se coloca como meta en el aprendizaje de las ciencias es la construcción teórica y no la adquisición de conceptos. El problema en que nos encontrábamos en 1984 era precisamente el de establecer formas didácticas que permitieran que la clase satisficiera tres exigencias. La clase debería, en primer lugar, tomar en cuenta las formas espontáneas de explicación, esto es, ser coherente conceptualmente; en segundo lugar, debería ser coherente lógicamente y, finalmente, considerar las inquietudes y expectativas de los estudiantes, esto es, ser coherente en cuanto al formato de presentación de las actividades. La primera exigencia tiene que ver con la construcción de significados. Si los alumnos poseen antes de la clase una preteoría, debemos reconocer que es a partir de ella que asignan significados a los datos y situaciones que se estudian y que en este sentido la clase debe verse como una instancia en la cual se logra un cambio conceptual que permite la elaboración de explicaciones cada vez más cercanas a la elaboración científica. Esta exigencia se fundamenta al menos en tres elementos importantes. En primer lugar, las preconcepciones no son errores, sino pasos inevitables en la construcción del conocimiento, que en cuanto a conocimiento son tan respetables como el conocimiento científico. En segundo lugar, el conocimiento es una construcción individual, no una transmisión desde un emisor a un receptor pasivo. Finalmente, se 12

Las ATAs: una alternativa didáctica

presupone que así como existen conocimientos de base (preteóricos) y conocimientos científicos, también pueden existir (y en realidad existen) pasos intermedios entre ellos y, en este sentido, no es posible en un paso único saltar de un saber espontáneo a un saber científico. Por otra parte, debe tenerse en cuenta que cualquiera no es capaz de aprender cualquier cosa, independientemente de su complejidad lógica. Debe existir entonces una correspondencia entre la complejidad de los temas que se estudian y las capacidades intelectuales de los alumnos. Finalmente, al incluir como exigencia la coherencia en el formato, estamos exigiendo que, con el fin de que la clase funcione, debe darse una situación de apropiación de lo que se estudia por parte de los alumnos, y ello depende del formato de presentación de la clase (evidenciado muchas veces en el problema concreto que se resuelve). En nuestro caso, existió en la concepción del trabajo de investigación otra consideración relacionada con la determinación de las metas de la clase de ciencias, esto es, con la definición de la razón de ser de la clase misma. A medida que se desarrolló el proyecto, fue adquiriendo para nosotros más fuerza la idea de que la ciencia debe verse más como una actividad que como un resultado, y que en este sentido lo que debe buscarse con su enseñanza no es el dominio de un gran número de resultados sino la creación de una actitud ante el mundo natural y social. En pocas palabras, para nosotros lo que tipifica el espíritu científico (que es como se manifiesta la actitud científica) puede resumirse en estos términos. En primer lugar, una persona formada dentro de una disciplina científica no es quien sabe las respuestas a muchas preguntas, sino quien posee preguntas ante lo que es evidente para otros. En segundo lugar, no basta con preguntarse cosas, es necesaria la actitud de búsqueda de respuestas. La formación de una actitud científica se manifiesta en el deseo de saber y se proyecta como voluntad de saber (Federici, 1984). Finalmente –y esta exigencia es complementaria de las anteriores– se requiere una formación de base caracterizada más por la profundidad que por la extensión: debe dominarse un 13

La enseñanza de las ciencias

cuerpo de conocimientos que permita la aproximación exitosa a la solución de los problemas. Estos elementos son paralelos a la creación de una confianza en la propia racionalidad. Sólo quien confía en que es posible conquistar el conocimiento se embarca en su búsqueda.

Exigencias a la clase De manera esquemática podemos considerar las implicaciones que surgen de estas consideraciones como exigencias a la clase. Desde el punto de vista de la coherencia conceptual, es conveniente proponer en clase situaciones que cumplan al menos con estas dos funciones: 1) Que faciliten la exteriorización de preteorías y formas espontáneas de descripción y explicación. 2) Que permitan, en su desarrollo, la profundización de la comprensión; esto es, la aproximación paulatina a formas más elaboradas de descripción y explicación a partir de las formas espontáneas de explicación. Ahora bien, desde el punto de vista de la coherencia lógica, ésta se logra si en el desarrollo de la clase se mantiene siempre presente la comprensión: 1) Por una parte, el estudiante debe estar en capacidad de justificar racionalmente lo que hace. 2) Además la clase, desde el punto de vista de los factores del desarrollo cognoscitivo, debe procurar situaciones que lo promuevan (conflictos, incoherencias, etc.). Finalmente, si consideramos las exigencias en torno a la coherencia en el formato de la clase, encontramos que: 1) Debe existir una tensión afectiva (interés) del alumno por lo que hace, de tal manera que los problemas que se estudian sean sus 14

Las ATAs: una alternativa didáctica

COHERENCIA CONCEPTUAL Actividades que, partiendo de la preteoría, apunten a la elaboración teórica.

→

COHERENCIA EN EL F O R M ATO Problemas que tengan en cuenta los intereses, pero apunten a las necesidades.

COHERENCIA LÓGICA Formas de razonamiento inteligibles y que apunten al desarrollo cognoscitivo

→

↓

ACTIVIDADES DE LA CLASE

problemas y no simplemente los problemas de la clase, o del maestro. 2) En la búsqueda de situaciones interesantes deberá resolverse el problema de las necesidades, esto es, tratar de convertir las necesidades en intereses. Estos requisitos aclaran desde ahora que la actividad escolar no sólo debe pensarse como una posibilidad para el presente (del estudiante), como podría pensarse al considerar la apertura de las actividades y el énfasis en sus intereses, sino que la clase debe así mismo proyectarse, por las actividades que propone, hacia la formación entendida en sentido amplio. Al mismo tiempo, aclaramos que la clase no puede concebirse en función exclusiva del futuro, sacrificando tanto los intereses presentes, como las posibilidades de articulación de lo que se hace en clase con las problemáticas que surgen de la cotidianidad.

Características de las ATAs De acuerdo con las exigencias a la clase, las ATAs, como alternativa didáctica, deben poseer las siguientes características: 15

La enseñanza de las ciencias

1) En la búsqueda de la coherencia conceptual, deben partir de problemas o situaciones problemáticas tomadas como totalidad y explorarlas en búsqueda de explicaciones racionales que satisfagan requerimientos precisos en cuanto a su estructura lógica y su relación con la experiencia. 2) En la búsqueda de la coherencia lógica, al profundizarse en la búsqueda de solución a los problemas deberá irse tan lejos como sea posible, siempre y cuando en tal exploración exista comprensión por parte de los estudiantes. En la dinámica de la clase se debe propiciar además la toma de conciencia de las formas de argumentación y de extrapolación que se utilizan, y privilegiar así las formas colectivas de trabajo: las actividades discursivas. 3) En la búsqueda de la coherencia en el formato, las ATAs deben partir de problemas realmente interesantes para los alumnos y permitir la «explosión de actividades» que surge de la discusión de problemas asumidos como propios por parte de los estudiantes. 4) Las ATAs son entonces problemas totales, que se relacionan más con una o varias teorías que explican, que con un concepto específico. En el desarrollo de cada ATA aparecen actividades particulares cuyo desarrollo típico (o forma de trabajo) satisface a su vez las tres características anteriores. En la práctica, el logro de estos requerimientos depende fundamentalmente de la forma de trabajo, y es lo que en verdad tipifica tanto el ambiente de trabajo en la clase como la propuesta como alternativa para la enseñanza.

La forma de trabajo Cuando consideremos ejemplos del desarrollo de ATAs veremos cómo, por las características de la forma de trabajo, lo que se hace en cada caso no es siempre lo mismo, desde el punto de vista de los temas que se tratan –así se refieran a la misma ATA–, pero coincide en todos los casos desde el punto de vista del objetivo propuesto: propiciar la 16

Las ATAs: una alternativa didáctica

formación de un espíritu científico o de una actitud científica. En la exposición que sigue trataremos de distinguir en las formas de trabajo cuatro momentos típicos: 1) El punto de partida de la actividad, 2) la generalización del interés, 3) la aproximación discursiva a la solución, y 4) el trabajo experimental. Usualmente, y aunque esta secuencia aparentemente es rígida (planteamos, por ejemplo, que antes de ir a ver qué pasa en una situación problemática susceptible de ponerse a prueba empírica, se debe hacer una predicción). La duración de cada uno de los momentos y las fronteras a las discusiones no son precisas. Por otra parte, desde el punto de vista del cambio conceptual, es conveniente anotar que el grupo, cuando ha cumplido con las cuatro actividades anotadas, puede encontrarse realmente en el punto de partida de la actividad (Segura, 1991) en cuanto lo típico es que el trabajo experimental, en vez de ser un experimento genuino (en el cual las hipótesis coinciden con los resultados que se obtienen), es una observación, esto es, un resultado anómalo en búsqueda de una teoría (conflicto) (Segura, 1981).

El punto de partida Usualmente las actividades se originan de un proyecto en desarrollo o de la presentación –por parte del maestro o de un alumno– de una situación problemática. Se trata muchas veces de una pregunta sorprendente que se refiere a acontecimientos cotidianos que por su ocurrencia ordinaria se consideran evidentes. Los siguientes son ejemplos de estas preguntas. – ¿Por qué cuando cae agua sobre una superficie grasosa o encerada, se forman gotas o el agua resbala sin dejar rastro? – ¿Por qué la corriente de agua por un sifón se va dando vueltas? 17

La enseñanza de las ciencias

– ¿Por qué una guayaba completamente sana «por fuera» puede tener gusanos adentro? – ¿Cuál es el mecanismo mediante el cual entra aire en los pulmones? – Si dejamos una olla con agua sobre un fogón por mucho tiempo y medimos la temperatura del agua, ¿qué marcará el termómetro? – ¿Para qué es el motorcito que produce burbujas en los acuarios? – ¿Por qué al frotarnos las manos, éstas se calientan? – ¿Cómo es la trayectoria de un objeto que se lanza hacia arriba? En estas preguntas lo típico es que se trata de acaeceres cotidianos sobre los cuales no se ha reflexionado, y la invención de explicaciones conduce a discusiones muy prolíficas en alternativas de solución (preteorías múltiples). Existen otras situaciones parecidas a éstas sobre las cuales sí se ha pensado y que conducen rápidamente a una preteoría única. En este caso, en las preteorías que aparecen puede identificarse el resultado de la escolaridad. – Si introduzco un termómetro en agua que se encuentra en un vaso, lo dejo ahí mucho tiempo, y luego lo saco, ¿cómo varían las marcaciones del termómetro? – ¿Qué cae primero, una bola de madera o una de hierro? – ¿Por qué se detiene un cuerpo que es lanzado sobre una superficie horizontal? – ¿Cuándo hacemos más fuerza: al sostener un cuerpo levantado o cuando, sobre una mesa, lo movemos horizontalmente? Existen también situaciones que, o bien son preparadas explícitamente por el maestro, o surgen de otras actividades que se estén realizando. Usualmente se trata de casos más alejados de la cotidianidad y en ellos se aprecia con frecuencia la capacidad sorprendente de los alum18

Las ATAs: una alternativa didáctica

↓

(1) PUNTO DE PA R T I DA

↓ (3) → A P ROX I M A C I Ó N DISCURSIVA

→

(4) TRABAJO E X P E R I M E N TA L

↑ ↓ (2)

(5) NUEVO PUNTO DE PARTIDA

→ GENERALIZACIÓN DEL

INTERÉS

nos para inventar explicaciones y para proponer situaciones de contrastación. – ¿Por qué se ve invertida la imagen en la cámara oscura? – ¿Por qué da vueltas (esto es, por qué funciona) el rotor en el motor eléctrico? – ¿Por qué se hace conductora el agua cuando se agrega ácido (o jugo de limón)? – ¿Por qué percibimos el olor a perfume cuando se deja destapado el frasco en un rincón del aula? Estas preguntas o situaciones particulares se derivan de totalidades mayores en cuanto se presentan dentro del desarrollo de un proyecto o en la exploración hacia una pregunta más general. Estas totalidades más amplias son las ATAs propiamente dichas, en las cuales las preguntas que estamos citando aparecen de forma natural. Para comprender esto puede anotarse que una ATA puede ser la construcción de un motor eléctrico, o de una cámara oscura o, en general, la exploración de una pregunta que se convierte en generadora de otras, como en el caso de la ebullición del agua. 19

La enseñanza de las ciencias

En todos los casos citados existen en común estas características: 1) Por tratarse de situaciones conflictivas que cuestionan la evidencia de las situaciones comunes, los problemas usualmente desencadenan la discusión entre los alumnos y el deseo de participar proponiendo alternativas de solución. 2) La situación que se plantea tiene que ver con una totalidad, es decir, con un fenómeno no idealizado en el cual existen muchas variables y cuya solución no se refiere a un concepto en particular, sino a una o varias teorías o modelos explicativos. 3) Una razón que hace de estas actividades algo interesante es que no son aisladas; por el contrario, están articuladas con totalidades mayores, esto es, han resultado de la discusión de problemas concretos que se desea solucionar. Generalización del interés En el desarrollo de la actividad esta etapa es inseparable de las demás; más que una etapa, es un propósito constante durante la clase: se trata de lograr y mantener el interés de los alumnos por lo que se hace. Para ello deben tenerse en cuenta tres factores. Uno derivado de la temática que se estudia: ésta debe ser contextualizada socialmente, esto es, pertenecer a las inquietudes reales de los estudiantes. Otro derivado de la dinámica de la actividad; como lo anotábamos antes, ésta es fundamentalmente de exploración y por ello cobra importancia que el interés del grupo sea contagioso. Finalmente, otro factor se deriva de la motivación individual, esto es, de ver lo que se está tratando de resolver como un reto intelectual para quien lo estudia (Bruner, 1971). En general, los problemas y preguntas que se plantean han sido elegidos para la clase precisamente por el conocimiento que el maestro tiene de sus alumnos y del entorno; él sabe que se trata de temas interesantes. Esta circunstancia unida al hecho de que los temas que se investigan, en general, sí se relacionan con el mundo en que vivimos y no con situaciones ficticias, le da a la clase una razón de ser. 20

Las ATAs: una alternativa didáctica

El que se construya un barquito de propulsión y se trate de investigar (comprender) su funcionamiento, es quizás mucho más interesante que plantear como tema de estudio: «Tercera ley de Newton: principio de acción-reacción». Y lograr la generalización del interés en la clase es mucho más inmediato en el primer caso que en el segundo. Por otra parte, de la dinámica de la actividad, esto es, de las formas de trabajo en el aula, se derivan dos elementos que apuntan a la generalización del interés. Por una parte, la situación de búsqueda colectiva propicia una competencia entre los diferentes grupos de trabajo. En esta actividad –en la cual se va dando una aproximación paulatina a los problemas que se estudian– lo común es que el interés de unos arrastre a los otros. A esto mismo contribuye la actitud positiva del maestro frente al problema y frente a las opiniones de las diferentes personas. Finalmente, desde el punto de vista individual, el hecho de que sea posible opinar libremente; el que la «verdad» no sea algo independiente de nosotros y que simplemente se nos cuenta, sino algo que nosotros podemos construir; el que ocasionalmente se haya llegado a conclusiones importantes, el que ya hayamos resuelto otros interrogantes; todo ello contribuye a lograr una confianza en la propia racionalidad. La generalización del interés va pareja con la recuperación del deseo de saber. Es la recuperación de la curiosidad, pero ya no de una de carácter ingenuo, sino de una curiosidad fundada en las posibilidades reales que, en la medida en que se logran resultados, se hace posible. Vale decir que en general los resultados, que se consiguen en la tarea de aproximarse a las explicaciones, no se consideran un patrimonio único de quien propuso o llegó a la idea, sino que el grupo los considera propios y se transforman en un elemento de valoración entre compañeros y de afianzamiento de los lazos de amistad del grupo.

La enseñanza de las ciencias

La aproximación discursiva Para un espectador de la clase, esto es, para alguien que la observa desde afuera, esta actividad es la más sorprendente. En vez de ver a un expositor frente a un grupo de alumnos que atentamente escuchan y anotan en sus cuadernos lo que su maestro señala como importante, lo que se aprecia es la actividad espontánea de discusión entre alumnos: unos gritan, otros comentan con «los de la otra mesa»; unos están de pie, otros se agrupan en torno a sus compañeros formando pequeños grupos, etc. Es, si se quiere, una actividad indisciplinada, juzgada desde las normatizaciones comunes. En la actividad discursiva se fomenta el trabajo en grupo y se relega a un segundo plano la actividad individual. Si alguien cree poseer la aproximación correcta, no basta con estar convencido de ello, ni de que el maestro esté de acuerdo con él. Lo importante es que esté en capacidad de convencer al grupo acerca de la justeza de su aproximación. Es en esta actividad cuando se forman dos o tres «bandos», que defienden alternativas diferentes. El centro de la actividad es, como se ha repetido, buscar una explicación (como respuesta a un por qué, o como predicción: «qué sucedería si...») que satisfaga al grupo. Y en ciencias naturales (y quizás en matemáticas) este propósito sí es posible teórica y prácticamente. No se trata sólo de ejercitar las formas de razonamiento, ni sólo de adiestrarse en la búsqueda de nexos, similitudes y analogías entre acaeceres aparentemente distantes. Se trata también de garantizar que las discusiones puedan definirse. Y en ciencias naturales, las discusiones sí pueden definirse puesto que en última instancia debe ser posible dirimir la discusión mediante la referencia empírica. Esto difícilmente puede lograrse fuera de las ciencias naturales. Pero, si es cierto que la experiencia es el juez último, antes de utilizarla deberemos cerciorarnos de la coherencia lógica de lo que se propone y tratar de justificar lógicamente lo que buscamos mediante el experimento: para que éste sea útil su realización debe contestar una pregunta muy clara y precisa que debe enunciarse antes de emprender la actividad empírica, y lograr tal precisión es difícil. 22

Las ATAs: una alternativa didáctica

En muchas de estas discusiones hemos observado dos elementos comúnmente utilizados en la argumentación: la referencia a la experiencia –en extrapolaciones, por ejemplo– y la tendencia a los argumentos de autoridad. En cuanto a lo primero, es usual «refutar» una aproximación imaginando situaciones reales a partir de elementos experienciales comunes, que pueden por ejemplo conducir al absurdo. Así, cuando alguien sostiene que al mezclar cantidades iguales de agua a 70° C y 20° C se obtendrá una temperatura final de 90° C, no es raro que alguien argumente: «eso es imposible, pues entonces podríamos llegar a cualquier temperatura, por alta que queramos, simplemente mezclando agua...». Y si otro propone: «No, en tal caso la temperatura final es la resta, 70°C - 20°C = 50°C», algún compañero argumentará: «Tampoco puede ser; si fuera así, cuando mezclemos agua a igual temperatura, entonces la mezcla sería de 0°C y eso es absurdo...». Notemos que en los dos casos lo que determina lo absurdo de la alternativa es un argumento derivado de la experiencia cotidiana y que, en tal situación, hacer la experiencia es innecesario. Casos como éstos son muy comunes. En el desarrollo de la ATA «La ebullición del agua», cuando algunos sostenían que la temperatura aumentaba indefinidamente en el recipiente colocado sobre la estufa, la argumentación en contra se derivaba también de la experiencia: «… eso es absurdo, así podríamos lograr temperaturas tan altas como la del Sol». Otras argumentaciones se fundamentan en concepciones ingenuas (pero importantes) sobre el mundo, que merecen un estudio sistemático. En torno a la misma discusión anterior, quienes sostenían que la temperatura aumentaba indefinidamente, contraargumentaban diciendo: «la temperatura no puede detenerse en ninguna parte, porque si eso fuera así, ¿qué se hace el calor que se le está dando?» Esta argumentación de alguna manera hace referencia a la conservación de la energía y sólo tiene respuesta en un modelo de la estructura de la materia (cambios de estado), modelo que, en la situación a que nos estamos refiriendo, no se había construido aún y que definitivamente no puede construirse, debido a su complejidad, en el nivel 6º de enseñanza básica, que era en el que estábamos trabajando.

La enseñanza de las ciencias

El estudio de algunas formas de argumentación que utilizan los alumnos es un tema que merece una investigación más sistemática. La segunda observación es la tendencia a los argumentos de autoridad, o a aceptar la autoridad. En cuanto a lo primero, es manifiesta la interferencia que para algunas actividades representan los padres de familia o en general los adultos –y a veces los libros, especialmente los textos–. Cuando alguna pregunta o algún problema queda pendiente de una clase para la siguiente, es usual que los alumnos consulten a un adulto o en los libros. Esta opción, que es inmanejable, obstaculiza muchas veces el desarrollo de la actividad, pues la exploración se detiene, ya sea con una verdad ofrecida, ya sea con un error. La palabra del adulto y la definición del texto son argumentos de autoridad no sólo para el alumno que la obtiene, sino para el grupo. Por otra parte, complementariamente a la autoridad que impone juicios, se encuentra la tendencia a aceptar «por autoridad» la respuesta. Aquí las consecuencias no se restringen a las referencias a adultos o a textos. Usualmente en los grupos hay líderes que han logrado tal valoración por su trabajo, sus capacidades o sus conocimientos. Cuando se presenta una discusión muchos esperan la opinión del líder y luego se pliegan a ella simplemente por la autoridad que aquel se ha ganado. Romper con esta tendencia no es fácil. Para terminar, vale la pena enfatizar que en esta actividad (la aproximación discursiva) la tarea del maestro es fundamental y complicada. Se trata no sólo de mantener el interés por lo que se hace, sino también de lograr enunciar la pregunta adecuada en el momento propicio. La problematización constante, estar en capacidad de orientar la discusión, eludir siempre la tendencia a privilegiar unas alternativas frente a otras (que sería hacer uso de argumentos de autoridad, pues es inocultable para el maestro y para los alumnos que él es el maestro), no es tarea fácil. Exige, entre otras cosas, un conocimiento adecuado de los temas que se estudian y un ejercicio constante en la formulación de preguntas.

Las ATAs: una alternativa didáctica

El trabajo experimental Como ya lo anotamos, no siempre es necesario llegar al trabajo experimental para dilucidar un problema, aunque siempre las alternativas frente a un problema se dirimen por referencia a la experiencia (véase «La aproximación discursiva»). Cuando luego de la discusión persisten diferentes puntos de vista que conducen a predicciones distintas, o se ha llegado a una predicción única compartida por todos, es necesario dirimir la polémica o poner a prueba la predicción mediante una experiencia. Y el carácter del trabajo experimental es una de las actividades típicas de la forma de trabajo que orienta las ATAs. Para comenzar debemos enfatizar que, antes de emprender el trabajo experimental propiamente dicho, las diferentes alternativas deben haber asumido la forma de predicción. Si no existe predicción es imposible obtener respuestas del montaje experimental. Esta circunstancia conduce a concebir el trabajo experimental de una manera totalmente diferente de la usual, en donde, o bien se lleva a los estudiantes a que «vean» cosas que no se han preguntado, y sobre las cuales usualmente no existe ningún interés de observación, o bien se pretende deducir alguna ley o comprobar otra, pero siempre desde la perspectiva teórica del maestro. Si los montajes experimentales y la actividad de laboratorio, como totalidad, obedecen a las predicciones de los estudiantes, la estructura de la actividad es completamente distinta puesto que la teoría que la inspira no es la teoría (terminada) del maestro o del texto, sino la preteoría del alumno. Desde un punto de vista superficial el trabajo experimental puede verse en tres instantes: la planeación del montaje experimental, las técnicas de trabajo de laboratorio y la reflexión final (teorización). Esta visión es superficial en la medida en que podría pensarse que los instantes se dan en una secuencia rígida, y eso no es así puesto que, por ejemplo, las técnicas de trabajo de laboratorio inspiran el montaje experimental y de alguna manera están inspiradas en la reflexión teórica. Sin embargo, en la exposición sí podemos aceptar este enfoque a fin de ordenar el tratamiento.

La enseñanza de las ciencias

La planeación del montaje experimental tiene como base el conocimiento preciso de lo que se quiere mostrar o demostrar. En este sentido la planeación del experimento es la actividad en que culmina la elaboración de predicciones que se han logrado en la aproximación discursiva. Concebir montajes experimentales que muestren lo que queremos mostrar no es fácil y su dominio es un proceso paulatino. La principal dificultad se deriva de la imposibilidad de controlar las variables y, muchas veces, aun de identificarlas. En esta actividad la ayuda del maestro es muy importante no sólo por su mayor pericia en el manejo de aparatos, sino porque puede sugerir alternativas, ver variables que no se han visto, cuestionar montajes, etc. En cuanto a las técnicas de trabajo experimental, la toma de datos y su elaboración (construcción de curvas, análisis de tendencias, etc.) conducen a dar un significado al «dato experimental». En un trabajo anterior mostramos cómo en el trabajo de laboratorio se tiende a ser empirista, en cuanto se absolutizan y se «veneran» los datos al considerarlos como neutrales e independientes de una teorización previa que les da origen y significado (Segura, 1991). Esta tendencia suele constituirse en un obstáculo que conduce a que ante la imposibilidad de lograrse un ajuste ideal entre predicción y resultado empírico, se opte por la falsación de los datos y no por investigar cuáles son las variables «ocultas» que interfieren en la obtención de lo esperado. Cuando el trabajo de laboratorio está inspirado en concepciones preteóricas, los resultados contrariarán las expectativas. Este trabajo de reflexión sobre los resultados conduce necesariamente a la discusión, a que se vean nuevas variables y a que se presuman nuevas relaciones entre las variables, esto es, a modificar en mayor o menor medida la concepción teórica. Ilustremos esto con algunos ejemplos. Cuando en un curso (de grado 10º) quisimos poner a prueba las predicciones sobre la temperatura final del agua que se mezcla a diferentes temperaturas iniciales (70°C y 20°C); en el desarrollo de la actividad los estudiantes anotaron que debería tenerse en cuenta el enfriamiento puesto que mientras se procedía a la mezcla, el agua que estaba a 70°C ya no estaría a tal temperatura. Entonces, a partir 26

Las ATAs: una alternativa didáctica

de una curva de enfriamiento, plantearon que debería tomarse agua a más de 70°C para que en el momento de mezclarla estuviese realmente a 70°C. Como vemos, en este caso aparecen, en la actividad, otras variables que enriquecen la experiencia y que exigen alguna forma de controlarlas. Además, tales observaciones son fuente de «teorización» en cuanto la explicación de lo que es el enfriamiento enriquece la actividad. Una alternativa frente a la actividad hubiese sido la utilización de un calorímetro, pero, definitivamente, manejar la variable en vez de eludirla es de un nivel mayor. Esto no quiere decir que el control no sea conveniente. Lo que se afirma es que una forma de control de una variable es el manejo de su variación. Otro ejemplo interesante ya ha sido descrito en otra parte (Segura, 1986) a propósito de los puntos de ebullición (durante el ATA «La ebullición del agua», en el curso 6º de Básica). Se había predicho que la mezcla de agua (cuyo punto de ebullición es 94°C ) y de alcohol (cuyo punto de ebullición es 76°C) debería ebullir a 85°C, si las cantidades fueran iguales. El resultado de la experiencia contrarió tal expectativa. Pero en este caso no contraría una teoría explicativa sino un método para determinar el resultado (el de los promedios) y conduce a dar fundamentos para una teorización sobre la estructura de la materia que, como anotamos antes, los alumnos de 6º aún no pueden lograrla (en el sentido en que requiere de una imagen acerca de lo que ocurre en los cambios de estado y de allí a identificar por qué el punto de ebullición es una propiedad de cada sustancia). Resumiendo, la actividad experimental, cuando se basa en la teoría del alumno, apunta a poner a prueba las concepciones ingenuas, a que se vean nuevas variables, a que se recojan nuevos resultados que propicien la posibilidad de inventar generalizaciones, en fin, de enriquecer la experiencia. Pero no puede quedarse allí, se trata de hacer conscientes las correcciones a lo que se esperaba mediante la discusión de los datos, buscando en cierta forma lo que afirma Bachelard (1975) con relación a la formación del espíritu científico: 27

La enseñanza de las ciencias

«Lo real no es jamás lo que podría creerse, sino siempre lo que debiera haberse pensado. El pensamiento empírico es claro, inmediato, cuando ha sido bien montado el aparejo de razones. Al volver sobre un pasado de errores, se encuentra la verdad en un verdadero estado de arrepentimiento intelectual. En efecto se conoce en contra de un conocimiento anterior, destruyendo conocimientos mal adquiridos o superando aquello que, en el espíritu mismo, obstaculiza a la espiritualización».

Notemos, para terminar, que lo usual es que con el análisis de la actividad experimental se plantee otro punto de partida para la actividad. Ahora los problemas que se investigan surgen de los resultados obtenidos y las perspectivas teóricas de aproximación deben ser superiores a las iniciales. Los resultados experimentales plantean novedades para la reflexión teórica, y la reflexión teórica construye nuevas circunstancias experimentales.

T ipos de ATAs A pesar de caracterizarse las Actividades Totalidad Abiertas por la forma de trabajo ya expuesta y de estar relacionadas por consiguiente con problemas totales derivados de la experiencia preparada por el maestro o con la experiencia cotidiana, es posible clasificarlas, a fin de buscar posibilidades de aplicación más generalizada, según dos criterios: por su origen y por el nivel en el cual se utilizan (determinado a su vez por las características cognoscitivas de los estudiantes). Desde el punto de vista del origen podemos identificar tres opciones: 1) Un proyecto de trabajo o construcción; 2) una pregunta frente a un fenómeno, y 3) la curiosidad de los alumnos, esto es, lo que se quiere saber. Desde el punto de vista del nivel para el cual se prepara la clase, identificamos dos casos opuestos que indudablemente pueden permitir la concepción de opciones intermedias: 1) las ATAs en los primeros niveles y 2) las ATAs en la educación media. 28

Las ATAs: una alternativa didáctica

En todos los casos, el punto de partida trata de una situación inquietante para los alumnos que, en la empresa que emprende el grupo por buscar explicación, da origen a muchas preguntas –no limitadas a las ciencias naturales o a la disciplina con la cual el problema puede verse articulado– y conduce a muchas investigaciones o exploraciones particulares. Como lo anotamos anteriormente, surge una «explosión de actividades». Desde cierto punto de vista, de lo que se trata muchas veces es de iniciar la tarea con un análisis lógico, esto es, con la transformación de un gran problema en un conjunto de problemas, para luego, en un proceso de síntesis, buscar la articulación de las soluciones particulares en una solución al problema inicial que dio origen a la actividad. Desde otra perspectiva podría pensarse que se trata de actividades integradas en cuanto los diferentes problemas que se estudian están relacionados entre sí a pesar de pertenecer, desde una postura formal, a capítulos diferentes de una disciplina o –como ya se anotó anteriormente– a diferentes disciplinas. Cabe señalar sin embargo que la articulación que proponemos de las diferentes actividades en esta alternativa de integración no obedece a criterios artificiales, sino a una estructura dominada por la comprensión. En otras palabras, es la búsqueda de solución a la pregunta inicial lo que le da sentido a cada una de las actividades que se realizan. Estas características de las ATAs hacen que cuando se desarrolla un programa de estudio, el cubrimiento de éste sea circular. En otras palabras, que se vuelva varias veces sobre un mismo tema, pero que al hacerlo se logre paulatinamente mayor profundidad o generalidad. Por ejemplo, si se trata de un programa de Física (que incluye, entre otros, temas de mecánica, termodinámica, óptica y electromagnetismo) su cubrimiento secuencial se puede esquematizar como se ilustra en la siguiente figura, partiendo del centro como primer problema y yendo hacia la formalización deseada al aproximarse al círculo exterior. Una aproximación similar es posible (dependiendo del nivel) con problemas que apuntan a la Biología, a la Química, o a la Astronomía, 29

La enseñanza de las ciencias

TERMODINÁMICA 123456789012345678901234567890121234567890 123456789012345678901234567890121234567890 M E C Á N I C A123456789012345678901234567890121234567890 123456789012345678901234567890121234567890

PROBLEMAS TRABAJADOS EN EL AULA

12345678901234567890123456789012123 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 12345678901234567890123456789 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 123456789012345678901234567890121234567890 Ó P T I C A 123456789012345678901234567890121234567890 12345678901234567890123456789012123 123456789012345678901234567890121234567890 123456789012345678901234567890121234567890 123456789012345678901234567890121234567890

ELECTROMAGNETISMO

como es el caso de la ATA acerca del motor eléctrico. Como anotamos antes, una opción de este tipo implica una concepción flexible tanto para el programa como para el currículo, puesto que ya no se desarrollaría el primero secuencialmente según temas, sino en torno a problemas, y el currículo prevería la exploración libre que antagonizaría con la concepción rígida de áreas o disciplinas como es usual. ATAS derivadas de una pregunta o de un fenómeno Las actividades que se desenlazan de preguntas como éstas: ¿cómo variará la temperatura del agua cuando se le suministra calor indefinidamente? o ¿por qué un cuerpo sumergido en el agua pesa aparentemente menos?, ilustran este tipo de ATAs. Estas preguntas tienen como elemento común el recurrir a la curiosidad motivada por el conflicto que se presenta cuando la predicción que se hace no coincide con los datos de la observación. En estos casos aparece una observación en búsqueda de una teoría. 30

Las ATAs: una alternativa didáctica

La actividad conduce entonces a solucionar otros interrogantes que en un caso (la flotación) se relacionan con la invención de montajes experimentales para determinar cuantitativamente el empuje, o con la medición de volúmenes o de pesos; entonces se lleva a cabo la construcción de instrumentos (dinamómetros y balanzas) o de teorías explicativas que requieren en su estructuración de conceptos nuevos como peso específico, equilibrio de fuerzas (en una dimensión) y de formas de razonamiento adecuadas, como es el caso del pensamiento proporcional. Una situación similar se presenta en el caso de la ebullición del agua, actividad en la cual hemos visto cómo su desarrollo rebasa el punto de partida. No sólo se establece el punto de ebullición como una constante característica de todo líquido, sino que se utiliza este dato para realizar algunas aplicaciones no previstas inicialmente como la destilación fraccionada (Segura, 1986). A pesar de estas incursiones en temas no previstos por los alumnos, la articulación de ellos con el problema inicial es de tal naturaleza que se mantiene el requisito esencial previsto en la búsqueda de coherencia conceptual: en todo momento, de parte del estudiante, hay comprensión por lo que se hace. ATAS derivadas de un proyecto Los ejemplos característicos que hemos mencionado de este tipo de actividad son la construcción del motor eléctrico y la construcción de la cámara oscura. En estos casos las actividades que se derivan de la tarea se articulan con un propósito preciso, que es la consecución de una meta: lograr la construcción de un artefacto, o de un mecanismo o, en general, desarrollar un proyecto de trabajo. Esta meta se convierte inicialmente en el factor que le da sentido a la actividad, pero en su desarrollo las preguntas y dificultades que aparecen transforman las actividades que se ejecutan en otras con las características de las ATAs de primer tipo.

La enseñanza de las ciencias

En el caso de la construcción de un artefacto, las dificultades deben preverse para garantizar que el esfuerzo y el tiempo sean recompensados con el logro de los objetivos. De acuerdo con la experiencia que hemos vivido, la actividad del motor eléctrico, rebasa las posibilidades de muchos de los alumnos (y de algunos de los maestros). En el mismo sentido, al evaluar la actividad con la cámara, se encuentra que en este proyecto, en casi la totalidad de los alumnos, se logran las metas, no sólo en cuanto se consigue la construcción de la cámara, sino por la comprensión que se logra con ella del modelo de rayo luminoso. Con las mismas características de estas dos ATAs, en otras oportunidades hemos trabajado con proyectos tales como las construcciones de un barquito de vapor, de una estación meteorológica, de ascensores con poleas, de mecanismos de transmisión y transformación de movimientos (con piñones y poleas) y hemos obtenido resultados similares en cuanto al interés que despiertan y a la constelación de problemas que suscitan. ATAS derivadas de «lo que se quiere saber» Mientras en los tipos anteriores de ATA la iniciativa es del maestro, que es exitosa en la medida en que lo que propone o presenta a sus alumnos cumple con la exigencia de pertinencia a que nos hemos referido antes, éste último tipo de actividad tiene como fuente la curiosidad y el deseo de saber de parte de los alumnos. Con mucha frecuencia las inquietudes de los estudiantes son de un tipo tal, que las ATAs que se derivan de ellas, coinciden por sus características con las descritas anteriormente. Sucede sin embargo que muchas veces los problemas que se proponen para su estudio se relacionan con inquietudes y especulaciones que no se pueden poner a prueba empíricamente y tal es el caso que vamos a considerar por la importancia y generalidad que posee. Ejemplos de ello son las que se derivan del estudio de las herramientas del hombre primitivo, o de algunos fenómenos relacionados con el cielo.

Las ATAs: una alternativa didáctica

Como veremos, a ésta situación: imposibilidad de recurrir al montaje experimental, se llega frecuentemente en muchas exploraciones. En estos casos el criterio fundamental para la decisión en las discusiones es el de la coherencia lógica, ya que los montajes experimentales y las formas de control de variables asumen formas especiales, cuando son posibles. En el caso de El Origen del Universo, se trata de presentar una idea lógica y aceptable (y comprensible!) de lo que pudo haber sucedido a la luz de las teorías existentes, y nada más. En el caso del Sistema Solar, el tratamiento es fundamentalmente descriptivo. En actividades de este tipo, sólo en casos muy especiales pueden enfrentarse problemas de la estructura lógica PREDICCIÓN-CONFLICTO, para los cuales sean posibles las observaciones experimentales. Un ejemplo de ello es el estudio de las fases de la Luna en el cual a la dificultad para construir –y si se quiere, manipular– el montaje experimental se une la complejidad de los vínculos entre lo que se predice y el modelo teórico o entre los datos y la teoría. En otras palabras, el vínculo entre la teoría y los referentes –es decir, las reglas de correspondencia– es muy complejo. Esta última consideración es en muchos casos el aspecto que establece el límite para la profundidad con que se estudia un material determinado. Cuando no se puede –por ejemplo– identificar la relación entre la temperatura y el estado de movimiento de las moléculas, esto es, vincular las variables termodinámicas con la teoría de estructura de la materia, tenemos que conformarnos con definir la temperatura como «aquello que marca el termómetro». En general el límite de comprensión que se puede lograr para cada teoría en particular en cada curso o nivel, es algo indeterminado y podría ser un tema de investigación muy general y muy importante, entre otras cosas para convencernos de lo absurdo que es plantear currículos rígidos con fronteras perfectamente predefinidas. En nuestro concepto tales fronteras no son únicas para cada nivel, ni para los alumnos de cada curso en particular, y es precisamente la dinámica de la clase lo que permite su determinación. 33

La enseñanza de las ciencias

Las ATAs en los primeros niveles En los niveles de enseñanza básica primaria, y posiblemente en los primeros años de básica secundaria, el tipo de actividades que puede incluirse lo determinan dos elementos complementarios: la capacidad intelectual de los alumnos que no permite la profundización teórica y, por ello mismo, la facilidad con que vinculan un problema con otro. A estas consideraciones se añade la dificultad para mantener la atención sobre un mismo problema por mucho tiempo. Es por ello que las actividades son muy ricas en alternativas, son superficiales (desde un punto de vista externo) y breves en su tratamiento. Es ésta una de las razones que encontramos para plantearnos como una de las metas para la enseñanza de la ciencia a nivel básico, el enriquecimiento de la experiencia (Segura y Molina, 1988). En este trabajo anotamos: «Una de las metas de la enseñanza de las ciencias naturales en la escuela es enriquecer la experiencia de los alumnos. Este propósito debe verse de formas diferentes. No se trata únicamente de posibilitarles la observación de cosas y de fenómenos jamás observados por ellos y quizás lejanos de su vida cotidiana [...]. El punto de partida y posiblemente el centro de las actividades deberá relacionarse más bien con aquellos fenómenos y con aquellas cosas que suceden todos los días: con lo que «observamos» todos los días, pero que muchas veces «no vemos» o vemos mal por mirarlos a través de las explicaciones espontáneas de sentido común o por considerarlas evidentes y consiguientemente carentes de explicación diferente a la ocurrencia misma del fenómeno...». … «¿Por qué es tan importante enriquecer la experiencia cotidiana? Cuando hablamos de la enseñanza de la ciencia en la escuela, debemos visualizar para tal empresa varios propósitos. Algunos de ellos se relacionan con el presente, otros con el futuro. Es así como, cuanto mayor sea el acervo experiencial del individuo, más elementos tendrá para en niveles superiores de escolaridad llegar a la elaboración de explicaciones y asignar significados precisos a los términos implícitos en ellas ...» (p. 67).

Las ATAs: una alternativa didáctica

En este caso, la estructura de las ATAs es la misma en la cual hemos insistido, pero por las características de los alumnos, tanto la exigencia de coherencia lógica, como las posibilidades de disciplina de trabajo (experimental) en la búsqueda de explicaciones, sólo permiten niveles descriptivos y de analogías débiles en la construcción de explicaciones. Esta circunstancia de ninguna manera devalúa la actividad, sobre todo si se considera la construcción teórica como algo siempre incompleto y en un proceso continuo de formalización. Enriquecer la experiencia no sólo apunta a crear condiciones de significación en la medida en que se construyen los referentes para la futura teorización, sino que permite la adquisición paulatina de actitudes científicas, que implican una manera de ver la realidad y la teoría y, a la vez, una manera de dar valor a la experiencia y a los datos de laboratorio y de crear hábitos de veracidad y de tolerancia en la búsqueda de explicaciones. Las ATAs en niveles medios Por las condiciones intelectuales que caracterizan a los alumnos de estos niveles, el tipo de actividad de la clase de ciencias puede ser más concreto en la medida en que la atención puede centrarse sobre problemas más precisos y el nivel de profundidad a que puede llegarse en la construcción teórica puede ser mucho mayor que en los niveles anteriores. En otras experiencias hemos encontrado que por ejemplo es posible construir en estos niveles analogías mucho más elaboradas, tales como la que puede existir entre un péndulo y un resorte en términos ya sea de la descripción del movimiento o del comportamiento energético. Así pues, por los niveles de formalización a que se puede llegar y por los límites que espontáneamente logran las temáticas que se estudian, las ATAs son mucho menos amplias, pero mucho más profundas. Lo que se podría hacer en estos niveles, si en niveles anteriores se trabajase dentro de los parámetros descritos en este trabajo, es una incógnita. Esta es una de las preguntas más insistentes de los maestros con que hemos trabajado en muchas oportunidades (Segura, 1989). La otra pregunta se refiere a lo que sucede con los resultados que se 35

La enseñanza de las ciencias

obtienen en el caso de aplicación de esta alternativa en cursos aislados, si en los cursos siguientes no se continúa con la aplicación de esta forma de trabajo. En su concepto, prácticamente todo podría perderse puesto que al regresarse a formas tradicionales de enseñanza, los alumnos se adaptarían a ellas y su único recuerdo sobre lo que se hizo sería anecdótico. Vale decir que en eso estamos de acuerdo con ellos (con los maestros). En nuestra opinión, dada la posibilidad de formalización, el trabajo en los niveles medios debería centrarse en el logro de ciertas teorías de aplicación muy general por sus alternativas de explicación, esto es por sus vínculos con lo cotidiano. En este sentido, deberían privilegiarse ciertos modelos de explicación y procurarse la exclusión de muchos títulos del programa, buscando lo más importante y representativo para su inclusión. En concordancia con esto, podría pensarse en que teorías como la estructura de la materia, la óptica geométrica, algunos aspectos de la óptica ondulatoria, la teoría del color y el modelo de conducción de Drude son ineludibles y en torno a ellas deberían organizarse muchas actividades de aplicación y generalización de la teoría. Por otra parte, en el caso de la Física, en el tratamiento de los diferentes procesos y fenómenos deberían privilegiarse los principios de conservación más generales y mostrar su potencialidad en la comprensión del mundo. En tal medida, sería importante utilizar siempre que sea posible los principios de conservación de la energía, de la masa, del momentum, de la carga e incluir inevitablemente el de conservación del momento angular. No se justifica, por ejemplo, procurar un manejo algebraico sofisticado en problemas de cinemática, si ello conduce a que no se pueda ver con detalle la teoría de la estructura de la materia. Ni un manejo preciso de la electrostática (fuerzas en configuraciones de cargas eléctricas en reposo), si eso conduce a que no se pueda estudiar el modelo de conducción de Drude. La determinación de lo que debería ser el programa de ciencias en los diferentes niveles y en especial en la enseñanza media, es de todas maneras un tema que sólo podrá resolverse a partir de la investigación empírica una vez se haya definido la razón de ser de la escuela y de la enseñanza de las ciencias en la escuela. 36

Las ATAs: una alternativa didáctica

Bibliografía Bachelard, G. (1984).La filosofía del no. Amorrortu Eds., Buenos Aires, 1973. ----- (1975). La formación del espíritu científico. Siglo XXI Eds., Buenos Aires. Bruner, J.S. (1971). Toward a Theory of Instruction, Haward paperback. Federici, C. «El problema de la formación de un espíritu científico en el niño a través de la enseñanza de las matemáticas y las ciencias naturales en la escuela primaria». Proyecto Colciencias 5-1280, Bogotá. Kossik, K. (1967). Dialéctica de lo concreto. Grijalbo Eds., Méjico. Kuhn, T. (1982). La tensión esencial, Fondo de Cultura Económica, Méjico. ----- (1985). La estructura de las revoluciones científicas, Fondo de Cultura Económica, Méjico. Piaget, J. (1970). Naturaleza y métodos de la epistemología, Proteo Ed., Buenos Aires. ----- (1972). Psycology and Epistemology, Viking Compass Book, Nueva York. ----- (1970). El mecanismo del desarrollo mental, Psicología y Educación (Ed.), Madrid. Porlán, R., García, E. y Cañal, P. (1988). Constructivismo y enseñanza de las ciencias, Diada Eds., Sevilla. Segura, D. (1981). «El aprendizaje de la ciencia a nivel básico: continuidad o discontinuidad», Naturaleza 0, Bogotá. ----- (1986). «Una alternativa para la enseñanza de las ciencias: la comprensión», Naturaleza 4, Bogotá. ----- (1989). «La enseñanza-aprendizaje de las ciencias en el primer año de enseñanza media». Proyecto Escuela Pedagógica Experimental-Fundación Educación y Ciencia-Colciencias 6211-10002-86, Bogotá. ----- (1989). Hacia una alternativa curricular en la enseñanza de las ciencias, Educación y Cultura 19, Bogotá.

La ense単anza de las ciencias

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico André Giordán*

El concepto didáctico de «concepción»

niciándose en los años setenta, los trabajos sobre las concepciones de los alumnos poseen hoy día un lugar destacado entre las investigaciones realizadas sobre la enseñanza. Estos estudios introducen una alteración de las perspectivas sobre los procesos de aprendizaje que puede resumirse como sigue: 1. Los métodos habituales de transmisión del saber y las diversas innovaciones pedagógicas en línea no directiva no producen los resultados esperados. El rendimiento didáctico, en el ámbito de la educación científica, es decir la cantidad de saber adquirido en relación con el tiempo transcurrido, es muy escaso, y nulo a veces. 2. Un cierto número de «errores» de razonamiento o de ideas «erróneas» renace en nuestros alumnos con una capacidad desconcertante de reproducción, y ello incluso tras múltiples secuencias de enseñanza.

* L.D.E.S. Universidad de Ginebra.

La enseñanza de las ciencias

3. Los alumnos poseen, previamente a las enseñanzas sistemáticas sobre un objeto de estudio, un cierto número de ideas que denominamos «concepciones». 4. En relación con un fenómeno particular, el número de concepciones de los alumnos no es infinito, sino limitado a algunos grandes tipos que se pueden categorizar y describir con detalle. 5. El aprendizaje de unos conocimientos concretos depende de estas «ideas». El estudiante interpreta las informaciones a través de las concepciones que posee. 6. Si la enseñanza no lo tiene en cuenta, las «ideas» existentes constituirán un obstáculo y las nociones enseñadas serán deformadas por el alumno. En el mejor de los casos, lo enseñado se «pega» o permanece aislado del saber anterior. 7. El conocimiento de las concepciones permite adaptar mejor la enseñanza e incluso proponer una estrategia didáctica más eficaz en cuanto a sus componentes: situaciones, intervenciones del enseñante (o del equipo de enseñantes), ayudas didácticas y «arquitectura» didáctica. Estos estudios muestran que, en el aprendizaje, el pensamiento (o la mente) de un alumno no se comporta de ninguna manera como un sistema de registro lineal y pasivo. No funciona como una simple estructura de memorización, capaz de formar un concepto como una estructura de comprensión bien determinada provista de un modo de funcionamiento y de una coherencia propias. Esta estructura se constituye progresivamente, a través de la enseñanza, de los medios de divulgación y, sobre todo, a través de las experiencias de la vida cotidiana. Mediante ella se decodifica la información y se da un sentido a las nuevas situaciones. Y es así como se insertan y organizan los nuevos datos, según reglas específicas y en estrecha relación con las cuestiones subyacentes. Para «dar» una enseñanza que tenga un mínimo de éxito, será necesario, pues, explorar y conocer estas concepciones tal como funcio40

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico

Laringe Laringe Estómago Páncreas Estómago

Apéndice

Intestino

Intestino delgado

Intestino grueso

Ejemplo de concepciones erróneas suscitadas por la enseñanza, incluso teniendo ésta un carácter activo. Los tres esquemas presentan las ideas de un alumno a propósito de la trayectoria de un alimento a lo largo de la digestión: a) antes del curso, b) respuesta a esta cuestión al final del curso, y c) lo que realmente había comprendido.

nan realmente (y no como se supone que lo hacen) e interferir con ellas. El problema central del aprendizaje no consistirá pues, hoy día, en el desglose de la materia a enseñar en unidades elementales de conocimiento, referida cada una a un ejercicio particular, o bien en la simple decodificación de elementos verbales transformables en elementos abstractos, sino más bien en tomar en consideración modelos que pongan el acento en la relación entre una estructura de pensamiento ya constituida y los elementos de conocimiento exteriores. Puede darse al respecto una atención particular a los trabajos de Ausubel (1968) y de Novak (l976). Para estos autores, el aprendizaje 41

La enseñanza de las ciencias

de conocimientos supone una integración en una estructura cognitiva ya existente, que facilita la memorización, y constituye un punto de anclaje para nuevos datos. La integración es facilitada por la existencia de «puentes cognitivos» (Novak, l976) que hacen significativa la información al relacionarla con la estructura global preexistente. De la misma manera, la teoría de Piaget, que se basa en las ideas de «asimilación y acomodación», conduce a una «abstracción reflexiva»: el alumno introduce en su organización cognitiva personal los datos del mundo exterior. Las nuevas informaciones se tratan en función de las adquisiciones anteriormente constituidas, y ello puede originar acomodación, es decir, transformación de los esquemas de pensamiento existentes en función de las nuevas circunstancias. A estos especialistas en aprendizaje en sentido estricto (sería preciso citar también a Wallon, Vigotsky, Bruner, Le Ny, y otros), es preciso añadir a Bachelard (1936, 1940, 1949) y Canguilhem (1965), que no se incluye habitualmente en esa categoría. Sus trabajos de epistemología son, no obstante, útiles en este contexto.

«Los pulmones hacen batir al corazón».

«El aire entra en los pulmones y en el corazón».

«El aire es descompuesto en los pulmones y se incorpora (directamente) al corazón en forma de gas».

«Los pulmones son un saco de aire que rodea al corazón; el aire pasa (difunde) al interior del corazón».

Figura 2 Ejemplos de concepciones sobre el funcionamiento de los pulmones-corazón.

«El aire pasa a la sangre... (se incorpora) al corazón».

1. TEMPERATURA DE LOS OBJETOS Observaciones los alumnos

Concepciones

subyacentes

– «El mármol y el hielo son fríos». «La ropa de lana es caliente».

Para la mayor parte de los aprendices, la temperatura depende de la naturaleza de los objetos. Ciertas sustancias son consideradas como más frías o más calientes que otras. La temperatura de cada sustancia es encarada, en general, separadamente.

– «El chaleco tiene calor, es más cálido que la camisa». «Siento que la llave es fría». «El poliestireno contiene un poco de frío y un poco de calor».

Esta temperatura depende de la sensación que produce tocar el objeto. El frío y el calor son percibidos a veces como dos fenómenos diferentes.

– «La lana calienta». «La nieve nos enfría».

Ciertas sustancias son consideradas como fuentes de calor primario (o fuentes de frío). Se cree generalmente que «si se mete una botella de agua fría en un abrigo de piel, el agua se calentará», independientemente de la temperatura externa.

2. AUSENCIA DE DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA Observaciones de los alumnos

Concepciones

subyacentes

– «La temperatura del agua caliente hace fundir el hielo». – «El hielo no tiene mucho calor». – «Con el calor que hace, la nieve se fundirá».

Las frases de los niños contienen indiferenciadamente las palabras frío y calor. Las utilizan generalmente (e implícitamente) como sinónimos.

3. EL CALOR Y EL FRÍO SON «SUSTANCIAS» Observaciones de los alumnos

Concepciones

subyacentes

– «La camisa no deja entrar el calor». «El poliestireno toma calor y lo guarda». «El termo impide salir el calor». «El poliestireno no deja pasar nio el frío ni el calor; el aluminio deja salir el calor o el frío».

Para los alumnos (y ello es válido para la mayoría de los adultos) el calor es una sustancia. «El hielo se funde más rápido en la mano porque ésta le da calor». «El calor se desplaza por la cuchara» (cuando se la calienta por un extremo).

– «El hielo se funde más rápido en la mano porque ésta le da calor».

Es frecuente así mismo este razonamiento para el frío, si bien el que no se use la palabra frialdad (froideur en francés) plantea algunos problemas al respecto.

«El calor se desplaza por la cuchara» (cuando se la calienta por Como indicamos antes, el frío y el calor un extremo). aparecen a veces como dos «fluidos» en competición. Estos fluidos son a menudo – El hielo «da frío al agua» La habitación (calentada previaidentificados con la materia en sí misma (o mente) «da calor al agua». con una cierta parte de la materia). Fig. 3. Categorización de las concepciones de los niños sobre temperatura y calor.

La enseñanza de las ciencias

Bachelard presupone que ante un conocimiento científico la cabeza del alumno no está «vacía», sino que posee ya una cierta estructuración inicial de la experiencia. Las ideas previas están en el punto de partida de los procedimientos de elaboración de los conceptos y si estos saberes previos se ignoran, no serán suprimidos, sino tan sólo alejados temporalmente. No obstante, es preciso avanzar hasta la actualidad, en donde nuestros trabajos de didáctica, confirmados en parte por estudios de psicología cognitiva, de inteligencia artificial y de epistemología, muestran que se conoce a la vez «gracias a» (Gagné), «a partir de» (Ausubel) y «con» (Piaget) nuestros conocimientos anteriores y, al mismo tiempo, se aprende «contra» (Bachelard) estos últimos. Además, la producción de aprendizajes descansa primordialmente en dos aspectos: por una parte, las condiciones que el aprendiz debe poner en marcha para provocar la autotransformación de su estructura conceptual y, por otra, puesto que no hay espontaneísmo en la materia, su corolario didáctico: la necesidad de un entorno didáctico adecuado, indispensable para favorecer esa evolución. Y sobre estos dos niveles, se comprueba que las principales teorías psicológicas o epistemológicas no ofrecen nada que permita avanzar.

Autotransformación de las concepciones La necesidad de dar cuenta de los dos aspectos contradictorios antes descritos y de considerar detenidamente el contexto del acto de aprendizaje, nos ha llevado a formular un esbozo de modelo, que hemos denominado Modelo de Aprendizaje Alostérico, haciendo referencia a cierto número de analogías entre los procesos de aprendizaje y determinados aspectos de la estructura y el funcionamiento de las proteínas. Como todo modelo científico, éste comporta un cierto número de componentes y un motor de inferencias, que pone en relación estos elementos. 44

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico

Componentes del modelo Existe consenso hoy día sobre un conjunto de puntos acerca de la manera como los alumnos elaboran sus conocimientos. Con fines expositivos, los agruparemos en cuatro componentes. 1. Todo aprendizaje es la resultante de una actividad de elaboración de un aprendiz que moviliza sus concepciones (preguntas, referentes, significaciones, operaciones, símbolos). El estudiante introduce estrategias para lograr codificar las informaciones espigadas a lo largo de las actividades. Sus concepciones constituyen «estructuras de acogida» que permiten relacionar las nuevas informaciones. Sirven, asimismo, de punto de anclaje para producir nuevos significados en función de las cuestiones en juego. El aprendiz va así a elaborar su saber, mediante una interacción entre estas concepciones y las informaciones que puede procurarse e interpretar a través de ellas. Este proceso no es inmediato; se observa, muy a menudo, que los nuevos conocimientos no son «comprendidos» en seguida, debido a muchas razones. En primer lugar, puede ser que el sujeto no tenga a su disposición una información necesaria. En otros casos, la información necesaria le es accesible, pero no está motivado hacia esa información o la cuestión que le preocupa es otra. En tercer lugar, el aprendiz puede ser incapaz de acceder a ella por cuestiones metodológicas, operativas, referenciales, etc. Lo más frecuente es, por último, que le falten los elementos adecuados para el desarrollo efectivo de la comprensión. 2. En el caso de los aprendizajes fundamentales, se constata que el saber a adquirir no se integra nunca automáticamente en la línea de los conocimientos anteriores; lo más frecuente es que estos últimos representen un obstáculo para su integración. Es preciso, pues, una transformación radical de la malla conceptual. Ello implica un cierto número de condiciones suplementarias. 45

La enseñanza de las ciencias

En primer lugar, el aprendiz debe encontrarse en condiciones de superar el edificio constituido por el saber cotidiano. Pero ello no es nada evidente, puesto que las concepciones que él activa constituyen los únicos instrumentos de que dispone; es a través de éstas como codifica la realidad. Le será preciso, pues, poner en cuestión constantemente sus concepciones, pues éstas le conducirán inevitablemente a la evidencia y constituirán así un «filtro» de la realidad. En segundo lugar, la concepción inicial no se transformará a no ser que el aprendiz se encuentre confrontado a un conjunto de elementos convergentes y redundantes que conviertan esta última en algo lleno de contradicciones y, por ello, difícil de utilizar. En tercer lugar, el sujeto no podrá elaborar una nueva malla conceptual más que conectando de nuevas maneras las informaciones relacionadas, apoyándose fundamentalmente en modelos organizadores que permiten estructurar los saberes de otro modo para responder de forma más pertinente, por ejemplo, a las cuestiones de que se trate. En cuarto lugar, los conceptos en elaboración exigen, para llegar a ser operativos, una diferenciación progresiva, delimitándose su campo de aplicación en el curso del aprendizaje y consolidándose posteriormente mediante una movilización del conocimiento en situaciones diversas en las que pueda aplicarse. El aprendiz deberá, pues, avanzar frecuentemente contra su concepción inicial, pero no podrá hacerlo más que «con» esas concepciones, y ello hasta que éstas «mientan», al llegar el alumno a considerarlas limitadas o menos fecundas que otras. 3. El aprendizaje de los conceptos exige que el alumno ejerza un control deliberado sobre los procesos que rigen esta actividad, y ello en diferentes niveles. Primeramente, el aprendiz debe reorganizar la información que se le presenta (o que él se procura) en función de la apreciación que hace de cada situación, de los significados que elabora al respecto y de las representaciones del conocimiento que establece. A continuación, debe conciliar el conjunto de los parámetros anteriores para constituir –en 46

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico

el caso en que pueda ser reutilizado– un nuevo conocimiento. Por último, debe reparar en las semejanzas y diferencias entre los antiguos conocimientos y los nuevos y resolver las frecuentes contradicciones. Se puede resaltar aun que los conceptos objeto de aprendizaje no son comprendidos de golpe por el alumno, quien tendrá necesidad de informaciones complementarias o de otro sistema de relación. Ahora bien, podrá efectuar estas actividades necesarias sólo si previamente ha verificado que de hecho no ha comprendido la información transmitida o que su sistema de pensamiento no es adecuado. Y, en general, se comprende la estructura de conjunto cuando se hace necesario examinarla para hacerla funcionar o para enseñarla. 4. Para realizar estos procesos múltiples, será preciso tener en cuenta la duración: los aprendizajes fundamentales exigen tiempo, pues requieren necesariamente una serie de etapas sucesivas. Si no se satisfacen estas condiciones, puede comprometerse el aprendizaje de conjunto.

Motor de inferencia del modelo 1. La adquisición de conocimientos de tipo conceptual se sitúa en la prolongación de las adquisiciones anteriores, que proporcionan el marco de cuestionamiento, de referencia y de interpretación, y a la vez en la ruptura con éstas o al menos en su desviación. Así, desde el momento en que se produce la comprensión de un fenómeno, cuando se domina un nuevo modelo, el conjunto de la estructura mental del individuo se reorganiza: su aproximación a la realidad será totalmente distinta. Este proceso conflictivo puede profundizarse comparando el funcionamiento del pensamiento (y de ahí del aprendizaje) con la estructura y funcionamiento de la enzima. De la misma manera que el saber se constituye a partir de informaciones, las proteínas están constituidas por cadenas de aminoácidos 47

La enseñanza de las ciencias

Informaciones A Perspectiva

Zona de estructura de pensamiento inicial activada por el aprendiz.

Introducción de la información en el sistema de pensamiento del alumno.

unidos entre sí. Pero en los dos casos lo significativo no es directamente la sucesión o el orden de los elementos en las cadenas sino las diversas relaciones establecidas entre partes de la cadena o entre distintas cadenas. Estas últimas relaciones son las constitutivas, las que crean la estructura de la macromolécula, su fisonomía interna y externa. 2. En el aprendiz, es la malla de relaciones establecidas entre las informaciones registradas y su sistema conceptual lo que es pertinente para el aprendizaje, y no el orden de registro de los datos. Esta malla de relaciones constituye la trama de su sistema de pensamiento, la guía de cuestionamiento y análisis que el alumno activa para interpretar las informaciones recibidas. Estas últimas no serán comprendidas, y en su caso almacenadas, a no ser que se interconecten significativamente con el marco de pensamiento del aprendiz. Es posible, a ese nivel, definir unos «sitios activos conceptuales» por donde las nuevas informaciones podrían conectarse. Esta es la base del proceso de adquisición de datos habitual, la que funciona generalmente cuando se lee el periódico o se presencia un debate en televisión. En ciertos contenidos, las nuevas informaciones no pueden integrarse directamente sobre la estructura conceptual existente. En el mejor de 48

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico

los casos éstas se «pegan», pero lo más común es que se eludan o queden aisladas. Es indispensable una deformación de la estructura del pensamiento del aprendiz. En este último caso, relativo a los aprendizajes en profundidad, es cuando el modelo alostérico adquiere toda su significación. Del mismo modo que la estructura de la proteína puede modificarse totalmente por la introducción de un nuevo aminoácido, de un oligoelemento (transformación alostérica), la estructura conceptual del aprendiz puede transformarse igualmente cuando ciertos elementos nuevos se introducen e integran en el conjunto. En ese momento se constituye una nueva organización del saber que puede llegar a ser funcional y enriquecerse si se moviliza, como vimos anteriormente. Esbozo del modelo alostérico Una perspectiva como la expuesta conduce a poner el acento sobre la importancia de los esquemas de estructuración que existen entre los conceptos. Ello plantea el problema de la integración de estos

Informaciones

Perspectiva Perspectiva

Estructura de pensamiento inicial del alumno.

La enseñanza de las ciencias

Informaciones

Perspectiva

Modificación de la malla de pensamiento del aprendiz, necesaria para integrar las informaciones.

Estructura de pensamiento inicial del aprendiz.

últimos en un conjunto que produce un significado particular en respuesta a una problemática específica: ciertos conceptos poseen un papel de «encrucijada», es decir de organizadores, en tanto que otros parecen más secundarios. Para explicitar esto, proponemos la metáfora siguiente. De la misma manera que la proteína establece relaciones funcionales privilegiadas con oligoelementos o fosfolípidos en puntos muy precisos de su estructura, el alumno aprende relacionando las informaciones exteriores, pero no linealmente, unas tras otras, como pretende la pedagogía expositiva o transmisiva, sino poniendo en relación estas informaciones con sitios específicos de su malla conceptual. Estos sitios característicos, que permiten la codificación de la información y la puesta en relación con la misma, se «activan» por la situación de aprendizaje. Y son igualmente esos sitios los que son activados y transformados prioritariamente para permitir la integración de los nuevos datos. 50

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico

Todo lo anterior conlleva a su vez la elaboración de un nuevo nivel de formulación del saber. En el caso de los aprendizajes fundamentales, el nuevo dato no se inscribe en la línea de los conocimientos anteriores; éstos representan frecuentemente un obstáculo para su integración. En este caso, igualmente, el modelo alostérico propone elementos de comprensión: se observan, en efecto, modificaciones totales de la organización de ciertas proteínas bajo la influencia de un elemento suplementario. La secuencia de los aminoácidos permanece idéntica, pero se producen nuevas relaciones intercadenas que provocan, en el caso de las enzimas, una modificación importante de su estructura y, por ello, de sus propiedades intrínsecas. Nueva perspectiva

Confrontaciones

Nueva perspectiva Modelo Nueva perspectiva

C 1 C 2 Nueva perspectiva

Fig. 4. Modelo alostérico de apropiación del saber Se puede constatar en este caso relativo a los aprendizajes fundamentales, que la estructura de pensamiento activada por el aprendiz puede llegar a ser totalmente reorganizada, apoyándonos en el esbozo introductorio del modelo. Una vez que la nueva estructuración se realiza, el alumno cambia de nivel de conceptualización y se generan nuevos sitios activos, permitiendo tomar en consideración un mayor número de informaciones.

En el caso de los aprendizajes conceptuales, es preciso encarar una deformación intelectual de los sitios activos de la estructura del pensamiento del aprendiz. Y, al igual que para las proteínas, esta deformación puntual puede desembocar en una transformación radical de la malla conceptual. Permanecen las mismas informaciones, pero éstas no serán «leídas» y entresacadas de la misma manera. Los concep51

La enseñanza de las ciencias

tos son, en ese momento, conectados por otras relaciones que les proporcionan otra significación. Su importancia relativa llega a ser diferente: otra estructuración del pensamiento llega a ser funcional.

Un entorno didáctico Nuestras investigaciones didácticas nos aclaran, al mismo tiempo, las razones del fracaso, tanto de diversas prácticas pedagógicas tradicionales como de ciertas innovaciones. La adquisición de conocimientos procede de la actividad de elaboración de un aprendiz, confrontando la nueva información y sus conocimientos movilizados y produciendo nuevas significaciones más aptas para responder a los interrogantes que se plantea. La actividad personal del individuo es así reubicada en el corazón del proceso de aprendizaje: será éste el que seleccione, analice y organice los datos para elaborar su propia respuesta. En todo caso este proceso no será el fruto del azar, sino que se establecerá en función de las estructuras de pensamiento existentes (preguntas, marcos de referencia y operaciones dominadas) y de los riesgos que percibe en la situación. Entre el aprendiz y el objeto de conocimiento debe instalarse un amplio sistema de interrelaciones. Esto no es instantáneo, sino que depende mucho de la situación, del entorno en que uno y otro se sitúan. Debe ser fuertemente favorecido; por ello lo denominamos un «entorno didáctico» puesto a disposición del alumno por el enseñante. La probabilidad de que el aprendiz pueda «descubrir» solo el conjunto de elementos necesarios para transformar los interrogantes, formulaciones, relaciones múltiples y posibles reformulaciones, es nula prácticamente en un tiempo limitado, a no ser que sea puesto en situaciones adecuadas (situaciones cuestionantes, múltiples confrontaciones), que tenga a su disposición un cierto número de elementos significativos (documentación, experimentación, argumentación) y que posea unos formalismos mínimos (simbolismos, gráficos, esquemas o modelos) que pueda emplear en el proceso. 52

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico

Puede añadirse que un nivel de saber no sustituye al anterior más que si el aprendiz encuentra en éste un interés y aprende a utilizarlo. Debe poder enfrentarse a ciertas situaciones adaptadas y a informaciones seleccionadas para permitirle un cambio rentable. Es preciso, pues, abandonar la idea de dejar a los alumnos que elaboren los conceptos a partir de la observación o la experiencia de clase exclusivamente. Ello no significa que sea necesario volver indefectiblemente a un proceso expositivo tradicional; somos conscientes de que «dar» o «mostrar» una noción no es algo operatorio, salvo excepciones en la que la estructura de pensamiento está lista para aceptar directamente la nueva información, lo que es acorde con el modelo «alostérico» expuesto. Entre los parámetros significativos que necesariamente deben estar presentes en el entorno didáctico pueden destacarse algunos. En primer lugar, es preciso inducir los desequilibrios conceptuales pertinentes. Se trata de hacer nacer en el aprendiz una actividad constructiva. Para ello, es útil motivarlo en relación con la cuestión a tratar (o al menos hacer que entre en ella). Es necesario igualmente que posea un cierto nivel de actitud y de dominio de los procesos científicos (Giordan, 1978). Debe ser capaz de explicitar su pensamiento y de ponerlo a prueba. Será indispensable la confrontación auténtica de sus ideas (alumno-realidad, alumno-alumno, alumno-información, alumno-maestro). Todo ello debe convencer al aprendiz de la inadecuación de sus concepciones en relación con el problema tratado. De ahí la necesidad de diversos argumentos y no de uno sólo y presentado rápidamente. Esta argumentación deberá llevarle a relacionar un conjunto de nuevos datos para enriquecer su experiencia en el aspecto estudiado. Y éstos le inducirán a relativizar el valor de sus evidencias anteriores y, muy frecuentemente, a reformular el problema y/o a encarar otras relaciones. En segundo lugar, es importante que el sujeto que aprende tenga acceso a un cierto formalismo, en tanto que ayuda para la reflexión. 53

La enseñanza de las ciencias

Este formalismo, que puede ser de diversa índole (simbolismo, esquematización, modelación), debe ser fácilmente utilizable para permitirle organizar los nuevos datos y servirle de punto de anclaje para producir la nueva estructuración del conocimiento. Las principales dificultades que el alumno se encuentra en este sentido consisten frecuentemente, bien en no saber cómo relacionar lo conocido con lo nuevo, bien en no llegar a actualizar las informaciones conocidas, o bien, por último, en no encontrar un mismo denominador para un conjunto de fenómenos comunes. Si lo que ha aprendido anteriormente no le es accesible, es importante emplear procedimientos que ayuden al alumno a relacionar los nuevos datos y lo que ya sabe, así como a producir nuevos significados. Lo que éste percibe permanecerá aislado si está demasiado ligado por adherencias a la situación de origen. Sus concepciones permanecerán en un marco organizador antiguo. En todos estos planos, la inducción de nuevos modelos puede permitir una visión renovada de la realidad, sirviendo de «núcleo resistente» para relacionar las informaciones y producir un nuevo saber. En el plano didáctico, están en curso numerosas investigaciones y aparecen diversos procedimientos utilizables con éxito, según los momentos. Como primera etapa se revela que sobre un contenido dado es más económico que el profesor proporcione un esbozo de modelo. Ello debe rodearse en todo caso de ciertas precauciones: es útil que este premodelo sea legible, comprensible, adaptado a la percepción que el alumno se hace del problema. Ante todo, es necesario que éste tenga ocasión de familiarizarse con su uso, es decir, que tenga la posibilidad de «hacerlo funcionar» y producir algo con él. El conocimiento de las actividades de elaboración requeridas para efectuar un aprendizaje conceptual puede permitir al enseñante paliar una dificultad del aprendiz orientándolo hacia la realización de la actividad que falta y ayudándole por medio de procedimientos didácticos adecuados que permitan facilitar la actualización de las concepciones o de las actividades relacionadas con éstas.

De las concepciones de los niños a un modelo de aprendizaje alostérico

En todo caso, estos parámetros, siendo necesarios, son insuficientes para una adquisición duradera si no se combinan conjuntamente con otras condiciones. Así, es útil también el proporcionar situaciones en las que el aprendiz pueda movilizar su nuevo conocimiento para comprobar su operatividad y limitaciones. Más allá de esta aportación directa, estas actividades mostrarán al alumno que los nuevos datos son más fácilmente aprendidos cuando se integran en estructuras de acogida. De esta forma se habituará a insertar lo nuevo sobre lo antiguo, situando este tipo de actividades entre lo que el alumno conoce y lo que está aprendiendo. Aprenderá así a activar los conocimientos anteriores necesarios e incluso, en ciertos casos, a imaginar tipos de guías personales que le permitirán efectuar esa interrelación. Por otra parte, es importante que estos aprendizajes, con vista a su estabilidad, sufran una integración vertical mediante ciertos conceptos organizadores, punto que no desarrollaremos aquí puesto que se refiere a un aspecto diferenciado, en relación con las finalidades educativas. Finalmente, resaltaremos la necesidad de que el aprendiz desarrolle un conocimiento sobre el conocimiento, especialmente en forma de reflexión sobre las prácticas conceptuales para percibir la aportación, el interés y tomar conciencia de las «lógicas» subyacentes en los procesos desarrollados. Numerosas dificultades contrastadas muestran que, a veces, el obstáculo en el aprendizaje no está ligado directamente al saber en sí mismo, sino que se deriva de la imagen o de la epistemología intuitiva que el alumno posee sobre el proceso experimental o sobre los mecanismos de apropiación del conocimiento. De todos los puntos citados, se destaca netamente que el papel del enseñante es primordial e irremplazable: la suma de sus aportaciones, interacciones, la progresión en la puesta en marcha, no puede fijarse en un programa preestablecido. Su función es la de organizador de las condiciones del aprendizaje.

La enseñanza de las ciencias

Es el aprendiz quien elabora, integra..., en una palabra aprende, y ello a partir de sus propias estructuras de pensamiento. Es él mismo el que, por una u otra razón, debe encontrarse en situación de cambiar sus concepciones. Pero el papel del profesor es básico: debe proponer y situar el coctel de elementos (el entorno didáctico que describimos anteriormente) necesario para hacer funcionar sus conocimientos científicos y técnicos. Bibliografía Ausubel, D. P. y otros (1968). Educational psychologie, a cognitive view, Holt, Rinehaart and Winston. Bachelard, G. (1934). Le nouvel esprit scientifique, PUF. ----- (1938). La formation de l’ esprit scientifique, Vrin. Delacote, G., Tiberghien, A., eds. (1984). Recherches en didactique de la physique. Les actes du premier atelier international, Le Monde Ed. CNRS. De Vecchi, G., Giordán, A. (1989). L’ enseignement scientifique, comment faire pour cela marche, Z’ Editions. Driver, R., Erikson, G. (1983). «Theories in action: some theorical and empirical issues in the study of students conceptual frameworks in science». Studies in science education, 10. Driver, R., Guesne, A; Tiberghien, A., eds. (1985). Children’s ideas in science, Open University Press. Freinet, C. (1965). Le atonnement experimental, Ed. Ecole Moderne. Gagne, R. M. (1965). «The conditions of’ learning», en Holt, Rhinehart, Wiston y Giordán, A. et al. (1978). Une pédagogie pour les sciences expérimentales, Centurion. Giordán, A. et al. (1983). L’ éléve et/ou les connaissances scientifiques, P. Lang. -----. (Sous la direction), (1986). Histoire de la Biologie (2 tomos), Lavoisier, París. ----- y De Vecchi, G. (1987). Les origines du savoir, Dalachaux. ----- y Martinand, J, L., eds. (1988). Etat des recherches sur les conceptions des élèves en Biologie. ----- y Martinand, J. L., eds. (1988). Annales de Didactique des Sciences.

Summary

La formación de una actitud científica en el niño: opción por una alternativa fenomenológica Carlo Federici C., José Granés, Antanas Mockus, Jorge Charum, María C. Castro, Carlos A. Hernández, Berenice Guerrero*

Una necesidad cultural de nuestro tiempo: La generalización de una formación básica en ciencias naturales y matemáticas

osiblemente el hecho cultural más notorio y determinante de nuestra época es el despliegue de la tecnología y el concomitante privilegio del éxito como criterio de verdad. En efecto, una parte creciente de los procesos de dominio y transformación de la naturaleza recibe una ordenación guiada por conocimientos científicos. Sin embargo, la incidencia de la tecnología desborda el marco de los procesos productivos y afecta otras esferas de la cultura contemporánea. De hecho, una parte creciente de las actividades de la vida extralaboral se estructura alrededor de medios tecnológicos. Esta utilización determina ineluctablemente importantes cambios culturales. El poder ga* Universidad Nacional de Colombia.

La enseñanza de las ciencias

nado sobre la naturaleza transforma tanto los procesos de trabajo como la vida por fuera de los mismos. En realidad, y en forma que se hace cada vez más clara, la tecnología no se reduce a una simple aplicación de resultados de la investigación científica. Ella presupone una auténtica conversión de la óptica con que se enfrenta la naturaleza y la acción humana sobre ella1. Aunque la perspectiva tecnológica no pueda en modo alguno identificarse con la perspectiva propia de la investigación científica, es claro que comparte con ella una serie de rasgos decisivos; entre ellos se destacan el privilegio radical de lo que en los diversos procesos se presenta con carácter de necesidad –introduciendo así garantías teóricas de reproductividad– y la mediación fundamental de sistemas simbólicos cuyo dominio y manejo permiten en particular una anticipación minuciosa de efectos y resultados. El desarrollo histórico de la tecnología muestra una tendencia a acentuar la división jerárquica entre quienes han adoptado la perspectiva cognitiva propia de la tecnología y desde ella organizan los procesos, y quienes laboran ejecutando simplemente operaciones dispuestas desde la tecnología2. Frente a la profunda división social que de este

1 En otro trabajo intentábamos la siguiente caracterización de ese cambio de óptica: «Se trata de una auténtica conversión de la mirada, conversión que sin lugar a dudas postula la posibilidad ilimitada de un conocimiento científico de la realidad y presupone la superioridad, a corto o largo plazo, de la actividad práctica guiada por un tal conocimiento. Esta conversión de la mirada, esta opción por la prefiguración exhaustiva de lo real desde el signo, esta instalación en el campo teóricamente construido y asegurado de lo posible, así como la búsqueda sistemática de lo «óptimo» dentro de ese campo de posibilidades, caracterizan lo que merece el nombre de «tecnología». Mockus, A.; «Ciencia, técnica y tecnología», Naturaleza No. 3, Bogotá, mayo- diciembre 1983, pp. 39-46. 2 Sobre esto existe una extensa literatura. Pueden consultarse: Braverman, Harry, Travail et capitalisme monopoliste, Trad. Dominique Letellier y Serge Niémetz, François Maspéro, París, 1977; Shon-Rethel, Harry, Trabajo intelectual y trabajo manual, Trad. El Viejo Topo, Barcelona, 1979; Freyssenet, Michel, La división capitaliste du travail, Ed. Sevelli, París, 1977. También, Mesa, Darío, «La Universidad ante la revolución científica y técnica», Semanario Cultural, periódico El Pueblo, 1o. Oct. 1978, Cali, y Mockus, Antanas, Tecnología educativa y taylarización de la educación, Universidad Nacional, Bogotá, 1983.

La formación de una actitud científica en el niño

modo esboza3, parece política y culturalmente deseable que dicha perspectiva no sea monopolizada por sectores sociales relativamente estrechos4. Por otra parte, el impacto cultural de las ciencias y de la investigación científica no sólo se produce a través de la tecnología. En un proceso que podemos reconocer como problemático, pero que llega incluso a parecer irreversible, lo científico tiende a monopolizar las posibilidades de acceso a la verdad. Aunque frente a este hecho (que puede incluso dar lugar a un auténtico fetichismo que tematizaremos con la noción de «cientificismo») sea importante la reivindicación del valor de otras formas de conocimiento, creemos que es difícil mantener así algún precario equilibrio entre lo que se ha llamado «las dos culturas». Desconocer el poder cognitivo de la investigación científica o adoptar una actitud de rechazo ante la misma, son opciones que conducen a un callejón sin salida. La única alternativa es cultivar las diversas formas de conocimiento y, sobre todo, la capacidad de reconocer la órbita de legitimidad de cada una de ellas. En este sentido una formación científica que ponga precisamente el acento en estos aspectos 3 Dos versiones distintas de esta división se encuentran en Braverman, op. cit., y Goldner, Alvin, El futuro de los intelectuales y el ascenso de la nueva clase, Trad. Néstor Míguez, Alianza Editorial, Madrid, 1980. 4 Podría insinuarse la sospecha de que este propósito político es fundamentalmente equívoco. En efecto, en la medida en que el poder político reviste cada vez formas más tecnocráticas y en la medida en que el control de los procesos de trabajo se legitima cada vez más en un saber supuesta o realmente poseído por quienes monopolizan las decisiones, es claro que, para que los ciudadanos en el primer caso y los trabajadores subalternos en el otro, reconozcan la legitimidad de ese poder y de ese control, es necesaria una mínima formación escolar que al menos les permita discriminar formas de conocimiento y valorar aquellas que precisamente encontrarán desarrolladas y poseídas por los otros. A su vez, la impugnación de formas de poder ampliamente sustentadas o al menos legitimadas mediante saberes de orden científico y tecnológico, sólo puede tomar dos caminos: el de una crítica externa que rechaza de conjunto esos saberes y su racionalidad (dando lugar así a movimientos que no pueden dejar de aparecer como «oscurantistas» y «románticos») y el de una crítica que acepta -al menos parcialmente- moverse en el terreno de lo criticado. Esto último requiere avanzar en la dirección de una sólida formación científica y tecnológica generalizada y apropiarse de algunos elementos de las tradiciones ideológicas y filosóficas.

La enseñanza de las ciencias

puede ser la mejor respuesta al fetichismo señalado. De todas maneras, también parece inevitable que de manera más o menos mediada por procesos de apropiación fragmentaria e incluso de deformación, las teorías científicas y los resultados de la investigación aporten elementos a la interpretación cultural de la vida social y de la historia5. Así, por la importancia adquirida por la tecnología y sus productos, pero también por procesos culturales más amplios, nos encontramos actualmente ante sociedades en las cuales cualquier sector social y cualquier hombre se encuentran –independientemente de su voluntad– involucrados en alguna relación con lo científico. No sobra subrayar que esta relación puede ser –y con frecuencia lo es– extremamente precaria, aunque ineludible. Frente a esto es imprescindible favorecer una relación más racional con lo que se presenta como científico. En las circunstancias descritas se atribuye a la institución escolar la responsabilidad no sólo de contribuir a la formación inicial de futuros científicos y tecnólogos, sino también la de asegurar al conjunto de los miembros de la sociedad una cierta formación básica en materia de ciencias. La delimitación de lo que debe constituir esa formación básica es un problema que sigue, a nuestro juicio, completamente abierto (entre otras razones, por la multiplicidad de criterios en juego).

El problema de la delimitación de lo que constituye una formación básica en ciencias Una primera caracterización que podríamos llamar «disciplinaria» consiste en considerar que esa formación básica es la parte inicial de

5 La compleja trama de significaciones que constituye nuestra cultura involucra permanentemente –más allá de cualquier escrúpulo de rigurosidad– elementos provenientes de las subculturas científica y tecnológica. Éstas aportan vocabulario, metáforas y sobre todo criterios de «racionalidad» que de un modo u otro inciden en momentos muy diversos de la vida cultural.

La formación de una actitud científica en el niño

la educación requerida por aquellos que la institución escolar forma para una futura carrera científica. Con este criterio, la gran mayoría de población recibe o, más bien, debería recibir una formación científica trunca, interrumpida en el momento de abandonar los estudios formales6. Así, en el mejor de los casos, la formación básica en ciencias se limitaría a asegurar a quienes la reciben la posibilidad posterior de seguir estudios científicos. De todas maneras, cada vez es más notorio el abismo que separa –en términos de contenidos y acceso a los principios fundamentales– cualquier posible formación básica de la formación especializada de las disciplinas científicas. Este abismo se agrava en un país como el nuestro por el bajo grado de escolaridad de la mayoría de la población y sobre todo por el carácter exógeno de casi todo el saber científico y tecnológico que por diversos canales7 está presente en nuestra cultura. Si bien se ha señalado repetidas veces que entre el saber que circula en nuestros medios académicos y «tecnocráticos» y el saber de punta en las metrópolis existe un notorio desfase, hay un desfase mucho mayor entre aquel saber y la cultura de las mayorías. De este modo, lo que tiende a llamarse «transferencia» puede llegar a ser una verdadera «incrustación» de discursos y saberes científicos y técnicos en una cultura que no posee y no crea las condiciones para producirlos de manera al menos parcialmente endógena8. 6 No cabría hacerse la ilusión de que la llamada educación continuada no-formal, al menos en sus actuales modalidades, pueda asegurar la continuación de esta formación. Por el contrario, la experiencia muestra que la formación en áreas científicas es de las que más requieren una escolarización tradicional. A nuestro juicio, el presente trabajo aporta algunos elementos para comprender por qué en este campo parece ser imprescindible un contexto de interacción presencial. 7 Algunas de las vías por las cuales se difunden en nuestro medio esos saberes científicos y tecnológicos son: la enseñanza, las instituciones educativas, el empleo limitado, y con frecuencia simplemente formal, de ciertas teorías o resultados en decisiones de orden político, económico o social y la presencia de saberes científicos y tecnológicos en la gran cantidad de productos y subproductos de la industria cultural de otros países, que se difunden fundamentalmente a través de los medios masivos de comunicación. 8 Creemos que esta «incrustación» provoca un síndrome que tiene manifestaciones a muchos niveles. Es claro, por ejemplo, en el ámbito de las dificultades que la clase

La enseñanza de las ciencias

Una segunda caracterización pretende encarnar un pragmatismo realista. Se trata de que la persona adquiera los conocimientos científicos que supuestamente serán necesarios en su vida futura. Sin embargo, la realización del inventario de lo así requerido es difícil y, de ser posible, arrojaría como resultado un listado de conocimientos fragmentarios e inconexos cuya enseñanza revestiría características particularmente contrarias al espíritu de síntesis, de rigor y de organización racional propio de las ciencias. Por otra parte, en los últimos años se han ido reconociendo cada vez más limitaciones de los esquemas economicistas para comprender y orientar el desarrollo de la educación. El pretendido ajuste de la formación escolar al mercado laboral, la idea de que la educación tiene como función primordial proporcionar las habilidades y los conocimientos necesarios para desempeñar un empleo, han mostrado su ineficacia tanto para dar cuenta de los procesos de desarrollo de la educación como para imprimirles una orientación más «racional»9. Actualmente se tiende a reconocer que la educación no es tanto cualificación de mano de obra como socialización10. En esta perspectiva de socialización, la formación escolar, y en particular la formación básica en ciencias, adquieren una función más amplia que la que se les atribuye desde el criterio anterior, de índole cultural. Deben contribuir al fomento de procesos de autocomprensión social e individual, así como a la ampliación de posibilidades de seguipolítica tradicional tiene –salvo contadas excepciones– para sostener o recomponer un nuevo discurso político que integre elementos científicos. Pero tal vez el nivel más interesante sea el de las contradicciones objetivas, el de las tensiones que se manifiestan en el seno de la vida misma de cada persona, entre las representaciones y explicaciones tradicionales y los esquemas de origen científico o tecnológico. 9 Véase por ejemplo Salm, Claudio, Escola e trabalho, tesis de doctorado, Campinas, mimeo, y Lautier, B. y Tortajada, R., Ecole, force de travail et Salariat, Presses Universitaires de Grenoble, 1978. 10 La contraposición es sólo parcial por cuanto existen esfuerzos que intentan analizar esta socialización como reproducción de un conjunto de rasgos de personalidad requeridos por el futuro trabajador. Véase por ejemplo Gintis, Herbert, «Educación, tecnología y características de la productividad del trabajador», incluido en Biasutto, Carlos (comp.), Educación y clase obrera, Nueva Imagen, México, 1978, y Gintis, Herbert y Bowles, Samuel, «I. Q. In the U. S. Class Structure», Social Policy, Nov.-Dic. 1972 y Ene.-Feb. 1973.

La formación de una actitud científica en el niño

miento, intervención y participación11 en los procesos de discusión y decisión, especialmente en aquellos donde más se manifiesta la compleja articulación entre saber y poder. De este modo queda esbozada una tercera manera de enfocar la delimitación y jerarquización de lo que debe constituir esa formación básica. Una cuarta aproximación puede denominarse realismo psicológico. Con base en, por ejemplo, elementos tomados de la psicología del desarrollo cognitivo de Piaget, se intenta seleccionar contenidos que estén en concordancia con el grado de desarrollo alcanzado por el niño y con las posibilidades de aprendizaje de éste (que supuestamente dependerían de su grado de desarrollo)12. Esta perspectiva puede permitir el recorte de algunas ilusas pretensiones de la actual enseñanza e ilumina significativamente –aunque en forma parcial– las dificultades con que tropieza el aprendizaje, pero como criterio positivo es demasiado pobre13. En efecto, no cabría pretender enseñarle al alumno todo lo que, dado su nivel de desarrollo cognitivo, esté en capacidad de aprender14.

11 El concepto de «participación» tiende a recibir un uso cada vez más difundido por cuanto es peculiarmente equívoco: sugiere mucho pero no compromete a nada. 12 Véase, por ejemplo, Piaget, Jean, «Desarrollo y aprendizaje», Naturaleza No. 1, Bogotá, julio 1982, pp. 5-14. 13 Sin embargo las limitaciones de orden socio-cultural parecen dar mejor cuenta de muchas dificultades escolares que las psicológicas. Hasta donde conocemos no se ha hecho una contrastación, frente a diagnósticos como el realizado sobre bachilleres colombianos (Cf. Vasco, Eloísa, «El desarrollo del pensamiento abstracto en una población de estudiantes de secundaria en Bogotá», Colegio Cafam, Bogotá, 1981, Proyecto Colciencias Co. 97259-5-01-79, multicopiado), que permita decidir si el «atraso» detectado se explica mejor desde la perspectiva piagetiana o desde una perspectiva como la de Basil Bernstein («Elaborated and Restricted Codes: Their Social Origins and some Consequences», en The Ethnography of Communication, ed. Gumperz and Hymes, 1964, y también Class, Codes and control, Vol. 3, Toward a Theory of Educational Transmissions, Routledge and Kegan, Londres, 1977). Para ésta las deficiencias estarían principalmente asociadas al no dominio de lo que este autor llama «código elaborado», cuya posesión está ligada al origen socio-cultural de las personas. 14 En realidad parece insinuarse una tendencia inversa: la de poner toda la enseñanza al servicio del desarrollo cognitivo o al menos la de privilegiar en ella precisamente aquel tipo de problemas que permiten hacer un seguimiento, un diagnóstico de este desarrollo.

La enseñanza de las ciencias

Prolongando en un sentido específico la perspectiva cultural, aparece una quinta aproximación que podríamos llamar epistemológica. Comienza, como aquella, reconociendo que aunque existe una cierta unanimidad en cuanto a la valoración social de la enseñanza de las ciencias, la relevancia de ésta tiende a ser concebida privilegiando lo cultural. Lo que introduce este enfoque es la problematización de las concepciones del conocimiento en general y del conocimiento científico presentes implícita o explícitamente en las diversas posiciones que toman parte en el debate entre el privilegio de lo instrumental y el privilegio de lo cultural. Pone también en evidencia la incidencia de estas concepciones en las formas didácticas. Se enfatiza así la importancia de la explicitación de las premisas epistemológicas que subyacen a diversas propuestas didácticas y a diferentes formas de enseñanza de las ciencias. Por ejemplo, el dogmatismo de la enseñanza puede estar asociado a imágenes de la ciencia y de su historia que precisamente lo favorecen. Del mismo modo, una imagen de la historia de las ciencias que tienda a presentarla como simple resultado del desarrollo industrial favorecerá, sin lugar a dudas, una aproximación pragmatista de la enseñanza. En particular, aún en nuestros días, se siente la influencia de algunas posiciones epistemológicas que cobraron fuerza en el mundo anglosajón desde finales del siglo pasado. Además de perpetuar una concepción inductivista del conocimiento, estas posiciones inspiran tendencias didácticas que ponen el énfasis en el carácter convencional e instrumental del lenguaje y de las teorías, y que implícita o explícitamente enseñan que estas últimas deberían ser juzgadas únicamente por su poder de predicción y control y por la utilidad que de este poder resultara. Bajo esta influencia se llegó incluso a proponer la enseñanza de un supuesto único «método científico» experimental e inductivo15.

15 Actualmente después de un amplio debate entre metodólogos, historiadores de la ciencia y epistemólogos, se han destacado las limitaciones de la pretensión de un método único y en particular sus dificultades para dar cuenta de cualquier práctica científica real. Se podría afirmar que el efecto más claro de la enseñanza de tal esquema es la formación de una imagen externa del saber científico y del

La formación de una actitud científica en el niño

Otras posiciones epistemológicas, como por ejemplo la de Gaston Bachelard, tienden a destacar características del trabajo científico a la luz de las cuales la enseñanza de las ciencias –más que proporcionar el dominio de un método o de un poder técnico– forma un cierto «espíritu», una cierta actitud, unos ciertos imperativos encarnados incluso en la propia personalidad. Esta formulación debe regular las relaciones del individuo formado con el sistema de explicaciones racionales que constituyen su campo disciplinario e incluso su concepción del mundo16. Los mayores aportes de la pespectiva epistemológica son la recuperación de la importancia del conocimiento en la escuela y la toma de conciencia de que la formación básica en ciencias es, además de un terreno de competencia entre diversas concepciones e imágenes de la ciencia, la posibilidad de tener una experiencia viva de una forma específica de conocimiento. La simple reseña de estos cinco criterios permite prever las dificultades que suscita su coexistencia. No extraña entonces que la selección, organización y orientación de lo que actualmente se enseña de ciencias y de matemáticas en los primeros niveles sea el resultado de una serie más o menos desvertebrada de ajustes realizados apelando a criterios diversos. quehacer de los científicos. Esta imagen cumple importantes funciones culturales pero no sustituye en modo alguno una aproximación efectiva a las formas particulares de consideración de lo real propias del conocimiento científico. Seguir unas reglas no implica, por ejemplo, tener la experiencia viva de las formas de evidencia que acompañan la captación de lo necesario como necesario. Sobre la caracterización de las imágenes del conocimiento científico y sus implicaciones culturales, véase Elkana, Yehuda: «La ciencia como sistema cultural: una aproximación antropológica», trad. Jorge Charum y José Granés, Bol. Soc. Col. de Epistemología, I, Vol. III, enerodiciembre 1983, pp. 65-80. 16 Bachelard, Gaston, La formación del espíritu científico (trad. José Babini), Siglo XXI, Buenos Aires, 1971, y El racionalismo aplicado (trad. Irene A. de Ramos), Paidós, Buenos Aires, 1978. La concepción de Bachelard es muy sugestiva y constituye una de las inspiraciones de nuestro trabajo. Cabe tal vez señalar una diferencia de óptica: mientras él se interesa ante todo por la formación de quienes serán los ciudadanos de una «ciudad científica», nosotros nos interesamos por la relación entre el saber de esos ciudadanos y el de los demás.

La enseñanza de las ciencias

En épocas recientes han predominado las apelaciones a los dos primeros criterios (disciplinario y pragmático). Últimamente se ha vuelto a manifestar el tercero y han cobrado fuerza el cuarto y el quinto (psicológico y epistemológico). Creemos, sin embargo que, al menos en forma implícita, los criterios cultural y epistemológico han tenido siempre mucho peso: al fin y al cabo la configuración social de las pautas de «verdad» es, desde hace bastante tiempo, un problema de reconocida importancia17. Por otra parte cabe señalar que las propuestas reformadoras que se inspiran en cualquiera de esos criterios comparten un cierto «voluntarismo», una cierta ilusión según la cual la práctica educativa es fácilmente subordinable a enunciados orientadores explícitos, y tienden por lo tanto a desconocer el papel de la inercia, de la tradición y de las costumbres que actúan en el interior de las instituciones escolares18.

Principales enfoques en el trabajo sobre las dificultades en la enseñanza de las ciencias Los procesos de ampliación de la cobertura escolar, especialmente en países como el nuestro, pero también en países altamente industrializados, han estado acompañados de dramáticas dificultades para que esta ampliación de posibilidades sea efectivamente aprovechada por los sectores sociales que logran acceder a la escuela. En particular las dificultades escolares en el terreno de las ciencias y sobre todo de las matemáticas empezaron a aparecer como las causas más manifiestas de fracaso escolar. Frente a la gravedad y persistencia de 17 Véase Silva, Renán, «Historia de un congreso filosófico tenido en Parnaso por lo tocante al imperio de Aristóteles», Revista Colombiana de Educación No. 9, Bogotá, 1982, pp. 111-174, y Silva, Renán y Martínez Boom, Alberto, Dos estudios sobre educación en la colonia, UPN - CIUP, Bogotá, 1984. 18 Una crítica a este voluntarismo se encuentra esbozada en Mockus, Antanas, «La tensión esencial entre tradición e innovación en la práctica docente», ponencia al Taller Nacional de Práctica Profesional, Neiva, 1-3 Sep. 1983. (Incluido en volumen que será publicado por el ICFES).

La formación de una actitud científica en el niño

dichas dificultades –que además parecían acentuarse en el caso de sectores sociales anteriormente marginados del aparato escolar– surgieron diversas explicaciones que podemos agrupar en cuatro grandes enfoques: a) Un enfoque pedagogista que pone el acento sobre la inadecuación de los métodos de enseñanza utilizados. b) Un enfoque psicologista que pone el acento sobre las limitaciones individuales, sobre las diferencias en términos de aptitudes y habilidades, actitudes y motivaciones o, más recientemente, sobre los niveles de desarrollo cognitivo necesarios pero no alcanzados. c) Un enfoque culturalista que pone el acento en las diferencias culturales entre el medio social de origen del alumno, los diversos sectores y clases sociales que participan en forma muy desigual de los presupuestos (cognitivos y valorativos) requeridos por la educación escolar –presupuestos que por lo general son implícitos– y el medio escolar. Ello explicaría en buena parte las diferencias de rendimiento escolar entre diversos sectores socioculturales. d) Un enfoque cognitivista que pone el acento en la desarticulación entre las explicaciones propias del sujeto y las que éste aprende, con frecuencia sin asimilarlas como explicaciones propias, en la escuela. En realidad la separación no es tan rígida como podría insinuar nuestra presentación. Se trata más bien, en cada caso, de una opción sobre el aspecto en el cual se hace énfasis tanto en el momento de análisis como en el momento de proponer alternativas. A continuación caracterizaremos en forma muy esquemática algunas de las estrategias correctivas que se derivan de esos enfoques. a) En la perspectiva pedagogista las soluciones tienden a consistir en un cambio de método, vinculado por lo general a la introducción de nuevas ideas pedagógicas. Desde Comenio hay una tendencia hacia la fetichización del método (forma universal que permitiría enseñarle todo a todos) que crea dificultades en cuanto se trata de especificarlo en función de lo enseñado y en función del grupo 67

La enseñanza de las ciencias

particular de alumnos involucrado. Las formas en que los cambios de método son propuestos y llevados a la práctica varían entre dos extremos. En uno, se mantiene el reconocimiento permanente de que el maestro es el portador, e incluso a veces el gestor, del método. Sus saberes pedagógicos, su formación y su experiencia se conjugan en una cierta manera de enseñar. Los cambios deben ser en este caso libremente acogidos y apropiados por los educadores. En el extremo opuesto, el método es radicalmente separado del maestro: especialistas distintos de él («programadores» y otros «expertos») se encargan de hacer las opciones metodológicas y de diseñar en detalle –desde estas opciones– cómo habrá de enseñar el maestro. En cualquier caso, por la atribución de los problemas de aprendizaje a fallas de método, persiste la dificultad para dar cuenta de lo que puede estar produciendo el fracaso escolar de cada niño en particular. b) En la perspectiva psicologista se suele comenzar tratando de detectar aquellas habilidades y aptitudes que son o podrían ser fundamentales para el aprendizaje de las ciencias. Luego se busca diseñar estrategias específicas para desarrollarlas en todos los niños o al menos en aquellos en que se detecten atrasos. También, desde una perspectiva que viene cobrando fuerza (inspirada en Piaget aunque en ocasiones contraríe algunas de las posturas del mismo19), se crean métodos que pretenden diagnosticar el estadio de desarrollo cognitivo alcanzado por cada alumno para posponer toda enseñanza que exija estadios superiores o intentar deliberadamente «activar» el desarrollo acudiendo, por ejemplo, a una profundización del dominio de la etapa en que se encuentra el alumno20. c) La perspectiva culturalista da lugar a dos tendencias «correctivas» hasta cierto punto opuestas: una busca adaptar, adecuar, la cultura escolar a la de los alumnos y la otra explicitar las diferencias, no 19 Cf. Piaget, J., art. cit. 20 Para una discusión de este problema, véase: Duckworth, Eleanor; «O bien nos adelantamos y no lo pueden aprender o bien nos atrasamos y ya lo saben: el dilema de aplicar a Piaget», Notas de Matemática No. 12, Oct. 1981, pp. 19-61. De todas

La formación de una actitud científica en el niño

para abolirlas sino para convertirlas en objeto de tematización explícita y de trabajo. En el primer caso, es usual comenzar denunciando el hecho de que para amplios sectores, el lenguaje y los contenidos de la enseñanza básica –de manera especial las ciencias y las matemáticas– son radicalmente ajenos al entorno cultural del alumno y a los intereses de éste. Se toman entonces medidas de «adecuación» de los contenidos y del lenguaje empleado. Por lo general, esta adecuación tiende a diluir (u ocultar) las especificidades propias de los conocimientos escolares (y en particular de los conocimientos científicos que la escuela pretende comunicar). Sin embargo esta aproximación, que tiene el mérito de abogar decididamente por una escuela que tenga sentido para el alumno, presenta dos inconvenientes fundamentales: en primer lugar, ante la diversidad de culturas de origen tiende a construir en forma especulativa una especie de subcultura promedio, cuyos rasgos más destacados se resumirían diciendo que para ella lo cercano tiene más sentido y más interés que lo lejano, lo útil más que lo inútil y lo «concreto» más que lo «abstracto». Este diagnóstico no sólo es cuestionable en tanto que generalización que ignora las excepciones. También lo es por cuanto conduce fácilmente a un segundo inconveniente: da lugar a una educación que pierde su especificidad frente a las demás formas de socialización. Por este camino se puede llegar, por ejemplo, a una matemática que en aras de hacerse «concreta» pierde su rigor y su carácter abstracto convirtiéndose en un híbrido cognitivo que no permite o que dificulta la posibilidad del alumno de tener una experiencia auténtica del horizonte específico de las matemáticas y, en partimaneras, esta aproximación ha permitido reconocer por ejemplo que ciertas carencias en materia de experiencia lúdica y práctica pueden constituir obstáculos para el desarrollo de los niveles cognitivos superiores. Sin embargo, sería absurda una escuela cuya finalidad central fuese la de asegurar una serie de experiencias que posibiliten –psicológicamente– el acceso a un pensamiento formal cuya especificidad, necesidad y pertinencia no sean objeto de un proceso de ubicación y esclarecimiento cultural.

La enseñanza de las ciencias

cular, de aspectos tan fundamentales como son el carácter transempírico de objetos de conocimiento como los números y el poder cognitivo del simbolismo que es vivido entonces como mera manipulación de signos. De esta manera tiende a difundirse un conocimiento pseudoconcreto frente al cual sólo el buen alumno será capaz de discernir el núcleo matemático racional de sus disfraces empíricos21. En par-

21 Reproducimos un ejemplo particularmente extremo de esta tendencia, tomado de Londoño, Samuel, Matemática moderna. Aritmética y geometría, segundo año de primaria, decimotercera edición, Bedout, Medellín, 1983, p.77. En 1981 este ejemplo fue empleado para ilustrar un diagnóstico sobre los textos más utilizados en la primaria («la mayoría de los textos analizados adolecen de graves errores conceptuales, sobre todo cuando tratan de introducir ideas de la teoría de conjuntos»), incluido en una ponencia al Primer Simposio Nacional sobre la Enseñanza de las Ciencias: Echeverri de Borrero, M., Botero de Meza, y Echeverri, H., «Comentarios acerca de la reforma propuesta por el MEN en los currículos de Matemáticas para la educación básica primaria» (reproducida, sin el anexo que contenía el ejemplo, en Notas de Matemática No. 14, octubre 1982, pp. 68-95). Pertenecen a la misma tendencia los mismos intentos de presentar cualquier problema aritmético, no como problema aritmético que tendría sentido cognitivo en sí, sino como un pseudoproblema práctico. Así no sólo se obstaculiza el acceso a una nueva zona de experiencia cognitiva; se propaga –en forma por demás confusa– la idea de que este conocimiento adquiere su sentido por una referencia inmediata a la vida cotidiana.

El conjunto cara está

incompleto, le falta

completo.

ojo

un ojo Complemento: _____________

un ___________

La formación de una actitud científica en el niño

ticular el empeño de dar sentido a lo enseñado mediante un énfasis sobre su utilidad conduce fácilmente a una deformación pragmatista y a una incapacidad de interesarse por preguntas o problemas cuya relevancia sea inicialmente de orden cognitivo. En resumen, el intento de «acercar» las ciencias y las matemáticas a la vida cotidiana, aunque aumenta las posibilidades de que éstas tengan desde un principio un significado para el alumno, puede actuar precisamente en contra de la formación de la capacidad de distanciarse cognitiva y lingüísticamente de esa vida cotidiana22. La otra opción en el enfoque culturalista es tomar conciencia del conflicto entre cultura de origen y cultura escolar y, mediante un trabajo sobre ese conflicto, tratar de impedir que esas diferencias culturales actúen de manera subrepticia (como sucede comúnmente). Se trata de explicitar, por decirlo así, los marcos de referencia, las pautas y las normas requeridos por la vida escolar y que no se pueden presuponer como presentes en todos los alumnos. Con frecuencia no se pretende desplazar una cultura por la otra (lo cual puede ser visto como «dominación cultural») sino asegurar un buen dominio de ambas y una capacidad para moverse flexiblemente de la una a la otra.

22 Aparece ligada a esta tendencia otra –muy equívoca– cuya presencia ya es notoria en el país. Con gran sinceridad, y en aras de una democratización del prestigio con frecuencia exagerado e irracional de las ciencias, se tiende a homologar –en forma demagógica– cualquier forma de estudio, de conocimiento y de indagación con las formas de investigación propias del desarrollo de las diversas ciencias. Con ello, muy probablemente, el cientificismo en vez de atenuarse se acentúa. En efecto, aparece como dado e incuestionable el presupuesto de que la investigación es la forma exclusiva y universalmente válida de acceder a la verdad, o de «producirla»; se agudiza así el desconocimiento de las órbitas de legitimidad de las diversas formas de conocimiento y se crea además una confusión entre los diversos modos en que la conciencia subjetiva delimita y organiza aquello que conoce. La subordinación de todo conocer a un investigar es ambivalente; aunque rescata la connotación de búsqueda, puede favorecer peligrosamente una posición que no sólo reconoce el carácter provisional de cualquier conocimiento sino que adopta la skepsis científica como forma de vida («en todo cuanto hemos podido ‘investigar’ a cabalidad me abstengo de opinar»).

La enseñanza de las ciencias

d) En la perspectiva cognitivista se preserva también, e incluso se destaca la preexistencia de explicaciones previas en el alumno. Uno de los grupos que trabajan en nuestro medio en esta dirección utiliza para designar esas explicaciones el término «preteorías»23. Estudiar estas explicaciones que podrían llamarse de «sentido común», facilitar su explicitación por parte de los alumnos y crear situaciones para que éstos afronten el conflicto entre sus explicaciones y algunos hechos que las contradicen, se proponen como estrategias claves para la enseñanza de las ciencias. Esta aproximación es prometedora, en particular por el énfasis que pone en la asimilación cognitiva real de las teorías concebidas como explicaciones sistemáticas que el sujeto debe hacer propias y utilizar frente a cualquier situación en que puedan tener alguna pertinencia, y no sólo en el marco de los ejercicios del libro de texto, de las evaluaciones escolares o de las prácticas de laboratorio. Los puntos más problemáticos de esta aproximación pueden ser los siguientes: 1. La realización de diagnósticos sobre la asimilación de enunciados teóricos (como las leyes de Newton) creando situaciones «límites» que favorecen una aproximación explicativa desde los conocimientos «de sentido común». 2. El correspondiente supuesto básico de que una explicación teórica bien asimilada debe ser hegemónica, es decir debe aflorar e imponerse sobre cualquiera otra explicación, incluso en aquellos contextos que favorecen la irrupción de las explicaciones de sentido común. 3. La exigencia de que lo aprendido tenga siempre, desde un comienzo, un valor de conocimiento para el alumno.

23 Segura, Dino: «El aprendizaje de la ciencia a nivel básico: ¿continuidad o discontinuidad?, Naturaleza, No. 0, Bogotá, 1981, pp. 29-35, y Zalamea, Eduardo: «Detección de dificultades en el aprendizaje de la primera ley de Newton», Tesis de Magister, Universidad Pedagógica, Bogotá, 1983.

La formación de una actitud científica en el niño

Este último aspecto, que es al mismo tiempo el más atractivo de la propuesta, tiende a subestimar la posibilidad –sustentable desde descripciones de la formación científica como las que realiza Kuhn24– de que lo inicialmente aprendido en forma relativamente dogmática se convierta sólo después (y probablemente sólo en algunos casos) en conocimiento auténtico reconocido como tal por el propio sujeto. En otras palabras, al menos para la forma en que hasta ahora ha funcionado la educación científica, sería frecuente un cierto aprender primero, comprendiendo después25. De todos modos, no pueden negarse las ventajas de quienes por un concurso de razones subjetivas y objetivas logran tener una mejor comprensión desde un comienzo. Para los tres últimos enfoques reseñados reaparece, en mayor o menor grado, uno de los problemas señalados para el primero. ¿Cuál debe ser la relación entre los estudios realizados bajo estos enfoques y la práctica concreta, cotidiana, de los educadores? ¿Deben esos estudios contribuir a que el maestro comprenda y oriente mejor su práctica docente, abocando en forma más consciente y con más elementos de juicio las dificultades que se le presentan? ¿O deben más bien incidir en la redacción de manuales, textos y otros medios educativos? ¿O debe abreviarse al máximo la mediación entre investigación y práctica eliminando el requisito de una apropiación por parte del educador de los saberes aportados por la investigación, y convirtiendo al educador en un ejecutor ciego de diseños detallados apoyados, ellos sí, en la investigación? Esta última opción y sus posibilidades de éxito nos parecen estrechamente ligadas a la posibilidad cuestionable de asimilar la enseñanza a un proceso predominantemente técnico y de reproducir en ella la subdivisión del trabajo que resultó eficaz en el caso de la producción industrial.

24 Kuhn, Thomas: La estructura de las revoluciones científicas (trad. Agustín Conti), FCE, México, 1975. 25 Hasta donde sabemos el análisis de este tránsito no ha sido objeto hasta ahora de estudios sistemáticos.

La enseñanza de las ciencias

Algunas razones para la opción por un enfoque fenomenológico En la breve reconstrucción del ámbito de discusiones que se desarrollan actualmente a propósito de la enseñanza de las ciencias, hemos ya dado algunas indicaciones que apuntan explícita o implícitamente en la dirección de nuestra elección de un enfoque fenomenológico. En la presente sección expondremos, al mismo tiempo que una caracterización mínima de algunos de los rasgos fundamentales de ese enfoque, las razones por las cuales hemos optado por él. Hemos destacado el carácter fundamental en la educación de dos procesos que han desafiado durante este siglo múltiples esfuerzos teóricos para dar cuenta de ellos de una manera objetivista: el conocimiento y la interacción. Por la importancia de estos dos procesos cabría una caracterización de la educación en ciencias en términos de interacción orientada hacia la apertura de ciertas posibilidades específicas de conocimiento26. A nues26 El renovado reconocimiento del carácter interactivo de la educación, el auge de la psicología cognitiva y la importancia que comienza a cobrar el enfoque cognitivista frente a las dificultades escolares, ponen en primer plano la problemática del conocimiento. La enseñanza y la educación vuelven a pensarse –al menos en ciertas áreas, entre las cuales se encuentran las que nos interesan– más en términos de conocimiento que de aprendizaje. En particular la vida de la conciencia tanto del educador como del educando, o al menos su actividad mental, negadas o ignoradas en ciertos medios por ser inabordables mediante métodos experimentales, empiezan a ser reconocidos en su importancia. Su tematización es posible y necesaria. Se abre así un camino positivo que corresponde también a una superación del voluntarismo presente en la asimilación de la educación a una acción instrumental. Ya no prima la idea de que mediante un cierto tipo de saber «científico» se podría, en educación, llegar a hacer del otro (o de su comportamiento) lo que se quisiera. En la enseñanza, en el mejor de los casos, se garantiza una máxima apertura de posibilidades para que el alumno se apropie ciertos conocimientos y en particular ciertas formas de conocimiento. En éste tomar y reconocer como propio lo que le es ofrecido, no sólo se requiere una iniciativa y un compromiso del alumno, sino que se pone en juego la trama de significaciones y la red de relaciones en que se inscriben maestro y alumno. Precisamente es este «contexto» de sentido y de relaciones el que posibilita que el interés y la iniciativa del alumno sobrevivan a los períodos de relativa «oscuridad» en la comprensión y de insatisfacción en el trabajo.

La formación de una actitud científica en el niño

tro juicio, la fenomenología ofrece elementos que permiten abordar esos dos procesos en forma adecuada27. En primer lugar, dentro del conjunto de posiciones que se manifiestan en los debates epistemológicos, aquellas inspiradas directa o indirectamente en la fenomenología destacan el hecho fundamental de que no hay conocimiento sin vivencia de conocimiento28. El conocimiento se ve así referido a la vida de la conciencia. Ésta, a pesar de no ser abordable metódicamente siguiendo las pautas de las ciencias naturales, sí puede serlo por la reflexión, y en especial por la reflexión fenomenológica, que explora los aspectos más universales de la vida de la conciencia y en particular del conocer, susceptibles de ser reconocidos mediante la reflexión. En esta aproximación a las estructuras esenciales de la vida de la conciencia se destaca su carácter activo y en particular su función de configuradora de sentido29. Así, no sólo se ponen de relieve ciertas características universales de todo acto de conciencia (intencionalidad, sentido, evidencia, horizon27 Como es sabido, el fundador y exponente central de esta corriente filosófica – cuyas raíces están en la ilustración europea y en el idealismo alemán– es Edmund Husserl. Su obra dio lugar a una amplia corriente de pensamiento que incluye en Francia a Maurice Merleau-Ponty y Jean Paul Sartre, mientras que en Alemania influye notablemente en pensadores como Heidegger (quien en su obra fundamental Ser y Tiempo realiza análisis de clara raigambre fenomenológica) y como Habermas (quien busca, tentado permanentemente por una actitud objetivante muy propia de la sociología, reconstruir una síntesis de conjunto de la herencia de la filosofía alemana incluyendo a Hegel y a Marx). La fenomenología ha inspirado también una serie de trabajos en psicología y psiquiatría como los de Ludwig Binswanger, Ronald Laing y David Cooper. 28 Bachelard, Gaston: El racionalismo..., op. cit., y Desanti, Jean-Toussaint, Les idéalités mathématiques, Seuil, París, 1968, representarían casos de una influencia indirecta. 29 En Curtis, Bernard y Mays, Solfee, Phenomenology and Education, Methuen, Londres, 1978, encontramos en la introducción, por ejemplo, la siguiente caracterización de los presupuestos básicos compartidos por las diversas vertientes de la corriente fenomenológica: «1. Una creencia en la importancia, y en cierto sentido en la primacía, de la conciencia subjetiva; 2. una comprensión de la conciencia como activa, como otorgadora de sentido; 3. el supuesto de que hay ciertas estructuras esenciales de la conciencia de las que se puede llegar a tener conocimiento directo mediante una cierta clase de reflexión».

La enseñanza de las ciencias

te), sino también se abre la posibilidad de establecer una tipología de actos, de actitudes y de clases de evidencia que precisamente caracterizarán diversas formas de actividad de la conciencia. Así, mediante procesos de reflexión, es posible reconocer tanto continuidades como discontinuidades entre diversos tipos de vivencias de conocimiento30. En segundo lugar, la fenomenología abre posibilidades de conocer y estudiar los procesos de interacción y de reconocimiento mutuo –decisivos para el desarrollo mismo de la educación– sin incurrir en una actitud reificante, objetivista. En efecto, aunque en la tradición fenomenológica el «otro» y la «intersubjetividad» hayan sido abordados de muy diversas maneras31, hay una característica constante: el otro es también un otro «yo» y es sujeto de una conciencia y de una experiencia. Aunque nosotros no tengamos acceso directo a ella, el otro también tiene una vida de conciencia, de la cual hacen parte precisamente vivencias de conocimiento similares a las nuestras. Por supuesto la formación de diversos «yo» es absolutamente inseparable de los procesos de comunicación y de reconocimiento mutuo a que nos hemos referido mediante la noción de interacción. A su vez, ésta no es posible sin un reconocimiento mínimo del otro como un yo32. En el fondo, la exclusión positivista del sujeto y de la vida de la conciencia afectó en forma muy similar a la epistemología y a la pedago30 Curtis, ibíd., destaca la idea recurrente de Husserl y de Merleau-Ponty según la cual la base ineludible de todo posterior conocimiento (incluido el científico natural) es el conocimiento del mundo de la vida, de las cosas tales como son experimentadas en la vida precientífica, en particular porque desde allí se configuran una serie de rasgos esenciales de la actividad de la conciencia necesarios para el conocimiento científico. En autores como Merleau-Ponty hay una notable tendencia a concebir el conocimiento científico como un simple «afinamiento», una «elaboración de detalle» del conocimiento cotidiano, pero allí donde Merleau-Ponty ve un afinamiento nosotros, con Bachelard, vemos una rectificación. 31 Tal vez los desarrollos más interesantes hayan correspondido a Sartre y a Laing y Cooper, quienes expresamente se inspiran en la obra de Sartre. 32 Aunque esta proyección, en la cual pensamos que el otro es como nosotros, puede llevarnos a error, no podemos prescindir de ella sin caer en la reificación del otro y sin introducir –mediante esa reificación– un obstáculo serio al establecimiento

La formación de una actitud científica en el niño

gía. En los debates epistemológicos de este siglo se quiso con frecuencia dejar de lado el papel de la subjetividad y de la conciencia en el conocimiento, considerándolo como un aspecto «psicológico» que por lo tanto debía ser tematizado por la psicología. Pero paradójicamente algunas corrientes importantes dentro de esta disciplina, en sus esfuerzos por satisfacer ciertos criterios de cientificidad, tendían a orientarse en una dirección que precisamente la obligaba a desentenderse de este tipo de procesos o a abordarlos desde una postura de radical exterioridad. El punto de vista fenomenológico rescata el papel de la reflexión cuya exclusión caracteriza, según Habermas33, al positivismo. No se trata sin embargo de proponer una reflexión que acepte quedarse en la enunciación de tesis generales sobre la educación como las que constituían la tradicional «filosofía de la educación» o como las que actualmente se presentan bajo el nombre de «marco filosófico» (designación particularmente sospechosa cuando los enunciados en cuestión acompañan propuestas estructuradas desde una concepción instrumental de la educación). La reflexión de inspiración fenomenológica tiene por lo general un compromiso con la vida práctica (ética y política) del sujeto34. de una interacción entre los dos. Por supuesto, la proyección requiere de correcciones (e incluso éstas pueden ser provistas no sólo por la experiencia de interacción entre los dos, sino también mediante formas «objetivantes» de conocimiento, por ejemplo mediante la consideración de información objetiva sobre él). Sin embargo, para la interacción es esencial ese conocimiento primario de una reciprocidad fundamental dentro de la cual necesariamente se abren paso las rectificaciones introducidas como diferencias. El «otro» no puede ser para mí del mismo modo que es para mí alguna cosa desde la actitud objetivante, es decir, no puede ser síntesis de los datos y de las experiencias que de él he tenido. El otro es, desde un comienzo, un otro que voy diferenciando de mí a medida que interactúo con él y, de esta manera, amplío mi conocimiento de él. Esto impide que el otro se reduzca para mí a un objeto mundano cuyas características me explicaría de manera causal, de la misma manera que me explico las características del objeto mundano. Esto obliga a que reconozca en el otro la posibilidad de libertad y de eticidad. 33 Habermas, Jürgen; «Conocimiento e interés» (trad. Guillermo Hoyos), Ideas y Valores, No. 42-45, Bogotá. 34 El ideal que Husserl destaca en su última obra (La Crise des Sciences Européennes et la Phénoménologie Transcendentale, trad. Gérard Granel, Gallimard,

La enseñanza de las ciencias

Una de las posibles interpretaciones, relevantes para nuestro trabajo, de la consigna husserliana ¡A las cosas mismas! correspondería al reconocimiento de que, en vez de sostener enunciados especulativos sobre la educación o de tratar de configurarla de modo voluntarista, es necesario ir a la educación misma, es decir orientarse por un examen concienzudo, por una reflexión ordenada, sobre las prácticas existentes y las vivencias que las acompañan, luchando contra los excesos especulativos y contra las representaciones reduccionistas35.

París, 1976) es precisamente el de una vida iluminada y orientada por la reflexión. Esta referencia última de todo filosofar se pone de presente en el esfuerzo de Husserl por mostrar las conexiones fundamentales entre el conocimiento científico y las evidencias propias del «mundo de la vida» (Lebenswelt) y de la cotidianidad. Así, en nuestro caso, la opción por el enfoque fenomenológico corresponde a la búsqueda de un tipo de reflexión y de saber que resulten relevantes para el quehacer cotidiano del educador y del alumno. 35 Un síntoma notable de esas tendencias reduccionistas es la forma como ciertas metáforas empleadas para pensar la educación logran imponer su falsa claridad. Entre las de uso más difundido se encuentra la de la «transmisión». Aparentemente esta metáfora expresa una comprensión empobrecida de la comunicación, originada en el paralelo limitado que podría existir entre la comunicación humana y la transmisión de la información mediante medios tecnológicos. El problema no es tanto probar que la educación no es en lo fundamental una «transmisión» sino mostrar cómo, al pensarla como tal, la textura de las vivencias mismas que la componen se ve empobrecida.

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo Pedro Cañal* Rafael Porlán*

Introducción

n el análisis crítico de la práctica escolar más frecuente, destacan, entre otros, dos rasgos. En primer lugar, el divorcio entre la escuela y la realidad próxima al alumno, definida ésta tanto por los componentes físico-naturales y culturales del entorno, como por los productos de la interiorización de las mismas por el alumno: creencias, tramas conceptuales, actitudes, valores, etc. En segundo término, se cita la presencia generalizada de un modelo didáctico, implícito o explícito, que orienta la enseñanza hacia el predominio de la exposición verbal del profesor y el empleo del libro de texto como principal recurso material. Estos dos factores, junto a otros como los de selección social, autoritarismo, trabas a la comunicación multidireccional, etc., configuran un tipo de escuela y de enseñanza que es urgente superar en la práctica. En este sentido, lo que sigue constituye una propuesta global dirigida a caracterizar coherentemente todas las componentes de un nuevo modelo didáctico.

* Universidad de Sevilla. Este artículo se tómo de Enseñanza de las Ciencias, 5 (2), pp. 89-96.

La enseñanza de las ciencias

Si hubiera que resaltar algunas dimensiones para definir esta propuesta, se podrían citar dos de ellas, a las que nos hemos referido en otras ocasiones (Cañal, García y Porlán, 1981; Cañal y Porlán, 1984; Porlán y Cañal, 1986a, 1986b): la ruptura de las barreras de todo tipo que aíslan a la escuela respecto a la realidad próxima al alumno (definida ésta como anteriormente se hizo), y el recurso a la investigación del alumno y del profesor como elemento central del proceso de enseñanza/aprendizaje. Nos referimos, pues, en primer lugar al concepto de investigación y a los fundamentos de la investigación escolar, para describir luego los aspectos estructurales y funcionales de una didáctica cuyo eje principal sea el de la investigación de la realidad próxima.

Investigación científica versus investigación del alumno

El concepto de investigación Frecuentemente se identifica el término «investigación» con el de «investigación científica», ignorándose la existencia de un espacio para la investigación y el conocimiento racional situado fuera de las márgenes de la ciencia formal. Para Bunge (1983), la investigación es un proceso encaminado a detectar problemas, formularlos y resolverlos, siendo un problema toda dificultad que no pueda superarse automáticamente, requiriendo la puesta en marcha de actividades orientadas hacia su resolución. Serán consideradas científicas exclusivamente aquellas investigaciones que se planteen en el contexto de una comunidad de científicos, utilizando métodos científicos, y con el objetivo primario de mejorar el conocimiento en ese campo. (Una caracterización más precisa puede encontrarse en Bunge, 1985). La investigación no estrictamente científica es menos exigente en sus requerimientos. Forma parte, en paralelo con otras estrategias de conocimiento, del repertorio de características ordinarias de los indi80

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo

viduos, pudiéndose hallar muestras de esta capacidad en todas las épocas y culturas. La universidad de este rasgo tiene su origen en la existencia en nuestra especie de impulsos endógenos hereditarios hacia el aprendizaje (al igual que ocurre en la generalidad de especies de mamíferos y en otros vertebrados). Tales tendencias se manifiestan en la conducta exploratoria y poseen un valor adaptativo (EiblEibesfeldt, 1974; Ross, 1978). Desde distintas perspectivas y campos de conocimiento, diversos autores se han referido a aspectos que guardan una estrecha relación con la génesis y el desarrollo de las actividades de investigación no estrictamente científica. Así, se ha descrito «el proceso psicológico de investigación de la realidad» (Inhelder, 1954), la «curiosidad humana» (Berlyne, 1960), las «conductas de experimentación» (Coll, 1978), o la «investigación del niño en la escuela», concepto presente desde antiguo en la obra de pensadores y pedagogos como Rousseau, Pestalozzi, Dewey, Claparede, etc., y, más modernamente, Freinet (1974), Titone (1981) y Tonucci (1976), entre otros. Todos ellos, de una u otra forma, aportan argumentaciones a favor de la consideración de la investigación en general como una capacidad, e incluso, en mayor o menor medida, una práctica humana común al conjunto de la población, que se originaría como resultado del desarrollo de las potencialidades para la exploración y el pensamiento racional de nuestra especie. Pope y Gilbert (1983) y Pope (1985), basándose en los postulados de Kelly, analizan la dimensión investigadora del individuo y resaltan ciertas similitudes entre el pensamiento ordinario y el pensamiento científico. Por su parte Nagel (1985) se refiere igualmente a las semejanzas entre el conocimiento ordinario y el científico, concluyendo que existe una continuidad histórica entre ambos, sin una línea de separación nítida, aun cuando en su caracterización actual existan notables diferencias entre ambos. La investigación del alumno en la escuela Con base en todo lo anterior, consideraremos que el conocimiento científico tiene sus raíces en el conocimiento ordinario, tanto en lo que 81

La enseñanza de las ciencias

se refiere al proceso histórico de la ciencia como a la génesis personal del saber. La investigación del alumno en la escuela habrá de situarse en esta idea general, pero con unas características diferenciadoras. Definiremos la investigación del alumno en la escuela como «Un proceso de aprendizaje fundamentado en la tendencia hacia la exploración y en la capacidad para el pensamiento racional, común en nuestra especie desde el nacimiento, así como en los rasgos fundamentales del espíritu científico que se perfecciona progresivamente en la práctica, en interacción dialéctica con el desarrollo de las estructuras conceptuales y operatorias del individuo y que es concebida como un instrumento al servicio de los objetivos generales de la educación, en el marco de una opción didáctica global».

Ante el posible dilema: investigación científica/investigación no científica, conocimiento científico/conocimiento ordinario, optamos por un tipo de investigación como el definido anteriormente, que se base en y desarrolle tanto los conocimientos ordinarios de los alumnos como sus propias estrategias investigativas (impregnadas en general por lo que Carrascosa y Gil (1985) denominan «metodología de la superficialidad»), para ir avanzando en la línea de los cambios conceptuales (Posner et al., 1982), metodológicos (Gil y Carrascosa, 1985) y actitudinales (Giordán, 1982) que sean posibles y convenientes en cada etapa del desarrollo y para cada individuo, mediante actividades directa o indirectamente relacionadas con la resolución de problemas. Una mejor comprensión de lo expuesto puede exigir precisiones como las siguientes: a) Esta propuesta se hace para todos los niveles escolares, desde la Escuela Infantil hasta el final de las Enseñanzas Medias (y también ciertos niveles universitarios, como puede ser el de la formación del profesorado). Ello requerirá necesariamente un desarrollo matizado de la propuesta para cada nivel. b) No ha sido concebida para responder exclusivamente a necesidades específicas del área de ciencias, sino que pretende hacerse 82

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo

extensiva a todas las áreas del currículo (con las matizaciones que sean precisas en cada caso). c) Considera a la investigación científica, en relación con la investigación escolar, como un punto de referencia para orientar el progreso metodológico actitudinal y conceptual de los alumnos, pero teniendo siempre presentes las diferencias existentes entre ambas en lo que se refiere a sus contextos, metodologías y finalidades. En este sentido, debería estudiarse detenidamente el campo real de validez de ciertas traslaciones directas que a menudo se realizan desde la ciencia a la escuela, especialmente en el área de la enseñanza de las ciencias, como puede ser:

• Al considerar el conjunto de obstáculos y de fases en la construcción por la ciencia de los conceptos científicos como un indicador infalible de lo que ocurrirá durante la estructuración personal de los mismos en la escuela (las limitaciones de esta traslación son analizadas por Giordán, 1983 y Driver, 1986).

• Al concebir la investigación en la escuela como el empleo ortodoxo del «método científico» por los alumnos, como vía para la eliminación de errores conceptuales y su sustitución por conocimientos académicos, con base en la premisa: «si el alumno utiliza correctamente el método estándar que se atribuye a los científicos, llegará a las mismas conclusiones que ellos», sin considerar las diferencias de contexto, capacidad operativa, estructuración conceptual, especialización temática, dominio de técnicas concretas, y finalidad, que existen entre el científico y el escolar.

• Al trasvasar mecánicamente otras conclusiones originadas en el campo de la filosofía de las ciencias, como las ideas de Kuhn (1971) o de Toulmin (1967), para caracterizar el cambio conceptual del alumno como algo similar al cambio de paradigma en la ciencia, con unas mismas condiciones necesarias para que se efectúe en ambos contextos (Posner et al., 1982).

La investigación escolar y las ciencias 83

La enseñanza de las ciencias

a) Respeta y se orienta hacia el desarrollo de las estrategias más básicas y espontáneas del aprendizaje humano. b) Es plenamente compatible y adecuada para una concepción constructivista del conocimiento. c) Incorpora los hallazgos sicosociológicos relativos a la importancia de la interacción en el aula y de la facilitación de los procesos comunicativos (Perret Clermont, 1984). d) Proporciona un ámbito especialmente adecuado para el desarrollo de la autonomía (Kamii y De Vries, 1983; Host, 1982), y de la independencia de campo (Carretero, 1982). e) Puede dotar de mayor potencialidad a muchos aspectos de las propuestas didácticas relativas al aprendizaje de las ciencias como «cambio conceptual» (Posner et al., 1982) o como «proceso generativo» (Osborne y Wittrock, 1983, 1985) o a las investigaciones sobre las representaciones de los alumnos y su evolución (por ejemplo, Piaget, 1933; Giordán, 1982, 1983; Driver y Easley, 1978; Driver, 1986). f) Recoge y aporta una mayor fundamentación a toda una rica tradición de experiencias didácticas, más o menos intuitivas, desarrolladas a lo largo de este siglo, que han girado en torno a la dimensión investigadora del alumno. g) Es idónea para profundizar en el acercamiento de la escuela a la realidad socionatural, en consonancia con los postulados de la Educación Ambiental, dotando de mayores posibilidades didácticas a lo que se ha dado en llamar «investigación del entorno» o «investigación del medio» (Porlán y Cañal, 1986a, 1986b).

Un modelo didáctico basado en la investigación escolar

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo

Desde nuestro punto de vista, la investigación en la escuela abarca tres aspectos esenciales que mantienen entre sí una relación de interdependencia. Por un lado, la investigación del alumno como proceso de aprendizaje significativo (Tonucci, 1976); por otro, la concepción del profesor como facilitador de dicho aprendizaje y, al mismo tiempo, como investigador de los acontecimientos que suceden en al aula (Gimeno, 1983; Cañal y Porlán, 1984); y por último el enfoque investigativo y evolutivo del desarrollo curricular (Stenhouse, 1981). Sin embargo, en los apartados anteriores hemos pretendido fundamentar y definir sólo uno de los tres aspectos citados: la investigación del alumno. Por razones de espacio y oportunidad, hemos soslayado una descripción pormenorizada y argumentada de los otros dos. Presentaremos, en lo que sigue, la descripción parcial de un modelo basado en la investigación en la escuela, poniendo el énfasis, en este caso, en el papel articulador que tiene la investigación del alumno en el conjunto del mismo. El concepto de modelo didáctico Definiremos un modelo didáctico (véase esquema 1) como una construcción teórico-formal que, basada en supuestos científicos e ideológicos, pretende interpretar la realidad escolar y dirigirla hacia unos determinados fines educativos. En este sentido, todo modelo didáctico contiene respuestas explícitas o implícitas al menos para estas cuestiones fundamentales: a) ¿Con qué modelo conceptual se describe e interpreta la realidad del aula? (Entendiendo aula no como el espacio físico de la clase, sino como el ámbito donde se desarrollan los procesos de enseñanza-aprendizaje, ya sea fuera o dentro del edificio escolar). ¿Qué variables se consideran más relevantes y, por tanto, con mayor poder explicativo, desde dicho modelo conceptual? b) ¿Cuáles son los fines educativos seleccionados para orientar la intervención didáctica? c) ¿Qué principios didácticos fundamentales se ofrecen que, siendo 85

La enseñanza de las ciencias

FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E IDEOLÓGICOS

↓ MODELO MODELO CONCEPTUAL SOBRE EL AULA

→

DIDÁCTICO

PRINCIPIOS DIDÁCTICOS

←

↓

FINES E D U C AT I V O S

↑ PRACTICA

ESCOLAR

Esquema 1

congruentes con el esquema conceptual desde el que interpretamos la realidad, puedan dirigirla al mismo tiempo hacia los fines educativos previstos? El aula: un sistema con múltiples variables contextuales El modelo que presentamos conceptualiza el aula como un sistema complejo y singular (Porlán, 1985) integrado por elementos humanos y no humanos que mantienen diversas formas de relación entre sí (véase esquema 2). Cada sistema-aula posee una estructura y una dinámica que le son propias y que no permiten una fácil generalización acerca de su funcionamiento y su evolución. Se trata, por tanto, de un modelo de tipo contextual y ecológico (Doyle, 1977; Pérez, 1983), donde el sistema se configura como una compleja malla de interacciones (Bertalanffy, 1968) a diversos niveles (académico, sicosocial, simbólico, etc. ) y donde las variables de contexto dan sentido particular a los procesos que acontecen en el mismo (Elliott, 1980). A continuación describiremos algunas de las variables más significati86

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo

vas del aula como sistema: a) Las características físicas de los elementos que lo componen, tanto internos como externos a la clase (por ejemplo, mobiliario, edad media de los alumnos, recursos ambientales, etc.). b) El pensamiento del profesor y su particular estructura semántica (Clark y Yinger, 1979; Olson, 1982; Pérez, 1984; Porlán, 1986). Es decir, el conjunto de sus creencias y constructos personales, así como sus códigos de interpretación de mensajes, todo ello influido por otros aspectos tales como las estrategias de conocimiento, la experiencia acumulada, los rasgos de personalidad, etc. c) El pensamiento de los alumnos y la estructura semántica particular de cada uno, especialmente el conjunto de sus ideas y creencias acerca de la realidad en general (Piaget, 1981; Host, 1978; Giordán, 1978; Driver, 1986) y de la escuela en particular, así como los códigos desde los cuales los alumnos interpretan y reelaboran la información que se pone en juego en el aula. Todo ello influido además por el grado de desarrollo que poseen, sus características afectivas y experienciales, etc. d) Las relaciones sociales del aula como conjunto de roles, agrupamientos, conflictos, etc., que subyacen en el intercambio educativo. e) Las relaciones de poder (Erickson, 1982), que determinan explícita o implícitamente las conductas a exhibir ante el profesor para superar con éxito las demandas del aprendizaje escolar. f) La dinámica de la comunicación, como el conjunto de intercambios de información (flujo de información) de todo tipo y naturaleza que se dan en el aula (explícitos, ocultos, verbales, simbólicos, etc.), tanto entre los elementos humanos como entre éstos y los elementos materiales y ambientales. La potencialidad de esta forma de concebir la dinámica de la clase viene determinada por su capacidad de superar los reduccionismos al uso que, so pretexto de planificar y homogeneizar con absoluta eficacia el sistema educativo, conciben el aula como un sistema simple y generalizable formado por tres elementos básicos: alumnos, profe87

La enseñanza de las ciencias

sor y materiales de trabajo (libros de texto, fichas, guías de actividades, etc.), y convierten la enseñanza en una especie de comedia, que en otro momento hemos denominado enseñanza-ficción (Cañal y Porlán, 1984), en la que el profesor hace como que enseña y el alumno como que aprende, siendo ambos más o menos conscientes, en su fuero interno, de que generalmente no se logra enseñar ni aprender casi nada realmente significativo y asimilable.

La investigación en la escuela, un principio didáctico vertebrador Si aceptamos el punto de vista anterior de que el aula posee una enorme riqueza natural de variables, parece evidente que el problema central de una teoría de los procesos de enseñanza-aprendizaje (el modelo didáctico) es resolver creativamente la tensión existente «de hecho» entre esa riqueza natural evidenciada y la pretensión finalista de la educación.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ELEMENTOS PENSAMIENTO PROFESOR MODELO CONCEPTUAL SOBRE EL AULA

→

EL AULA: SISTEMA SINGULAR Y COMPLEJO

PENSAMIENTO ALUMNOS RELACIONES RELACIONES

SOCIALES DE

PODER

DINAMICA DE LA COMUNICACIÓN ( = FLUJO DE INFORMACIÓN)

Esquema 2

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo

Por otro lado, el problema adquiere mayor complejidad por el hecho de que habitualmente los sistemas educativos poseen una disociación radical entre lo que podríamos denominar los fines explícitos, concebidos normalmente desde posiciones humanistas y que incluyen aspectos tales como: autonomía, creatividad, espíritu crítico, desarrollo global, etc., y los fines ocultos, coherentes como intereses económicos, sociales y políticos que conciben la escuela como un instrumento de conservación del modelo social y cultural dominante, que, evidentemente, están en contradicción con los enunciados formalmente. La cuestión, por tanto, es ésta: ¿qué principios didácticos pueden dirigir y alentar unas estrategias metodológicas de intervención en el aula que potencien su riqueza natural y, al mismo tiempo, garanticen realmente el avance hacia aquellos fines ideales que la educación se plantea explícitamente? En este sentido, la investigación en la escuela, y en concreto la investigación del alumno tal como se ha definido y fundamentado en la primera parte, constituye una pieza básica para responder la pregunta anterior. La investigación del alumno, como se verá más adelante, se entiende como un intercambio de información entre el profesor, los alumnos, el medio socio-natural y los recursos didácticos de todo tipo, que persigue, en un proceso con diferentes fases y momentos, la construcción metodológica, actitudinal y conceptual de los alumnos, y que exige del profesor una modificación sustancial de sus tareas profesionales. Es evidente, no obstante, que la investigación no es el único principio didáctico que debe contener un modelo alternativo. Sin embargo avanzamos el supuesto de que la investigación es un principio vertebrador de otros, en el sentido de que los cohesiona y articula bajo una lógica común (véase esquema 3). a) La investigación, en la medida que promueve el conocimiento global del medio, favorece un enfoque ambiental de la educación (Cañal, García y Porlán, 1981). 89

La enseñanza de las ciencias

b) La investigación es el instrumento adecuado para una aproximación integrada a la realidad y para el descubrimiento progresivo de las disciplinas por parte de los alumnos (etapa predisciplinar del aprendizaje), así como para la posterior interconexión de las mismas (etapa interdisciplinar). c) La investigación, como proceso individual y social de conocimiento, requiere todas las formas de comunicación en el aula y potencia los flujos de información. La investigación no tiende a ocultar los mensajes, sino por el contrario a explicitarlos y estimularlos. d) La investigación demanda también un marco de libertad y cooperación que permita expresar las ideas, confrontarlas entre sí y comprobarlas colectivamente. e) La investigación no enfrenta el juego y el trabajo escolar. La investigación de los alumnos es lúdica y apasionante, aun cuando implique también dificultades y esfuerzos, como tantas actividades espontáneas de los niños. Presentaremos, por último, algunos aspectos básicos que caracterizan en la práctica las actividades de investigación del alumno (véase esquema 3) y que hemos desarrollado con más amplitud en otro trabajo (Porlán y Cañal, 1986b). Se logra así un mayor grado de explicitación y concreción de este principio didáctico y unos criterios metodológicos para el diseño de experiencias concretas. Nos referimos en particular a los siguientes aspectos: a) Adecuar el ambiente de la clase como un medio esencial en la facilitación de la labor investigadora. b) Promover la formulación de los problemas como un estímulo personal para la acción investigadora de los alumnos, provocando en ellos curiosidad y deseos de indagar. c) Poner en juego las informaciones previas de los alumnos (creencias, representaciones, preconceptos, etc.) sobre el problema que se investiga.

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo

ENFOQUE A M B I E N TA L

PREDISCIPLINARIEDAD

INVESTIGACIÓN DEL ALUMNO

LIBERTAD Y COOPERACIÓN

COMUNICACIÓN

JUEGO Esquema 3

d) Contrastar entre sí dichas informaciones, alentando la confrontación de argumentos, evidencias y ejemplos y promoviendo, con ello, la reelaboración del conocimiento inicial que los alumnos tienen sobre el problema, así como la formación de «corrientes de opinión» (hipótesis) sobre la manera de resolverlo. e) Buscar, seleccionar y organizar nueva información a través de diferentes procesos manipulativos, observacionales, experimentales, de análisis de información escrita o verbal, etc. f) Relacionar la información previa, así como la surgida del contraste inicial de opiniones, con la nueva información obtenida, generando, de esta manera, un proceso de construcción cognitiva y actitudinal. g) Realizar actividades específicas de aplicación de los nuevos constructos elaborados por los alumnos, a situaciones y contextos diferentes a los investigados, promoviendo la maduración y generalización de los aprendizajes. h) Acumular y difundir los informes de investigación, como forma de disponer de un patrimonio de conocimiento escolar sobre la realidad que puede tomarse como referencia para futuras investi91

La enseñanza de las ciencias

gaciones y como forma de transmitir a la sociedad el conocimiento generado en la escuela. Indudablemente el modelo alternativo que se propone, y que hemos expuesto parcialmente, requiere de un proceso de validación empírica que permita completarlo y madurarlo. En este sentido, y en el marco de la reforma de la segunda etapa de EGB en Andalucía, se están experimentando diversos diseños didácticos basados, en mayor o menor medida, en esta formulación teórica. El seguimiento de estas experiencias nos suministrará las evidencias empíricas necesarias para juzgar la potencialidad que les atribuimos.

Bibliografía

Bertalanffy, L. (1968). General System Theory. Foundations, Development, Aplications, G. Braziller, Nueva York. Berlyne, D. (1960). Conflict, arousal and curiosity, Mac Graw-Hill, Nueva York. Bunge, M. (1983). La investigación científica, Ariel, Barcelona. -----, M. (1985). Pseudociencia e ideología, Alianza Universidad. Cañal, P., García, J. E.., Porlán, R. (1981). Ecología y escuela. Teoría y práctica de la Educación ambiental, Laia, Barcelona. -----, Porlán, R. (1984). Una experiencia de aprendizaje por investigación directa del medio en la formación de maestros. Simposio sobre Teoría y Práctica de la Innovación en la Formación y el Perfeccionamiento del Profesorado, MEC, Madrid. Carrascosa, J., Gil, D. (1985). «La ‘metodología de la superficialidad’ y el aprendizaje de las ciencias». Planteamientos en Educación, Vol. 3, No. 2, pp. 113 - 120. Carretero, M. (1982). «El desarrollo del estilo cognitivo dependencia-independencia de campo». Infancia y aprendizaje, 18, pp. 65 - 82. Coll, C. (1978). La conducta experimental en el niño, Ceac, Barcelona. Clark, Ch., Yinger, R. (1979). Teacher ’s Thinking. Research on Teaching, McCutchan, Berkeley. Doyle, W. (1977). «Learning the Classroom Environment: An Ecological Analysis», Journal of Teacher Education, 28 (6), pp. 51 - 55.

Investigando la realidad próxima: un modelo didáctico alternativo

Driver, R. (1986). «Psicología cognoscitiva y esquemas conceptuales de los alumnos». Enseñanza de las Ciencias, 4(1), pp. 3 - 15. -----, Easley, J. (1978). «Pupils and paradigms: A review of literature related to concept development in adolescent science students», Studies in Science Education, Vol. 5, pp. 61 - 84. Eibl-Eibesfeldt, I. (1974). Etología, Omega, Barcelona. Elliott, J. (1980). «Implications of Classroom Research for Proffessional Development of Teachers». World Yearbook Education, Kogan P., Lonfres. Erickson, F. (1982). «Structures of control». Communicating in the Classroom, Academic Press, Nueva York. Freinet, C. (1974). Las invariantes pedagógicas, Laia, Barcelona. Gil. D., Carrascosa, J. (1985). «Science Learning as a Conceptual and Methodological Change». European Journal of Science Education, 7(3), pp. 231 - 236. Gimeno, J. (1983). «El profesor como investigador en el aula: un paradigma en la información de profesores». Educación y Sociedad, 2, pp. 51 - 75. Giordán, A. (1982). La enseñanza de las ciencias, Pablo del Río, Madrid. ----- (1983). L’élève et/ou les connaisances scientifiques, Peter Lang, París. Host, V. (1982). «El lugar de los procedimientos de aprendizaje ‘espontáneo’ en la formación científica». Infancia y Aprendizaje, 19 - 20, pp. 3 - 20. Kamii, C., De Vries (1983). El conocimiento físico en preescolar, Visor, Madrid. Karmilloff, A., Inhelder, B. (1984). «Si quieres avanzar, hazte con una teoría». Infancia y Aprendizaje, 13, pp. 69 - 88. Nagel, E. (1985). La estructura de la ciencia, Paidós. Osborne, R., Wittrock, M. (1983). «Learning Science: a generative process». Science Education, 67(4), pp. 489 - 508. -----, ----- (1985. «The generative learning model and its implications for Science Education». Studies in Science Education, 12, pp. 59 87. Pérez, A. (1984). «El pensamiento del profesor, vínculo entre la teoría y la práctica». Simposio sobre Teoría y Práctica de la Innovación en la Formación y el Perfeccionamiento del profesorado. MEC, Madrid. Perret-Clermont, A. N. (1984). La construcción de la inteligencia en la interacción social, Visor, Madrid. Paget, J. (1981). La representación del mundo en el niño, Morata, Madrid. Pope, M., Gilbert, J. (1983). «Personal experience and the construction of

La enseñanza de las ciencias

knowledge in science». Science Education 67(2), pp. 193 - 203. Pope, M. (1985). «La visión constructivista. Implicación en los procesos de enseñanza-aprendizaje». Conferencia de la BERA, Sheffield. Porlán, R., Cañal, P. (1986a). «Una escuela para la investigación». Cuadernos de Pedagogía, 134, pp. 45 - 47. -----, ----- (1986b). «Más allá de las investigaciones del medio». Cuadernos de Pedagogía (en prensa). ----- (1985). «El maestro como investigador en el aula: investigar para conocer, conocer para enseñar». III Jornadas de Estudio sobre la Investigación en la Escuela, Sevilla. ----- (1986). «El pensamiento científico y didáctico de estudiantes de ciencias de Magisterio». I Congreso sobre el Pensamiento del Profesor, La Rábida (Huelva). Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., Gertzog, W. A. (1982). «Acommodation of a scientific conception: toward a theory of conceptual change». Science Education, 66 (2), pp. 211 - 227. Ross, S. A. (1978). Nuevas perspectivas en el desarrollo del niño, Fundamentos, Madrid. Sartre, G. y Moreno, M. (1980). Descubrimiento y construcción de conocimiento, Gedisa, Barcelona. Stenhouse, L. (1981). An introduction to curriculum research and development, Heinemann Educational B., Londres. Titone, R. (1981). Psicodidáctica, Narcea, Madrid. Tonucci, F. (1976). La escuela como investigación, Avance, Barcelona.

Investigando una gota Dino de J. Segura*

Introducción

sta actividad, por la cercanía a la cotidianidad, y además debido a los diversos niveles de complejidad y de formalización que pueden lograrse en su desarrollo, ha sido utilizada en la Escuela Pedagógica Experimental en diferentes niveles (desde 6º grado de básica hasta el grado 10º de media vocacional). Hemos encontrado, entre otras cosas, que las actividades que se derivan de ella pueden constituirse en una opción muy atractiva para aproximarse al modelo molecular de estructura de la materia. En cuanto a las posibilidades de formalización anotemos que mientras en el grado 10º fue posible vincular la actividad con consideraciones relacionadas con el movimiento de las moléculas (esto es, con la temperatura), en los niveles inferiores tal articulación no fue posible. Esta ATA la conocemos a partir de la clase de ciencias en la Escuela Pedagógica Experimental. Antes de exponerla anotemos que en ninguna de las oportunidades en que se ha desarrollado se ha repetido puntualmente.

* Escuela Pedagógica Experimental. Universidad Distrital.

La enseñanza de las ciencias

Puntos de partida La actividad puede originarse –y en efecto ha sido su punto de partida– en preguntas derivadas de situaciones cotidianas que usualmente pasan desapercibidas tales como el comportamiento del agua sobre pisos encerados, una gota que resbala sobre un vidrio o la observación de una toma de agua que gotea, etc. Frente a estas situaciones las preguntas iniciales pueden ser: – ¿Por qué se forman gotas sobre pisos encerados? – ¿Por qué el agua resbala sobre el plástico y no lo moja? – ¿Por qué los líquidos forman gotas?

Desarrollo: actividades de exploración A partir de las preguntas iniciales, ya sean planteadas por el maestro o también, y con mucha frecuencia, por los estudiantes, se originan diferentes proyectos de observación-exploración tales como los que ilustramos a continuación. ¿Por qué se forman gotas sobre pisos encerados? Esta primera observación se origina en la anomalía frente a lo usual. Lo «normal» es que el agua resbale, que se extienda sobre las superficies. Pero, por el contrario, sobre pisos encerados el agua forma gotas. Aquí la pregunta abre muchas posibilidades que pueden abocarse en discusiones y en nuevas observaciones. Aclararemos ante todo: ¿Qué es una gota? ¿Cuál debería ser el comportamiento que esperamos. ¿Por qué lo más natural debería ser que se extendiera? ¿Será que tal comportamiento «anómalo» es compartido por otros líquidos, por ejemplo por el alcohol o el aceite? ¿Sobre qué otras superficies tampoco se extiende? ¿Qué tienen de común estas superficies? 96

Investigando una gota

¿Por qué el agua resbala sobre el plástico y no lo moja? Esta pregunta se funda, como la anterior, en la anomalía: lo usual es que el agua moje, pero el plástico no se moja, ¿por qué? Aquí vale preguntar ¿qué es mojar?, esto es, ¿qué se quiere decir cuando afirmamos que algo está mojado? Y surgen entonces –como en el primer caso– muchas opciones de discusión y observación. Por ejemplo, qué otras superficies tampoco se mojan con el agua. Qué otros líquidos mojan, o no mojan. Qué aplicaciones podríamos encontrar para superficies que no se mojen, etc. No falta quien investigue si el que un líquido moje o no moje depende de la temperatura del líquido… ¿Por qué los líquidos forman gotas? Es claro que el comportamiento de la arena o de la sal, o en general de los sólidos cuando se esparcen o cuando resbalan, es diferente al comportamiento de un líquido. ¿Cómo podemos explicar esta propiedad de los líquidos? ¿Cómo nos imaginamos su estructura, esto es, una estructura que hace de la formación de gotas un evento «normal»? Esta pregunta, como las anteriores, no puede resolverse sólo con la observación. Es necesario que nos imaginemos algo, que tratemos de hacernos una idea acerca de la estructura interna de sólidos y de líquidos.

Descripción de una actividad: ¿cómo se forma una gota? La observación del crecimiento de la gota, del cambio de su forma cuando algo gotea y la determinación de los factores que influyen en el tamaño de ésta, conduce entre otras metas a identificar las condiciones-límite de su crecimiento (el peso de la gota es la variable relevante que se propone con mayor insistencia). Es importante recordar en este punto que aun en jóvenes de corta edad existen razonamientos muy bien diferenciados sobre dinámica. 97

La enseñanza de las ciencias

Concebir que el límite para el tamaño de la gota es su peso en relación con la «fuerza» que la sostiene, y que una vez ésta es mayor que aquel, la gota ya no crece más y cae, da una idea de las concepciones de equilibrio y de fuerza y de composición de fuerzas, que existen «espontáneamente» en los alumnos. De ello podría pensarse que si se tratara de un líquido de peso específico menor, la gota sería más grande. Esto nos lleva a suponer que las gotas de alcohol son más grandes que las de agua. Sin embargo, cuando se realiza la experiencia, ¡se encuentra que son más pequeñas! Este análisis –que supone inicialmente que la fuerza «que sostiene la gota» es la misma en los dos casos, y que sólo varía el peso específico– no es sencillo, y es mucho más complicado establecer que la estructura del líquido influye no sólo en su peso específico sino también en las fuerzas intermoleculares. Pero ¿cómo se realiza la experiencia? Aquí es necesario ejercitarse en la identificación y control de variables. Por ejemplo se debe suponer que cualquier par de gotas de agua son iguales entre sí (lo mismo que cualquier par de gotas de alcohol) y observar también cuántas gotas se requieren para completar 1 cm3 (u otra medida arbitraria) o cuántos cm3 o cuántas medidas arbitrarias equivalen a 50 o 100 gotas de cada uno de los líquidos (este método fue propuesto por un alumno). Esta actividad conduce finalmente a varias preguntas sobre el tamaño de una gota (que se convierten en actividades). – ¿De qué depende el tamaño de una gota? – ¿Depende del líquido de que se trate? – ¿Depende del tamaño del gotero? – ¿Depende del material del gotero? – ¿Depende del cuidado que se tenga al usar el gotero? Estas preguntas desembocan en la realización de muchas actividades experimentales interesantes y, por sus resultados, conflictivas.

Investigando una gota

El diseño del experimento para contestar a cada una de estas preguntas, sin embargo, no es fácil, y sólo es posible para quienes pueden comprender un diseño experimental y, especialmente, el control de las variables; esto puede esperarse en el caso de alumnos de media vocacional (grados10º u 11º), pero una aproximación a su comprensión y manejo se debe ir logrando en grados anteriores. Aunque los procesos de medición no son inmediatos, a partir del experimento puede encontrarse que las variables más importantes en la determinación del tamaño de una gota son el material del gotero y el líquido que gotea. Entonces, a partir de los resultados, podemos prever que:

• ¿No depende el tamaño de una gota del tamaño del agujero del gotero?

• ¿Las gotas de un gotero de vidrio son diferentes de las gotas de un gotero de plástico?

• ¿Serán las gotas siempre del mismo tamaño, independientemente de cómo oprimimos el gotero, si el líquido y el gotero son los mismos? Uno de los aspectos de esta actividad, que es sorprendente para los alumnos, es que lo que se explora, observa o estudia es una gota, una «simple» gota. Y la idea que usualmente se tiene de lo que se hace en la clase de ciencias –cuando se trata de investigar– es que los objetos que se estudian son extraños o raros. (En esta apreciación existe algo de razón ya que al final la gota se convierte en algo enrarecido). Así es como, en la medida en que se estudia la gota, van apareciendo propiedades inesperadas. Lo que sucede por ejemplo cuando una gota cae sobre superficies distintas desde alturas diferentes (por ejemplo sobre vidrio limpio o sobre una superficie de parafina) es casi siempre nuevo. ¡Es entonces cuando la búsqueda de explicaciones por parte de los alumnos suele convertirse en un reto! Las sorpresas y preguntas que resultan de la observación se multiplican: observemos cómo cae una gota y luego cómo se desplaza sobre 99

La enseñanza de las ciencias

superficies distintas (la diferencia de acaeceres, cuando se utilizan superficies de parafina y de vidrio limpio, es drástica).

Descripción de una actividad: gotas sobre superficies Algunas de las actividades conexas que han resultado cuando se desarrolla la actividad son las siguientes: Cómo determinar la forma de una gota que cae. Mientras está cayendo, es difícil, pero posible, observar lo que sucede cuando la gota cae sobre una superficie. Y observar lo que sucede con la gota sobre la superficie, cuando se mueve la superficie o cuando colocamos una gota sobre otra gota, puede aclararnos otras cosas. Veamos algunas de las actividades que se emprenden, la mayoría de ellas autónomamente. Es gota, o no es gota – ¿Qué sucede cuando una gota cae sobre una superficie desde diferentes alturas? – ¿Y cuando una gota cae sobre superficies diferentes (vidrio, parafina, etc.)? – ¿Cómo son las gotas de líquidos diferentes sobre superficies diferentes? – ¿Qué pasa cuando una gota se coloca sobre otra gota? – ¿De qué depende el que el agua sobre la superficie que estudiamos sea gota o no sea gota? ¿Hay repulsiones o hay atracciones? – Y… ¿cómo podemos determinar si las fuerzas entre el líquido y la superficie son de atracción o de repulsión? – ¿Qué sucede cuando colocamos una gota de agua sobre vidrio (ya sea vidrio limpio o sobre vidrio parafinado), sea que sea gota o no, 100

Investigando una gota

e inclinamos la superficie? ¿Cómo se desplazarán las gotas, dependiendo de las superficies? – Y si volteáramos la superficie, ¿qué se observaría? – Observemos gotas de mercurio y gotas de agua sobre parafina. Estas y muchas otras observaciones pueden conducirnos a una decisión sobre la naturaleza de las fuerzas que están actuando entre el líquido y la superficie: ¿son de atracción o son de repulsión? Y además, a elaborar presunciones acerca de la intensidad de tales fuerzas: en qué casos son más intensas. Frecuentemente, a partir de estas discusiones, puede llegarse a una respuesta a preguntas que anteriormente nos habíamos planteado y que se relacionaban con el tamaño de las gotas en función del material del gotero. Buscando explicación a otras situaciones Lo que sigue puede ser el planteamiento de muchas situaciones que pueden explicarse mediante el modelo que estamos construyendo. La enumeración de ellas no es posible, pero sí podemos sugerir algunas, que seguramente se enriquecerán en el aula. – Observemos el menisco de líquidos diferentes en tubos de materiales diferentes. (Un tubo de vidrio –de ensayo por ejemplo– puede recubrirse interiormente con materiales diferentes). – Observemos la altura de una columna capilar. Identifiquemos de qué depende. Tratemos de probar las suposiciones. – ¿Cómo funcionará una toalla, un secante, un «trapo» de limpiar, etc.? ¿Con qué material deben hacerse? – ¿Cómo funcionan los pegantes y adhesivos? – ¿Cómo se explican las burbujas? - Y, los jabones, ¿qué propiedades tienen?... etc. 101

La enseñanza de las ciencias

Cuando se encuentra que existen fuerzas de atracción intermolecular, y que tales fuerzas no son las mismas para sustancias distintas, el modelo de estructura de la materia –incompleto, por el momento– es ya capaz de explicar muchas ocurrencias cotidianas. La experiencia puede enriquecerse con muchas otras observaciones y el modelo construido puede a su vez orientarse hacia situaciones más elaboradas dependiendo de las posibilidades del curso. Podríamos preguntarnos, por ejemplo, si la intensidad de las fuerzas de atracción intermolecular tiene algo que ver con la magnitud del peso específico. En particular es posible ahora regresar a enriquecer las primeras explicaciones. El tamaño de la gota –por ejemplo– ya no puede depender sólo del peso de la gota. Tampoco son las fuerzas intermoleculares la única variable para explicar el peso específico.

Consideraciones acerca de la actividad En la exposición anterior no abordamos todos los problemas que pueden suscitarse en las diferentes actividades. Ello es imposible, si mantenemos la apertura de la actividad y en particular la participación de los estudiantes. Esta consideración significa, además, que cuando se realiza la actividad, la clase nunca es igual, las inferencias y relaciones que se proponen son distintas y por ello el orden en que realizan las actividades, y las actividades mismas, son diferentes. En particular es importante destacar varias características de esta ATA, que pueden valorarla desde consideraciones diferentes a su contenido temático. En primer lugar, las situaciones que investiga, sus puntos de partida y las ocurrencias problemáticas que aparecen, pertenecen a lo cotidiano. En este sentido la actividad es un llamado de atención acerca de lo que vemos todos los días sin comprensión y –lo que es más grave– sin formularnos preguntas al respecto. En segundo lugar, el nivel de complejidad que puede lograrse es muy diverso y, fácilmente, la actividad puede interrumpirse en muchos 102

Investigando una gota

puntos, dependiendo de la comprensión del estudiante por lo que está haciendo. Finalmente, el éxito de la actividad depende también de la disciplina del trabajo experimental. No podemos olvidar la exigencia de poseer puntos de vista «grupales», compartidos. Ello es lo que le da significado a lo que se hace, y en particular a las experiencias que se realizan. Es importante que, además de los puntos de vista acerca de lo que sucederá o de lo que se observará mediante cada situación experimental, se adquiera disciplina al construir diseños y montajes experimentales (al tomar datos), y en la interpretación y análisis de los resultados. Ahora bien, para el maestro esta actividad no es fácil. A pesar de que en nuestra opinión su tarea no es la de contestar a las preguntas que van surgiendo, sino, más bien, la de interrogar oportunamente, tener en cuenta y valorar las interpretaciones, opiniones, sugerencias y preguntas de los estudiantes, y a la vez, la de problematizarlos mediante observaciones oportunas, el maestro debe poseer ineludiblemente un conocimiento básico de lo que se hace. Recalquemos nuevamente que, aunque la secuencia de actividades parece rectilínea, realmente puede iniciarse en diferentes puntos, como se indicó cuando nos referimos a los puntos de partida y a las preguntas iniciales. Situaciones que también pueden originar la actividad, y que transformarían la secuencia de actividades, son la observación de los capilares, la forma de los meniscos, o una aguja que «flota» sobre una superficie de agua… Los posibles temas que se tratan en el desarrollo de la actividad pueden ser otros, o presentarse en otra secuencia. Por ejemplo, con frecuencia se dan preguntas sobre las «pompas de jabón» y a partir de éstas puede incursionarse en actividades muy interesantes que tienen que ver con las fuerzas intermoleculares en el agua jabonosa.

103

La enseñanza de las ciencias

Posibilidades de la actividad Notemos que esta ATA tiene que ver con aspectos de la física (y de la química) que usualmente se encuentran en capítulos muy distantes. Los temas y actividades que aparecen como más relevantes pueden ser los siguientes: 1. «Idear» situaciones experimentales para aislar y estudiar las variables en una situación problemática, en nuestro caso, por ejemplo, cuando se busca establecer de qué factores depende el tamaño de una gota. 2. La insistencia sistemática en la importancia de la coherencia del discurso cuando se trata de hacer predicciones acerca de lo que sucedería en situaciones imaginadas, que luego se construyen en la clase. Precisamente es desde la coherencia del discurso que puede decidirse si vale la pena, o no, ponerlas a prueba. 3. La recuperación de la curiosidad, la capacidad de asombro, la habilidad para preguntarse. ¿Cómo es posible que se puedan «ver» tantas cosas al estudiar una gota de agua? 4. La aproximación a la construcción de explicaciones, frente a situaciones cotidianas aparentemente evidentes: ¿Qué es mojar? ¿Qué significa impermeabilidad? Para muchas personas, uno de los primeros pasos en la formación de un espíritu científico tiene que ver con la destrucción de la evidencia inmediata. 5. Construcción de «modelos de explicación» que incluyen elementos conceptuales invisibles y de fuerzas imaginadas, que prevén la existencia de interacciones. Son «ideas» que no se pueden poner a prueba más que por sus efectos. 6. En cursos superiores, puede presentarse la posibilidad de enriquecer la teorización con experiencias acerca del calor para llegar a un modelo más elaborado de estructura de la materia. En cuanto a los temas que se desarrollan, sobresale la posibilidad de aproximarse a un modelo de estructura de la materia, pero en el desa104

Investigando una gota

rrollo de la actividad se presentan muchas otras alternativas de estudio. Tal es el caso de la composición de fuerzas, o de aproximarse al significado del «peso específico», o de estudiar las simetrías que resultan de fuerzas no privilegiadas cuando la cohesión es mucho mayor que el peso: por ejemplo en una pequeña gota de agua sobre una superficie parafinada, o en una gotita de mercurio, o en una pompa de jabón. Recordemos que el límite de la actividad lo determina la posibilidad de mantener comprensión por lo que se hace de parte de los alumnos.

Observaciones generales A pesar de lo elemental del material que se estudia, la actividad exige del maestro un conocimiento bastante sólido de la estructura de la materia y fundamentalmente de la teoría, esto es, del modelo. Con relación a esto recomendamos que antes de la actividad (que puede tomar unas diez sesiones de trabajo) se vuelva sobre textos que tratan el tema. La terminología específica que acompaña a la exposición no es necesaria para la comprensión del modelo; en este sentido los términos cohesión, adhesión, tensión superficial, etc., no deben necesariamente acompañar la realización de la actividad en clase.

Diálogo típico en una de las sesiones – E1: Cuando cae la gota sucede algo extraño… miren bien… – E2: Sí, parece que se recoge, primero se extiende luego se recoge… es como si la parafina rechazara al agua. En este momento se está observando la caída de gotas de agua sobre un vidrio cubierto con parafina. – E3: No, no es que la rechace, es que la parafina es muy «rugosa» y el agua no puede superar los obstáculos que opone la superficie.

105

lar to those of children and m and for research activities.

La enseñanza de las ciencias

– E4: Lo que pasa es que la parafina es impermeable… – E2: ¿Y acaso el vidrio no es impermeable? – E4: Bueno… el agua tampoco se mete entre el vidrio… – E1: Yo creo que hay atracción, el agua atrae al agua, por eso no se extiende… – E2: Pero… ¿entonces por qué no la atrae cuando cae sobre vidrio? La discusión acerca de si la explicación se puede lograr a partir de fuerzas de atracción o de fuerzas de repulsión o, finalmente, de si se trata de fuerzas de rozamiento entre la gota y la superficie parafinada puede continuar por mucho tiempo. Es claro que a partir de la existencia de fuerzas de repulsión se pueden explicar algunos de los comportamientos, pero… ¿cómo explicar que cuando se voltea la placa de vidrio cubierta con parafina sobre la cual se encuentra la pequeña gotita de agua, la gotita queda colgando? – E2: No, no la rechaza. Si la rechazara caería, pero la sostiene… – E1: Entonces, de todas maneras la atrae, pero menos… La posibilidad de explicar varios fenómenos a partir de la «rugosidad» de la parafina es muy limitada; sin embargo hemos encontrado que es una idea muy común en los estudiantes, que la abandonan sólo cuando pueden explicar los diferentes fenómenos (gotas colgando, forma de los meniscos, columnas capilares, unión de varias gotas, tamaño de las gotas, etc.) a partir de supuestos más generales y, si se quiere, más simples; tal es el caso del modelo que construyen utilizando las fuerzas de atracción intermolecular.

106

those of children and makes inferences for classroom setting r research activities.

La ense単anza de las ciencias II

107

La ense単anza de las ciencias

108

Opciones derivadas de la filosofía de la ciencia En esta edición abordamos la práctica del aula desde un problema que para la comprensión de la ciencia es de crucial importancia. Sin pretender asumir una posición popperiana (no tenemos aún argumentos suficientes para ello), el problema puede planteane en sus términos. En su libro Teoría cuántica y el cisma de la física, Vol. 3 (Editorial Tecnos, Madrid, 1985), K. Popper afirma: «Lo que estamos buscando, en ciencia, son teorías verdaderas enunciados verdaderos, descripciones verdaderas de ciertas propiedades estructurales del mundo en que vivimos. Estas teorías o sistemas de enunciados pueden tener utilidad instrumental; sin embargo, lo que buscarnos en ciencia no es tanto la utilidad como la verdad: aproximación a la verdad; capacidad explicativa y la capacidad de resolver problemas; y, por tanto entendimiento» (p. 63).

Al desarrollar esta tesis continúa: «Pero es de enorme importancia distinguir entre enunciados y palabras, entre teorías y conceptos. Y es importante darse cuenta de que es un error pensar que una teoría T1 utilizará inevitablemente un cierto sistema conceptual C1:...» (p. 64).

Y afirma más adelante dice: «Aunque los conceptos tengan una gran capacidad de sugerencia, e influyan así en el desarrollo posterior de la teo-

109

La enseñanza de las ciencias

ría, no es el sistema conceptual sino la teoría la que tiene importancia real para el científico puro... El sistema conceptual, por otro lado, es intercambiable y es uno entre los varios instrumentos posibles que pueden usarse para formular la teoría. El sistema conceptual proporciona simplemente un lenguaje para la teoría; quizá un lenguaje mejor y más simple que otro, quizá no...» (p. 65).

Los artículos centrales de este número de Planteamientos en Educación se inspiran en la concepción contemporánea de la ciencia, esto es, en la epistemología moderna y a partir de ella construyen inferencias para la clase, en especial, para la clase de ciencias. Arcà y Guidoni plantean que «la enseñanza de las ciencias en la escuela debe operar componiendo e integrando distintos tipos de actividades de elaboración de modelos, y desarrollando otros nuevos, con el objetivo de llevar gradualmente la ingenuidad de los modelos infantiles hacia la complejidad de los modelos científicos». En la exposición los autores caracterizan el conocimiento científico como conocimiento de diferentes modelos del mundo y el desarrollo individual como la construcción de modelos progresivamente más adecuados. En el otro extremo se encuentra Joseph D. Novak quien plantea que la opción que propone resulta del fracaso de la instrucción basada en el conductismo (asociacionismo) y el positivismo (y empirismo lógico) y propone un punto de partida nuevo basado en la psicología del aprendizaje humano y la epistemología. Como resultado de esto, centra la atención en la construcción de conceptos (definidos como regularidades percibidas en hechos u objetos y designados por una etiqueta) y en la fabricación de significados que supone la adquisición o modificación de conceptos y de relaciones entre conceptos. La herramienta didáctica que se propone es el mapa conceptual que permite no sólo establecer lo que el alumno ya sabe, sino planificar la instrucción y ayudar al estudiante a prender a aprender. La aplicación de esta alternativa, unida a la concepción de la «uve» de Gowin como aspecto metodológico, se ilustran en la exposición. Daniel Gil-Pérez, partiendo de consideraciones de la metodología científica y de las características y origen de las concepciones espontá110

La enseñanza de las ciencias

neas en los alumnos, plantea que antes que un cambio conceptual, deberá operarse un cambio metodológico que haga posible el primero. En el desarrollo de la exposición se precisan los elementos de la metodología de la superficialidad y lo distintivo de ésta frente a una metodología científica para, al terminar, presentar una conceptualización de los significados de los proyectos de investigación en el aula en los diferentes niveles escolares. Finalmente, en nuestro artículo Explicaciones infantiles (Molina, A. y Segura, D.) ilustramos una manera de interpretar las respuestas de los niños ante ocurrencias cotidianas. En la exposición se presenta un intento de comparación entre la estructura de la explicación (modelos) en la ciencia y las explicaciones espontáneas, así como las inferencias que de ello se derivan para la enseñanza.

111

La ense単anza de las ciencias

112

CIAS 2

Explicaciones

infantiles* Adela Molina y Dino Segura**

Introducción

na de las preguntas de fondo que están presentes en el momento de planear la clase se relaciona con la determinación de las posibilidades de aprendizaje de los alumnos. Esto influye no sólo en la escogencia de los temas que deben tratarse, sino también el nivel de profundidad que puede esperarse para ellos y la forma metodológica específica de las actividades que se elijan. En algunos contextos, esta pregunta se remite a consideraciones de tipo psicológico de tal manera que, por ejemplo, quienes orientan su clase desde concepciones piagetianas buscan una «coherencia lógica» (concatenación lógica) entre la complejidad de los temas que son objeto de las actividades y las posibilidades de comprensión de sus

* Una versión de este trabajo se presentó como avance de investigación del Proyecto «Para el mejoramiento de la calidad de la Educación», en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, en diciembre de 1990. ** Universidad Distrital. Escuela Pedagógica Experimental.

113

La enseñanza de las ciencias

alumnos, determinadas por su nivel de desarrollo cognoscitivo (NDC). Otros, inspirados en un esquema instruccional, plantean que el asunto se resuelve si existe una «coherencia lógica» entre los temas que se tratan y los que ya han sido tratados, de tal manera que las secuencias didácticas terminan calcando ciertas relaciones operativas dadas por una sucesión de prerrequisitos y correquisitos inspirada en la disciplina terminada. Se puede, sin embargo, buscar una aproximación al problema desde consideraciones derivadas de la filosofía y, en particular, de la filosofía de la ciencia.

Los modelos en la ciencia La herramienta fundamental que en la ciencia posibilita a su vez la comprensión y la explicación de los fenómenos naturales, es la elaboración de modelos. Puede decirse, sin exagerar, que en rigor las explicaciones en la ciencia se logran mediante la incorporación de lo que se quiere explicar dentro de un modelo, o su enunciado en términos de éste. Al respecto Arcá, M. y Guidoni, P. Anotan: «Tanto en las construcciones cognitivas de los individuos, como en las construcciones culturales realizadas a lo largo del tiempo por las sociedades humanas, todo conocimiento del mundo es en realidad conocimiento de distintas series de modelos del mundo» (1989, p. 163). Existen casos muy precisos que se pueden citar como ejemplo de esta afirmación; tenemos la teoría cinética de los gases, el modelo de conducción de Drude, el modelo atómico de Bohr, la teoría de la evolución de Darwin y aun, para efectos didácticos, la concepción «hidrodinámica» de la conducción eléctrica, es utilizada frecuentemente. En otros casos, aunque la imagen que está implícita en el acto de modelar no es tan atractiva y clara, es sin embargo posible reconstruir el modelo subyacente a la teoría. Cuando se estudian los modelos explicativos utilizados en la ciencia (esto es, las teorías), encontramos que es posible identificar en ellos tres elementos muy bien definidos: la fuente del modelo, el conjunto de problemas que se pretende explicar con él (que denotaremos breve114

Explicaciones infantiles

mente como el problema) y el modelo propiamente dicho (Harrè, 1974). La fuente, hablando de una manera muy laxa, es el conjunto de conocimientos anteriores, experiencias o comportamientos que se utilizan para imaginar el «mecanismo oculto» que caracterizará el funcionamiento del modelo. Ahora bien, una vez constituido el modelo, su funcionamiento debe permitir dar cuenta de los problemas que pretende explicar y para lo cual fue construido. En la construcción del modelo aparecen dos relaciones de analogía importantes. Por una parte, el mecanismo oculto y los elementos del modelo deben ser de un tipo tal que puedan ser imaginables; ellos son de cierta manera y funcionan, también de cierta manera, como las cosas que conocemos. Las moléculas en la teoría cinética de los gases se construyen como algunas de las partículas que conocemos (las hemos construido análogas a ellas), su movimiento se postula como algunos movimientos también conocidos; así, un gas es análogo a un enjambre de partículas que se mueven al azar. Esta relación de analogía (entre la fuente y el modelo) garantiza que el modelo sea comprensible. Por otra parte, la utilidad del modelo estriba en que a partir de él es posible explicar los problemas. En este sentido, aparece otra relación de analogía, esta vez entre los resultados del funcionamiento del modelo y los fenómenos que de alguna manera percibimos y queremos explicar. Por ejemplo, en nuestro modelo del gas como un enjambre de partículas en movimiento, los efectos de los choques de las partículas contra las paredes de un recipiente que las contiene son más drásticos si las partículas se mueven más rápidamente (si aumentamos su energía). Si a tal efecto lo denominamos presión, encontramos que ésta aumentará si aumenta la temperatura del gas. Al estudiar los modelos encontrarnos también que existen operaciones conceptuales (teóricas) entre las entidades del modelo que no pueden contrastarse directamente (por ejemplo las velocidades individuales de cada partícula en un gas) y otras que se pueden referir a cantidades percibibles de alguna manera (por ejemplo, la temperatura). A las primeras las denominamos principios internos, a las segundas principios puente (Hempel, 1976). Los segundos son los responsables de que el modelo sea útil para explicar los problemas. 115

La enseñanza de las ciencias

Conveniencia de determinar las preteorías en los niños Para la creatividad escolar, y específicamente en lo relacionado con el saber escolar, es importante indagar acerca del tipo, o tipos, de explicaciones que son posibles espontáneamente en los niños. Conociéndolas podríamos hacer inferencia acerca de las posibilidades del discurso del maestro o acerca de la conveniencia o no de las dificultades de las actividades que se realizan en el aula o en la escuela en general. Con referencia a este interrogante son ilustrativos los numerosos estudios que se han adelantado sobre las explicaciones espontáneas de los niños o sobre lo que en nuestro medio hemos denominado preteorías. Sin embargo, para las metas que nos hemos propuesto estos estudios son muy fragmentarios en el sentido que rara vez tipifican las preteorías de una manera total, esto es, indagando sobre la estructura de tales explicaciones; se limitan más bien, a partir exclusivamente de su comparación con los saberes establecidos, a reiterar las carencias que demuestran o su parecido con teorías abandonadas por la comunidad científica hace mucho tiempo. Fue por esta razón que decidimos hace algunos meses adelantar estudios puntuales sobre las formas de explicación de los niños y tratar de aproximarnos a su estructura.

La investigación Aunque la investigación no está concluida en todos los subproyectos, es posible en el momento adelantar algunos resultados. En todos los casos la técnica que utilizamos para aproximarnos al conocimiento de las explicaciones que elaboran los niños, fue la entrevista en torno a la explicación de fenómenos cotidianos. Los fenómenos estudiados fueron: la sed, el origen de la lluvia, las disoluciones (azúcar puesto en agua al hacer una limonada), la oxidación del hierro a la intemperie, un cubo de hielo derritiéndose, la expansión del aire debido al calor y la regeneración celular en las fracturas. Con excepción del último 116

Explicaciones infantiles

trabajo que se llevó a cabo con alumnos de los grados 7º, 8º y 9º, los otros se restringieron a la escuela básica primaria, especialmente a los grados 3º, 4º y 5º. Las investigaciones se realizaron en escuelas públicas de Distrito Capital de Bogotá. En lo que sigue, nos aproximaremos sólo a lo que se relaciona con las estructuras de las explicaciones; otros aspectos, como el análisis de las respuestas de acuerdo con los grados escolares o con las diferencias entre las respuestas de los niños de la zona rural y los de la zona urbana, o con la deformación que sufren las formas de explicación espontáneas por el influjo de la escolaridad, serán tratados en otra oportunidad.

Las formas espontáneas de explicación de los niños El resultado inmediato más sorprendente que encontramos es que las formas de explicación de los niños son semejantes en su estructura a las que existen en la ciencia, aunque con diferente nivel de profundidad y de totalización (los elementos-fuente a partir de los cuales se construye la analogía son en general muy distintos a los utilizados en la ciencia y las relaciones entre los elementos del modelo no poseen características formales). Para ilustrar esto veamos algunos ejemplos. Es sin embargo importante anotar que en la exposición utilizaremos un lenguaje elaborado; si se desea conocer las respuestas de los niños, remitimos al lector a los trabajos particulares que se realizaron. Debemos anotar que, con excepción del modelo del hilo para el cual los niños explícitamente nombran el hielo, en los otros casos nunca mencionan ni la palabra recipiente ni la palabra esponja, pero al describir y explicar lo que sucede dan la idean de las propiedades de los recipientes y de las esponjas. Los niños de las edades estudiadas (10 años aproximadamente) no suelen mencionar la temperatura. El que se asuma el frío como una propiedad de ciertas sustancias o como sustancias son ideas que permanecen en las explicaciones de los adultos. 117

La enseñanza de las ciencias

Problema Nº 1: ¿Qué es la sed? Se preguntan dos modelos de explicación. Modelo 1: El organismo es un sistema en equilibrio; en este caso, la cantidad de agua que posee el organismo debe estar dentro de ciertos límites para que el sistema (el organismo) esté en equilibrio. Fuente: La idea de equilibrio y autorregulación (!). Formas de explicación (principios puente): El agua se pierde (sudor) y aparece entonces una situación alterada; al tomar líquido se restituye el equilibrio. Relaciones internas al modelo: La pérdida de agua se debe al calor generado por el ejercicio, un saco de lana o el sol. Internamente existe un recorrido para el agua. *** Modelo 2: La sed es una consecuencia del calor generado por el ejercicio. El calor (indiferenciado de la temperatura) debe estar dentro de ciertos límites de manera que, si aumenta, debe disminuirse. Fuente: La idea de equilibrio y la posibilidad de lograrlo mediante acciones externas (p. ej. bebiendo agua o jugo). La función del agua es refrigerante. Formas de explicación (principios puente): Cuando aumenta la temperatura el organismo se encuentra en un estado alterado, ésta se puede reducir mediante agua fría –como sucede con la “refrigeración (?)–”. Relaciones internas al modelo: El ejercicio, o el sol, o un saco de lana aumentan el calor en el organismo; al tomar agua, se reduce la temperatura. El funcionamiento del modelo exige que exista un recorrido para el agua.

Es importante anotar que esta reconstrucción de los modelos es complicada porque para el niño lo más importante es la «distribucción de las propiedades» (por ejemplo del azúcar), no el mecanismo por el cual tales propiedades se encuentran en todas las partes del fluido. 118

Explicaciones infantiles

Problema Nº 2: ¿Cuál es el origen de la lluvia? Se dan tres modelos. Modelo Nº 1: Las nubes son como hielos. Fuente: El conocimiento del hielo y de sus propiedades; se derrite y se rompe al ser golpeado. Un golpe fuerte entre dos objetos produce chispas. Formas de explicación (principios puente): Cuando hace sol en la mañana, el hielo se derrite y en la tarde llueve. Cuando las nubes (hielo) se chocan, se produce el relámpago y el trueno y puede caer granizo. Relaciones internas en el modelo: El calor del sol derrite el hielo y los hielos se golpean tan fuerte que producen chispas. *** Modelo Nº 2: Las nubes son como recipientes. Fuente: El conocimiento de las propiedades de los recipientes usuales. Las chispas que resultan de un golpe fuerte entre dos cuerpos. Formas de explicación (principios puente): No siempre llueve: las nubes se van llenando. Relaciones internas en el modelo: Las nubes se van llenando de agua; cuando ya no cabe más agua, se botan. Cuando dos nubes (recipientes) chocan los recipientes se rompen, entonces hay relámpagos y truenos y llueve. *** Modelo Nº 3: Las nubes son como esponjas. Fuente: El conocimiento de las propiedades de las esponjas. Formas de explicación (principios puente): Al retener más agua las nubes cambian de color. Relaciones internas en el modelo: Las nubes (esponjas) “chupan” el agua, cuando ya no pueden más (por el peso) se revientan.

119

La enseñanza de las ciencias

Problema Nº 3: ¿Por qué se derrite un cubo de hielo? En este caso se presentan tres modelos muy diferentes. Modelo Nº 1: El frío hace que se encoja (se concentre o se comprima o se pegue o se amontone o se reúna) el agua. Fuente: Algunos de los efectos conocidos del frío son esos: los pegantes se dejan «secar» para que peguen. El frío hace que se junten las cosas (y las personas, animistamente). Formas de explicación (principIos puente): Cuando ya no hace frío, las cosas se separan, el cubo se derrite. El hielo es agua que no se puede mover. ***** Modelo Nº 2: Para el agua existen «estados naturales»: en el refrigerador, su estado natural es el hielo; en condiciones normales, es el agua líquida. Fuente: La observación cotidiana simplemente descriptiva (?). Formas de explicación (principios puente): Cuando el hielo está en condiciones que no le corresponden, busca el estado natural correspondiente, el estado líquido. *** Modelo Nº 3: Existe una especie de reacción: agua líquida + frío = hielo; hielo + calor = agua líquida. El calor anula el frío. (Calor y frío se asumen como sustancias, a veces aparece sólo una de ellas en la explicación). Fuente: El frío (y el calor) se siente como algo que incursiona, entra, sale, se propaga (?) Formas de explicación (principios puente): Cuando entra calor se une con el hielo y produce agua; a la inversa, cuando entra frío, se une con el agua y produce hielo.

120

Explicaciones infantiles

Problema Nº 4: ¿Qué pasa con el azúcar cuando hacemos limonada? Al respecto podemos identificar dos modelos, con algunas variaciones. Modelo Nº 1: El azúcar en agua se comporta como el hielo, cuando se derrite, conserva sus propiedades y éstas se distribuyen en todo el líquido (?) y por eso el agua cambia de sabor. (El agua sigue siendo agua; el azúcar, azúcar, y el limón, limón). Fuente: Las propiedades del hielo y en particular su cambio de estado: sólido a líquido. Formas de explicación (principios puente): Al contacto con el agua, se derrite el azúcar, no se ve por qué ahora azúcar y agua son del mismo color (?) transparente. *** Modelo Nº 2: El agente activo es el agua que disuelve (?), derrite, hace desaparecer o desvanecer el azúcar (hace que “suelte su sabor dulce”). Las propiedades del azúcar se distribuyen (con los granos invisibles de azúcar (?)) en el agua; el agua es ahora “dulcecita” . Fuente: Las propiedades del agua como agente limpiador que disuelve muchas sustancias. Concepción de la existencia de cosas invisibles por su tamaño. Formas de explicación (principos intermos): El azúcar al hacerse la limonada ya no se vé por la acción del agua, son granos muy pequeños (?), pero está ahí en todas partes, en el agua.

Por otra parte, en los modelos la imposibilidad para ver el azúcar disuelto a veces se remite tanto a su color (transparente) como a su tamaño (microscópico). Señalemos de todas maneras que en más del 44% de las explicaciones de los niños está presente la humedad. Un número muy pequeño (<3%) relaciona el color amarillo del óxido con el color del sol. 121

La enseñanza de las ciencias

Problema Nº 5: ¿Por qué un trozo de hierro a la intemperie se vuelve amarillo? En este caso se presentaron tres modelos. Modelo Nº 1: Concepción microscópica: Por una parte, el hierro posee «poros»; por otra, el aire, el agua y la humedad pueden pasar por tales poros. Se presenta entonces la producción de una sustancia amarilla (transmutación o combinación (?)). También pueden salirse minerales por los poros y producirse así una sustancia amarilla. Fuente: Se asume una concepción microscópica de la materia (se acepta la invisibilidad) y además que es posible la unión o separación de dos sustancias para formar otra sustancia. Formas de explicación (principios puente): La sustancia que se forma por la unión (o contacto) es el óxido o la sustancia amarilla. Se puede evitar la oxidación evitando la humedad y el agua. *** Modelo Nº 2: El hierro se pudre por acción del aire y del agua. La putrefacción o descomposición puede deberse también a bacterias. Fuente: La putrefacción ordinaria y las condiciones en que se da, por contacto con el aire, la humedad o el agua. Además, el conocimiento de que el agua puede ser portadora de microbios o bacterias. Formas de explicación (principios puente): El óxido es hierro podrido (?). La putrefacción puede evitarse protegiendo al hierro de la humedad y del aire. *** Modelo Nº 3: Se debe al calor deI sol que derrite lentamente el hierro. Fuente: Cubo de hielo derritiéndose. El hierro fundido es amarillo. Es posible imaginar procesos lentos. Formas de explicación: El óxido es hierro derretido lentamente, y recordemos que el hierro fundido es de color amarillo.

122

Explicaciones infantiles

Problema Nº 6: Bomba que se infla en el extremo de una botella por el calor del sol. Podemos identificar en este caso cuatro modelos principales. Modelo Nº 1: EI aire se introduce cuando pasa el sol a través de la botella que es transparente o por la membrana de la bomba. Fuente: La experiencia de inflar bombas, paso del sol a través del vidrio. El aire no puede aparecer espontáneamente en la botella. Formas de explicación (principios puente): Ni en la botella ni en la bomba hay aire antes del fenómeno. El aire se introduce cuando pasa el sol a través de la botella que es transparente o por la membrana de la bomba que debe tener poros (?). Si durara mucho tiempo expuesta al sol, la bomba se reventaría. *** Modelo Nº 2: El sol hace sudar la botella. Este “sudor” se evapora e infla la bomba. Fuente: Producción de sudor por efectos del calor, evaporación del agua, propiedades del vapor. El aire no puede aparecer espontáneamente. Formas de explicación (principios puente): Ni en la bomba ni en la botella hay aire. Cuando hace mucho sol la botella suda. Por el mismo calor este sudor se evapora e infla la bomba. *** Modelo Nº 3: En la botella hay aire. El sol lo empuja hacia la bomba. La bomba también comprime el aire. El que haga más fuerza gana. Fuente: Conocimiento de las propiedades de las bombas: se pueden inflar, las bombas “hacen fuerza”. En caso de fuerzas opuestas gana la más grande. El aire en la botella no aparece espontáneamente. Formas de explicación (principios puente): El sol pasa a través de la botella y empuja el aire. La membrana también empuja el aire. Cuando hay suficiente sol, el sol le gana a la bomba. *** Modelo Nº 4: La bomba se infla de sol. Fuente: Potencia del sol y efectos de su fuerza. El aire no aparece espontáneamente. Formas de explicación (principios puente): El sol pasa a través de la botella y por su potencia infla la bomba, porque ni en la botella ni en la bomba hay nada.

123

La enseñanza de las ciencias

Problema Nº 7: Curación de una fractura: Se presentan cuatro modelos nítidos. Modelo Nº 1: Se presume un proceso homeostático (autorregulación). La fractura desencadena actividades y mecanismos del organismo para curar el hueso. Estas actividades incluyen transporte de sustancias como calcio y fósforo (sustancias reponedoras, defensas) e inmovilización del hueso. En estas condiciones el hueso crece. Fuente: Idea de autorregulación (homeostasis) y la concepción dc crecimiento por agregación. Idea de totalidad en el funcionamineto del organismo. En este proceso se identifican funciones específicas en el organismo para que funcione de acuerdo con un fin determinado por el sistema. Formas de explicación (principios puente): Para que se cure una fractura no hay necesidad de ninguna acción externa. La fractura es un caso particular de otras enfermedades ante las cuales reacciona el organismo como en el caso de una herida superficial o de otras en que hay curación sin necesidad de tornar remedios. *** Modelo Nº 2: Se presume un proceso homeostático (autorregulación). La fractura desencadena actividades y mecanismos, que se dan en el sitio mismo de la fractura, para curar el hueso. Se presenta la secreción de una (o varias) sustancias (una gomita, una lama o una baba) que pega o “suelda” los huesos. No hay idea de sistema como totalidad. Fuente: Idea de autorregulación (homeostasis). La acción de los pegantes (incluso se propone la existencia de dos sustancias, una limpiadora y el pegante). La observación de huesos crudos (en la cocina p. ej.) y de los cartílagos y el tejido nervioso.

En los modelos 1 y 3 se entiende la existencia del aire en tanto que éste se mueve. De alguna manera los niños suponen que hay aire porque hay un movimiento que se observa en la bomba cuando se estira la membrana. La parte central de la explicación es la producción de este movimiento. En el primer caso por transporte del sol y en 124

Explicaciones infantiles

Formas de explicación (principios puente): Para que se cure una fractura no hay necesidad de ninguna acción externa. La fractura es un caso particular de otras enfermedades ante las cuales reacciona el organismo como en el caso de una herida superficial o de otras en que hay curación sin necesidad de tomar remedios. *** Modelo Nº 3: La curación se debe a factores externos que de alguna manera inciden en el punto afectado: por el yeso hay un calor que entra, funde el hueso y hay curación. Por el yeso entra hierro a través de la pierna que remplaza el destruido. El calcio que se ingiere en los alimentos es transportado hasta el sitio de la fractura. O, simplemente, la inmovilización cura. Fuente: Las prácticas usuales (enyesado, inmovilización) ante las fracturas. Procesos de fusión y función asignada al calcio por la escuela y por el lenguaje cotidiano. Las propagandas que hablan de las vitaminas, el calcio, etc. Formas de explicación (principios puente): Las prácticas usuales de curación. *** Modelo Nº 4: La fractura se cura por la acción (operación quirúrgica) de curación mediante la cual se colocan tornillos, acoples y platinas para unir los huesos. Fuente: En la experiencia de mecánica y carpintería así se unen las piezas. Formas de explicación (principios puente): Algunas prácticas quirúrgicas. Una fractura requiere operación.

el segundo (Modelo Nº 3) porque es empujado por éste. La población analizada fue de 145 adolescentes (12 a 17 años) que estudiaban el bachillerato técnico en el Instituto Técnico Distrital en 1988. El modelo más frecuente fue el tercero. 125

La enseñanza de las ciencias

Consideraciones

generales

Estas formas de explicación se pueden estudiar desde diferentes puntos de vista. Por ejemplo, es importante considerar cómo se articulan los diferentes elementos del modelo y en particular cómo se presentan las relaciones de inferencia (estudio de las relaciones entre los diferentes elementos del modelo y entre éstos y “la realidad”). Este asunto es muy importante para establecer las relaciones de causalidad y sobre él existen conclusiones extensas en los trabajos de Piaget. Otra perspectiva es analizar las relaciones de analogía que se presentan entre los elementos «fuente» y el funcionamiento del modelo y, con ello, determinar el carácter de la imagen que se ha construido acerca del fenómeno en particular y del mundo. Además es conveniente establecer la evolución de los modelos y, en particular, los procesos mediante lo cuales cambian los niños sus formas de explicación por otras. Existe otra opción que es, como la anterior, de carácter pedagógico; es ésta: estudiar qué transformaciones sufren los modelos por efecto de la escolaridad. Para el presente estudio concentraremos nuestra atención en las relaciones de analogía y en los mecanismos de evolución de los modelos. Las relaciones de causalidad han sido tratadas en los trabajos particulares que se realizaron; en ellos, para analizar las respuestas de los niños, nos apoyamos en los resultados piagetianos. El efecto de la escolaridad en la construcción y transformación de las explicaciones será tema para una comunicación posterior. Las relaciones de analogía Se podría realizar una clasificación de los elementos fuente que son utilizados en los distintos modelos. Sin embargo, con sólo observar sus características (lo cual es posible al considerar los modelos particulares ilustrados antes) podemos plantearnos algunas preguntas. Algunos elementos se refieren a otros procesos comprendidos de alguna manera (la putrefacción, por ejemplo, para aplicar la oxidación); 126

Explicaciones infantiles

otros a mecanismos pensados muy elaborados como la idea de equilibrio y autorregulación, la posibilidad de procesos lentos, la posibilidad de lograr una sustancia a partir de otras sustancias o la posibilidad de concebir estados de las sustancias que son invisibles. Otros se limitan a descripciones de propiedades elementales como el hierro fundido es amarillo o los choques pueden producir chispas. En algunos casos el niño se refiere a la fuente del modelo expresamente como análogo a: «... son como hielo...»; en otros casos utiliza el mecanismo o funcionamiento postulado en su elaboración, como una realidad de lo que sucede: «... Cuando yo tengo sed siento que me ahogo y que tengo que ir a tomar agua o líquido para remojarme por dentro porque el cuerpo está caliente por dentro y está muy seco...». Podría pensarse a partir de estas observaciones que las propiedades que se postulan son pensadas como «análogas a...», mientras los mecanismos son postulados como «realidades». Sin entrar a analizar con profundidad el nexo de analogía (modelofuente) podemos afirmar que en la medida en que el niño tenga contacto con más situaciones, aunque no sean claramente explicadas, poseerá más elementos para elaborar explicaciones para otros fenómenos o interrogantes. En otras palabras, no es necesario que haya recibido una instrucción específica respecto del comportamiento del cubo de hielo para que pueda a utilizar sus propiedades y concebir las nubes como hielo. Este resultado es particularmente importante puesto que reafirma que el enriquecimiento de la experiencia es importante no sólo en cuanto plantea la posibilidad de dar referentes a la teoría en el proceso de elaboración de explicaciones a los fenómenos concretos relacionados con la experiencia concreta que se vive, sino por cuanto da elementos para comprender, esto es, posibilita el proceso de construcción significativa de teorías (modelos). Ilustremos esto con un ejemplo. Si queremos explicar los fenómenos magnéticos es necesario conocer los imanes (¿cómo sabremos, en caso contrario, de qué estamos hablando?), hace falta el referente real. Pero si queremos comprender el magnetismo, se necesita saber 127

La enseñanza de las ciencias

qué es una interacción (aunque no sea magnética) para hacernos a una idea acerca de lo que estamos tratando de comprender. En el caso del modelo de las nubes como hielo tenemos que si queremos explicar la lluvia, es necesario haber vivido la lluvia (es el referente). Pero si queremos comprender la explicación resultante de este modelo, se requiere conocer las propiedades del hielo. Este nexo (fuente-modelo) se puede apreciar de manera muy nítida en el caso de la regeneración celular. Los estudiantes del bachillerato industrial utilizan como fuente de analogía para explicar la curación de una fractura sus conocimientos concretos acerca de cómo se unen piezas: pegantes (sustancias limpiadoras, el calor) y acoples, platinas y tornillos. Un comentario especial merecen las explicaciones que se fundamentan en mecanismos de autorregulación. Tal es el caso de la sed y de la regeneración celular. En estos casos aunque los niños y adolescentes no poseen los conocimientos que los pueden llevar a modelos más elaborados, imaginan funcionamientos suficientes para satisfacer este requerimiento: el equilibrio en el organismo y la eliminación de la situación de alteración. Cómo han llegado a concebir las condiciones de equilibrio y la idea de autorregulación, a pesar de ser una pregunta muy importante, es secundaría pedagógicamente ante el hecho concreto de que tal posibilidad existe. La evolución de los modelos Aunque en las experiencias realizadas no se dieron, explícita ni intencionadamente, procesos de aprendizaje ni se compararon tampoco de manera sistemática los modelos propuestos a edades distintas, es posible sin embargo plantear las siguientes consideraciones generales. En primer lugar, aparentemente los niños no poseían, antes de las preguntas que les propusieron, modelos de explicación para las situaciones planteadas. Los modelos que elaboraron fueron construidos por la insistencia del investigador y en algunos casos por la competencia de grupo que aparecía frente a la tarea cuando los problemas se propusieron colectivamente. En otras palabras si no se hubiese planteado la situación quizás hubiese pasado mucho tiempo antes de formularse un modelo. 128

Explicaciones infantiles

En segundo lugar, en la elaboración del modelo –cuando ya existe un compromiso frente a la búsqueda de explicación– se evidencia una exigencia incesante de coherencia entre el mecanismo que se sugiere y los presupuestos de los cuales se parte, de manera que muchas opciones intentadas son rechazadas por el niño mismo cuando las verbaliza. Sobra decir que esta condición, relacionada con la coherencia, es aún más determinante cuando se trata de un grupo de niños que se enfrentan colectivamente a la tarea de buscar explicación a la situación propuesta. Esto conduce a que los mecanismos que se proponen se van enriqueciendo por la exigencia de la coherencia y que las explicaciones (modelos) son cada vez más elaboradas. Finalmente, la elaboración de inferencias a partir del modelo que se propone posee una cualidad dinamizadora para la construcción del modelo en cuanto plantea otra exigencia de coherencia. Es, a partir de ella, que se suscita frecuentemente el conflicto entre la predicción y sus consecuencias reales, ya sean pensadas o efectivamente experimentadas.

Implicaciones para la clase Estos dos aspectos nos llevan a plantear ciertas consideraciones sobre la clase. Pero para ello debemos volver por un momento a reflexionar acerca de la concepción misma de la escuela. Si con respecto al conocimiento, el papel de la escuela debe apuntar más a aprender a explicar que a aprender explicaciones; si incluso desde el punto de vista cultural es más importante formar personas con confianza en sí mismas que «buscadores de respuestas hechas»; si el dominio del lenguaje, de la coherencia y de las formas de argumentación son importantes, parece entonces que es muy importante propiciar situaciones de teorización y de «movilidad» teórica. La primera implicación que encontramos se refiere a la necesidad de buscar situaciones que conduzcan a enriquecer la experiencia. Como hemos visto, los conocimientos anteriores, las experiencias vividas y las ideas generales acerca del mundo (compensación, equilibrio, autorregulación, etc.) son elementos básicos en la investigación de 129

La enseñanza de las ciencias

explicaciones. Estas consideraciones hacen que lo que se entiende por experiencia sea diferente de las actividades de contemplación o de manipulación irreflexiva (o directiva) de aparatos e instrumentos; se trata más bien de cualificar situaciones de discusión-reflexión acerca de los fenómenos, que no deben ser necesariamente distantes de las vivencias cotidianas. La segunda consideración se relaciona con la importancia de la actividad de modelación por parte de los alumnos. Ésta debe ser una exigencia por parte del maestro. Con ella no se pretende de ninguna manera que los alumnos lleguen a las explicaciones consideradas científicas. La razón de su importancia es que esta actividad interesa, no por los modelos que se obtienen, sino especialmente por lo que significa la actividad de búsqueda de explicaciones. Como ya lo hemos visto, la actividad de modelación implica un ejercicio racional muy importante. Por la exigencia que el maestro plantea a los alumnos, éstos se ven forzados a hilvanar sus ideas, a inventar «mecanismos», a ver relaciones entre las variables que no se habían visto, a identificar los fenómenos cono consecuencia de las interacciones y no como las propiedades estáticas de los objetos o las cosas, a responsabilizarse por lo que se dice, ante los demás y ante sí mismos, resultado que se logra por la exigencia íntima de la coherencia lógica del discurso. Algunas de estas características son aún más determinantes cuando la actividad de modelación es emprendida por el grupo de estudiantes como totalidad (o en pequeños grupos ). De las experiencias didácticas que hemos vivido (Segura, 1989) podemos constatar que muchas veces son mucho más importantes las discusiones entre los alumnos, que las observaciones del maestro (posiblemente estas últimas están cargadas de su autoridad, lo que puede viciar las discusiones al introducirse un elemento de decisión no relacionado precisamente con la coherencia lógica).

130

Explicaciones infantiles

Bibliografía y referencias

Con relación al papel de los modelos en la estructura de la explicación científica son de importancia los trabajos siguientes: Hanson, N.R (1977). Patrones de descubrimiento. Editorial Alianza Universidad. Hempel, C.G. (1976). Filosofía de la ciencia natural. Ed. Alianza Universidad. Harrè, R. Introducción a la filosofía de la ciencia. Ed. Labor. Entre los trabajos realizados sobre los modelos de los niños, además de los de Piaget, que se remiten más a las relaciones lógicas entre los elementos de las teorías, son importantes, entre otros, los siguientes: Giordán, A. (1988). Los orígenes del saber, Ed. Diada, Sevilla, España. Arcà, M. y Guidoni P. (1989). “Modelos infantiles y modelos científicos sobre la morfología de los seres vivos”, en Enseñanza de las Ciencias, 7 (2), Barcelona, España. Las consideraciones anteriores se fundamentan en trabajos de pregrado que se han dado en desarrollo del Proyecto de Investigación para el Mejoramiento de la Calidad de la Educación de la U. Distrital. Los primeros cinco dirigidos por A. Molina; el último dirigido por D. Segura: Guevara, L. y Cobos E. Homeostasis. Estudio de la sed. Leuro, R. y Velasco, A. Regeneración celular. Estudio de las fracturas. Linares, G. L. y Rodríguez, J. Función de un cubo de hielo. Rojas, F. y Rojas, M. N. de. Bomba que se infla al sol. Parga, A., Ramos, A. y Segura, G. Disoluciones y oxidación del hierro. Ramírez, Y. y Torres, M. Origen de la lluvia. Otros trabajos relacionados con esta línea de investigación se señalan e los informes de avances respectivos y por ejemplo en la investigación sobre la enseñanza de la ciencia en el nivel sexto de enseñanza media, Informe Final presentado a Colciencias en 1989 (investigador principal: Dino Segura).

131

La ense単anza de las ciencias

132

Modelos infantiles María Arcà* Paulo Guidoni*

Qué es un modelo y por qué trabajar con modelos

a misma palabra modelo tiene, entre nosotros, una ambigua multiplicidad de significados (Bachelard, 1979). Por un lado, puede significar el original, el arquetipo al que nos referimos y que consideramos ejemplar; en este sentido podemos tomar una determinada cosa como modelo para otra que queremos construir; o podemos tomar un determinado proceso (o situación) emblemático como modelo para otros procesos o situaciones que tratamos de reproducir o de hacer suceder. Por otra parte, modelo puede significar una esquematización precisa que construimos sobre la base de una multiplicidad de datos de la experiencia (lo que llamamos a veces datos de la realidad), que da lugar a una abstracción satisfactoria de cómo «funcionan» las cosas.

* Centro di studio degli Acidi Nucleici, Roma. Seminario Didattico. Facoltá di Scienze, Nápoles. Tomado de Enseñanza de las Ciencias, 1989, 7 (2), pp. 162-167.

133

La enseñanza de las ciencias

Modelo puede ser también el prototipo de una clase, a lo que hacemos referencia por medio del lenguaje y de la imaginación para reconocer rasgos similares en objetos, hechos, procesos o situaciones, con el objetivo de agruparlos en la clase identificada por el prototipo. Por último, con modelo también podemos referirnos a estructuras hipotéticas, probables, de la realidad, inaccesibles a la evidencia directa, cuyos rasgos se suponen responsables de las correlaciones mutuas entre fenómenos observados. En las observaciones sobre actividades cognitivas, vemos que todas los significados incluidos en una misma palabra son difícilmente separables entre sí; del mismo modo distintas palabras pueden expresar rasgos específicos de significados parecidos, realzados de distinta forma en diferentes contextos; distinguimos entre modelos y esquemas, reconstrucciones abstractas y representaciones de la realidad. De todas formas, un modelo no es visto como una cosa ni como un objeto, con su propia concreción. Un modelo, en su naturaleza de estructura de su relación, pertenece a un dominio «lingüístico» (Bachelard, 1979), incluso cuando somos capaces de materializarlo en un objeto: opera de hecho como un filtro intermedio en el que delegamos parte de nuestras funciones de conocimiento. A veces un modelo actúa como una visualización de rasgos «abstractos», relacionando en un marco espacio-temporal acontecimientos singulares; u organiza en secuencias dinámicas pautas de la realidad que no podemos conseguir sin su ayuda. Pero en ningún caso abarca ni representa todas las características de la realidad a que se refiere. El objetivo general de un modelo es, pues, reducir (restringir) la cantidad de lo que es aún desconocido en un campo no del todo conocido, y permitir a los elementos de lo que se conoce coagular en una forma determinada y compleja. En todo caso, un modelo es un poderoso instrumento mental, especialmente apto para la comprensión de estructuras de la realidad, cuando su complejidad no nos permite alcanzar y representar directamente sus múltiples relaciones de conexión, y también para lograr un control directo del significado de los hechos. La actividad cognitiva de modelado tiene lugar en paralelo a la constricción de esquemas (Arcà et al., 1984), capaz de identificar y selec134

Modelos infantiles

cionar datos de la experiencia de acuerdo con alguna pauta común, consistente con las estructuras de propósito e interpretación En esta perspectiva, cualquier actividad de elaboración de modelos discrimina elementos pertinentes, y después los reorganiza en un «todo» esquemático, cuyos rasgos pueden corresponderse con la situación problemática dada –elegida– a la que uno se enfrenta. En estos casos, sin embargo, el modelo no actúa como un copista neutral de la realidad, sino más bien como un agente selectivo (filtro y soporte al mismo tiempo) sobre las características de la realidad, preparado para una identificación abstracta y completa de aspectos específicos de la propia realidad. Pero al mismo tiempo que un modelo aparta la atención (abstrae) de muchas características de la realidad, también aporta a la reconstrucción organizadora muchos rasgos nuevos, que pueden no encontrar correspondencia directa con la realidad a partir de la cual comenzó la actividad de modelado. En este sentido un modelo siempre comporta su propia originalidad, en cuanto añade a la selección esquemática de los hechos observados, otros trazos peculiares pertenecientes a su propia naturaleza de modelo. Por tanto las actividades de construcción de modelos siempre llevan a cabo una profunda transformación de la realidad, tanto empobreciéndola por medio de esquematizaciones, como enriqueciéndola a través de reconstrucciones «adecuadas», y el mismo modelo se convierte en un polo activo del proceso cognitivo, estimulando la búsqueda y la explicación de rasgos concretos de la realidad, no observados previamente, o que parecían irrelevantes (esta dinámica de bucles entre la realidad y sus modelos está bien documentada tanto en la evolución histórica como en el desarrollo individual del conocimiento).

Conocimiento por medio de modelos Tanto en las construcciones cognitivas de los individuos, como en las construcciones culturales realizadas a lo largo del tiempo por las sociedades humanas, todo conocimiento del mundo es en realidad cono135

La enseñanza de las ciencias

cimiento de distintas series de modelos del mundo. En su desarrollo cultural, el conocimiento científico humano ha producido sucesiva y alternativamente modelos progresivamente más adecuados para explicar y para permitir la representación de aspectos más y más complejos de la realidad. En el desarrollo individual, el niño se dedica a la organización, tanto sucesiva como alternativa, de modelos progresivamente más adecuados para representar aspectos específicos y generales de su experiencia del mundo... Con pautas similares, todo conocimiento individual crece conformado por los hechos de la realidad y por las culturas ambientales, común y científica, que lo rodean, intentando explicar fenómenos naturales a varios niveles de comprensión y expresión: intentando conectarlos entre sí de forma lógica (es decir, a semejanza de un modelo) por medio de representaciones complejas, intentando explicar las estructuras internas que se pueden suponer o reconocer, a veces, en fenómenos y hechos. En todo caso, cuanto más apto es el modelo para referirse a la «verdadera» realidad (que sucede), con mayor eficiencia puede predecir cómo tendrán lugar las cosas. (Modelado e inferencia son aspectos indispensables e inseparables de cualquier construcción cognitiva o científica). Y las predicciones acerca de la experiencia futura pueden siempre confrontarse con experiencias reales que sucederán a continuación, en el interminable juego de reforzar, modificar o adecuar el modelo original a la realidad efectiva. Esta actividad de confrontación sistemática que discurre por medio del error, la corrección y la invención, por aproximaciones sucesivas, define una forma general de construcción del conocimiento que parte de lo conocido, pero que se dedica continuamente a readaptar los conocimientos viejos a los nuevos. Por otro lado, cualquier comprensión nueva parte de lo que conocemos; sin embargo, no sólo de lo que percibimos directamente acerca de nosotros mismos y de la realidad en torno nuestro, sino también de lo que indirectamente sabemos a través de la cultura que nos rodea. Vivimos en un medio tanto natural como cultural, y desde el nacimiento experimentamos ambos como adecuados uno al otro, de for136

Modelos infantiles

ma que podemos utilizar ambas fuentes de experiencia cognitiva como bases para la construcción de conocimientos personales nuevos. Comenzamos así nuestro desarrollo cognitivo partiendo de series o familias de observaciones, nociones, frases, explicaciones, significados, pero pronto nos vemos obligados a darle una estructura a tal variedad (cuantitativa y cualitativa) de nociones y observaciones, con objeto de adecuarlas mejor a la realidad cambiante y de establecer conexiones recíprocas. Es difícil poseer –a priori– marcos (esquemas) cognitivos –¡un modelo de modelos!– capaces de organizar de forma consistente nociones y observaciones de áreas específicas de la realidad; y debemos definir, al mismo tiempo, modelos locales y esquemas generales para sostenerlos. Al hacer eso, sobreimponemos a hechos que experimentamos diversas representaciones esquemáticas de la realidad, las conectamos continuamente para elaborar modelos. Guiados por sugerencias de los que ya existen, comparamos modelos particulares y específicos, establecemos analogías experimentales y cognitivas entre ellos, intentamos combinar algunos para organizar otros más inclusivos (Guidoni, 1985). Con frecuencia, explicar la construcción de estructuras complejas a partir de otras más simples da lugar a paradojas (Bareiter, 1985); sin embargo, una de las estrategias cognitivas que parece ser capaz de «llegar a más partiendo de menos» es la analógica (Guidoni, 1985; Bareiter, 1985). Analogía, en sentido amplio, significa una semejanza formal parcial entre dos (o más) representaciones de aspectos de la realidad, ayudando uno de ellos, el relativo a aspectos mejor conocidos, al otro, en su tarea específica de organizar y representar un conjunto distinto de aspectos. Los modelos analógicos son bastante comunes; sin embargo, la estrategia cognitiva basada en procesos de analogía nos ofrece la posibilidad de confrontar modelos entre sí, de confrontar situaciones reales entre sí a través de sus modelos y, finalmente, de construir modelos nuevos, más complejos (o más simplificados), con los cuales comprender y reinterpretar los iniciales.

137

La enseñanza de las ciencias

Primeros modelos

En la escuela infantil (Arcà et. al., 1988), niños de cuatro años están ocupados en responder a una cuestión sugestiva: tratan de dar forma y representar sus «modelos de ver». En una conversación dirigida por el maestro, cada niño sugiere su propio argumento, expresando en voz alta la forma en que imagina que se «ve», y cada uno tiene ideas muy personales sobre el tema. El problema fundamental es siempre el mismo, tanto para los griegos clásicos como para los niños de hoy día: ¿Cómo puede el ojo «capturar» algo de la realidad externa y meterlo en las estructuras internas del «yo»? ¿De qué forma alguna entidad interna –el cerebro, la mente– «se apodera» del mundo exterior? Hay quien sugiere, como nuestros niños, unos polvos mágicos de visión. Al final –como resultado– muchos niños se ponen de acuerdo en una forma común de representar la «vista» por un dibujo: un gran ojo, con sus pestañas, iris y pupila... y dentro del círculo de la pupila el ojo contiene la imagen coloreada de los objetos vistos, una escena pintada del mundo que lo rodea. Dibujando imágenes vistas como sobreimpuestas a ojos abiertos, los niños explícitamente (incluso si es de forma inconsciente) modelan la relación que conecta siempre, por medio del acto visual, el interior del cuerpo con su exterior; en realidad representan el rasgo básico del acto de ver, la ««captura» visual de lo que uno está viendo como un fragmento de la realidad. Así mientras podemos observar que la construcción de modelos acerca de las actividades fisiológicas se desarrolla precozmente en la evolución cognitiva de los niños (Arcà et. al., 1988), también constatamos que cualquier modelado ingenuo de las percepciones, por más naïf que pueda parecer, se esfuerza por expresar de forma significativa las conexiones esenciales entre los individuos y el entorno, que toman forma por la adecuación de percepciones específicas a rasgos específicos del mundo.

138

Modelos infantiles

Modelos infantiles (Giordán et. al., 1983) En una situación normal de clase, niños de siete años discuten entre ellos y con su profesor; al comenzar actividades nuevas están acostumbrados a confrontar sus opiniones personales sobre el tema escogido, como punto de partida para las observaciones y experiencias que seguirán. Ahora están discutiendo acerca del funcionamiento del ojo y de la percepción visual relacionada con él. Cada niño se dedica a dar una explicación inicial de lo que pasa cuando está viendo el objeto particular que tiene delante. ¿Cómo puede uno (un ser humano) ver algo? ¿Qué procesos mentales, qué correlaciones, qué rasgos físicos están conectados de forma imprescindible en un fenómeno tan asombroso? Las cosas están ahí, pero si uno las ve «entran» en el ojo de uno, o en el cerebro de uno... no el objeto mismo, sino una imagen del objeto, una fotografía del objeto; por supuesto el ojo es como una cámara de fotos... Pero pensamos con el cerebro, y es el cerebro el que da «órdenes» al ojo: el cerebro le ordena al ojo «ver»... el ojo hace la foto y el cerebro actúa como una máquina de revelado, y ve la foto... y nosotros vemos el objeto. Está claro. En estas discusiones, vemos cómo los modelos analógicos actúan para explicar procesos desconocidos. El desarrollo coherente de analogías de primer orden es utilizado por los niños para explicar el funcionamiento del proceso en conjunto. Los procedimientos de elaboración de modelos siempre tratan de conectar la experiencia directa de los niños con la reelaboración de pautas culturales transmitidas del conocimiento de los adultos al de los niños a través de canales lingüísticos. Entonces la cuestión para el profesor es: ¿Qué contenido de realidad dan los niños a sus propios modelos? En otras palabras: ¿Cuál es el significado –por ejemplo en esta situación– del «parecido» evocado por los niños entre un ojo y una cámara, ya que es claramente imposible pensar en una concreción física de máquinas de fotografiado y revelado en el cerebro? ¿Cómo puede entonces un adulto, un profesor, introducirse en el significado adscrito a la multiplicidad de analogías (es como...) que los niños con frecuencia producen y manejan en sus explicaciones de algunos aspectos –inexplicables de otra forma– de la realidad? 139

La enseñanza de las ciencias

Representando modelos En resumen, en la multiplicidad de reconstrucciones cognitivas de los sucesos por los niños, podemos reconocer muchas dimensiones explicativas realzadas a través de sistemas específicos de elaboración de modelos. Cada modelo infantil de la realidad suele estar enfocado hacia una forma definida de observar una situación compleja, apropiada para explicarla parcialmente; mediante un modelo el niño es capaz de interpretar parcialmente hechos y fenómenos de acuerdo con un punto de vista muy específico, y la correspondiente conciencia metacognitiva se desarrolla de forma bastante temprana (Mazzoli, 1987). Así, podemos reconocer modelos especiales en los que las relaciones entre sistemas o entre partes de un conjunto están expresadas en términos de su organización espacial; las características en las que se pone énfasis son, por tanto, fundamentalmente formas, posiciones y localizaciones. Un modelo «correcto» de este tipo explica cómo y dónde están situados los objetos, o sus partes, en un esquema dado; incluyendo a veces, por la misma organización topológica del espacio, algunas de las relaciones entre sistemas, o entre sus partes. La mayoría de los modelos ingenuos sobre el cuerpo humano pertenecen a este tipo espacial (Giordán, 1983, 1987) y en nuestra experiencia los hemos encontrado muy similares en niños de cuatro y doce años. No resulta sorprendente que estas representaciones no se modifiquen sustancialmente con la edad: a menudo, durante este intervalo, a los niños se les pide sólo que memoricen nombres y posiciones de partes distintas, sin ninguna sugestión de nuevas dimensiones potenciales del conocimiento aptas para suscitar y apoyar modelizaciones más complejas. (En muchos libros de texto la única connotación de órganos y aparatos es por su forma y posición dentro de un cuerpo considerado como un contenedor de órganos). En otros casos podemos reconocer modelos temporales y el espacio de la representación es usado a menudo con un significado temporal. Los niños tratan así de representar las sucesiones temporales de acon140

Modelos infantiles

tecimientos por medio de múltiples dibujos distintos del mismo objeto, sistema o situación, como hacen con frecuencia en el caso de objetos que se mueven por secuencias de posición (Mazzoli, 1987). Y, a menudo, resulta difícil para un adulto interpretar la rica variedad de formas, apropiadas para representar y elaborar modelos de secuencias temporales, con que los niños son normalmente capaces de operar. El problema es doble: por un lado, cómo transformar, mediante procesos de representación, la comprensión de una secuencia diacrónica en una forma sincrónica esquemática; por otro lado, cómo hacer converger en una evolución global, temporal, los distintos aspectos de un funcionamiento que necesitan ser interpretados –modelos– como funcionamiento en paralelo, a menudo por interacción y causación recíproca. A veces los modelos de los alumnos pueden corresponder a una exigencia de conectar, en una dimensión espacio-temporal, varios aspectos funcionales de un sistema, independientes pero correlacionados. Aparecen entonces problemas de simbolización y comunicación, con relación a modelos funcionales: el primero, por ejemplo, es la forma de representar la función misma, el propio acto de hacer algo de una forma muy específica, y no sólo la forma de las estructuras responsables; el segundo, la forma de elaborar modelos de una multiplicidad de funciones, cada una de ellas con sus tiempos y ritmos, en un funcionamiento ordenadamente orgánico, etc. La elaboración de modelos de funciones aparece como una tarea muy difícil: sin embargo, por ejemplo, cualquier conocimiento factual (realista) de los sistemas vivientes tiene que estar fundado en la reorganización cognitiva de los procesos bioquímicos parciales, en esquemas de funcionamiento muy dinámicos. Sólo un modelo complejo de la respiración, absorción y digestión, difusión y circulación, excreción... a nivel tanto celular como de organismo, puede explicar los rasgos generales de la vida. No hay problemas, hasta que este tipo de elaboración de modelos corresponde a reconstrucciones mentales ocultas; no es imposible pensar acerca de procesos dinámicos, acerca de cambios y transformaciones en el tiempo. Pero ¿qué pasa si por ejemplo en una clase de ciclo superior se pide explícitamente a los 141

La enseñanza de las ciencias

niños que expresen y representen un modelo personal dinámico de los procesos de la digestión humana? Las actividades fisiológicas tienen lugar de acuerdo con pautas obligadas, y cualquier elaboración de modelos de ciencia, apoyada en esquemas de interpretación causal, tiene que ser coherente con la forma como suceden los hechos. Incluso la forma de elaboración de modelos por parte de los alumnos no puede eludir las conexiones lógicas (causales) dentro de un proceso consistente (incluso cuando es desconocido); por tanto es casi imposible inventar un modelo ficticio sustancialmente diferente del «correcto». Los alumnos, por tanto, prueban a inventar maquinarias estrambóticas para realizar las pautas, obligatoriamente complejas, de una actividad digestiva; o atribuyen nombres inventados a las partes y estructuras en acción, esenciales, de acuerdo con sus esquemas, para cumplir papeles indispensables. Como resultado, incluso los modelos digestivos más personalizados, a menudo reproducen, por sus estructuras internas, rasgos conocidos de tipo convencional (científico), también en los casos en que esto conduce a imágenes estáticas de formas y de redes de formas.

Interpretando modelos Tanto en el pensamiento científico como en el infantil, la explicación causal de los acontecimientos de la realidad por reconstrucción cognitiva está a menudo fundada en hipótesis de modelos subestructurales: de pequeñas estructuras «materiales» (microscópicas, submicroscópicas, atómicas) (Rimondi, 1988) capaces de explicar rasgos macroscópicos de hechos y fenómenos. En los sistemas biológicos, las células microscópicas pueden (se supone que lo hacen) unirse para formar tejidos u órganos, en tanto que las partículas submicroscópicas se pueden agrupar para dar las estructuras celulares, y el «funcionamiento» de las partículas submicroscópicas puede ser visto como responsable del funcionamiento de la célula en conjunto... En los sistemas químicos, los rasgos macroscópicos de la mate142

Modelos infantiles

ria y las transformaciones dependen de los rasgos y la reactividad de los átomos y moléculas en los sistemas físicos, etc. Pero en el pensamiento infantil, la elaboración de modelos microscópicos plantea cuestiones muy profundas ¿Qué clase de propiedades macroscópicas son causadas por propiedades submicroscópicas del material? ¿Puede una molécula de oro ser dorada o dúctil?... y, si no es así, ¿cómo explicar las propiedades «áureas»? Enfrentándose a estas cuestiones imposibles de eludir, ¿cómo pude un profesor convencer a sus alumnos de que las propiedades de los materiales se pueden correlacionar con la organización colectiva de las moléculas que individualmente no comparten ninguna de las propiedades consideradas? Problemas similares se suscitan en el manejo de modelos experimentales. Está claro para un profesor, tanto como para un científico, que cualquier experimento corresponde a un modelo esquemático de sucesos que tiene como fin reconstruir sólo algunos aspectos destacados de pautas más complejas. Muchas cuestiones planteadas frente al suceder auténtico de acontecimientos demandan respuestas experimentales; todo experimento es un acontecimiento reconstruido imitando la realidad, pero los montajes específicos, lectura de resultados e interpretación de datos, siempre implican modelos abstractos a priori del fenómeno real como conjunto. Guiados por el modelo, los resultados de las reconstrucciones «experimentales » pueden ocupar su lugar otra vez en los contextos «naturales», de acuerdo con una especie de sobreimposición de reconstrucciones esquemáticas artificiales de aspectos de la realidad a la propia realidad como conjunto. Con demasiada frecuencia, para los niños, un resultado experimental es sólo el fin de un proceso, y no reconocen en las operaciones experimentales las pautas esquematizadas de un suceso real. En la escuela, cuando pretendemos enseñar a los niños «a ver» relaciones sencillas entre los rasgos morfológicos y fisiológicos del organismo, les encargamos la tarea de reconocer partes anatómicas de los animales, y, al mismo tiempo les sugerimos modelos mecánicos de funciones fisiológicas, en las que objetos mecánicos imitan, a su nivel, 143

La enseñanza de las ciencias

órganos o estructuras corporales responsables de operaciones aisladas. Así, una válvula hidráulica unidireccional puede ser como una válvula aórtica y la corriente sanguínea a través de la válvula puede ser modelada por la corriente de aire que los niños soplan a través de la válvula hidráulica. De igual forma (Carey, 1985), cuando se intenta en el aula explicar los complejos procesos de asimilación, el paso a la sangre de las partes «buenas» de las sustancias ingeridas, puede ser representado por las propiedades de varios filtros mecánicos, cada uno de los cuales permite el paso de partículas de alimentos de mayor o menor tamaño, molidas por los niños. Pero, en todos los casos, los problemas de los niños son acerca del significado del modelo experimental; en la situación modelada, de hecho, necesitan conocer explícitamente qué parte, objeto, función, proceso de la realidad está representada por qué parte, objeto, función, proceso en el experimento. Y en las situaciones de enseñanza, a menudo faltan reglas de correspondencia claras entre la realidad y los experimentos sugeridos (o impuestos).

Modelos científicos Creemos que los modelos infantiles de la realidad a menudo toman en cuenta sólo una dimensión interpretativa cada vez, así que utilizan sólo la forma espacial, o la temporal, o la microscópica, para interpretar la complejidad de los organismos vivos. Es difícil para un niño o niña conectar o unir los diferentes modelos, o dar forma a un modelo basado en más de una dimensión. Sin embargo, sólo conexiones recíprocas, la superimposición, la adecuación de modelos omnipresentes pueden producir una reconstrucción cognitiva de la realidad capaz de explicar sus distintas características, capaz de interactuar causalmente con, y de modificar para propósitos definidos, cualquier suceder específico de cosas. Los modelos de los adultos, los modelos culturales, especialmente los modelos científicos, son de hecho reconstrucciones multidimensionales de aspectos de la realidad; pero sólo sobre la base de las distintas dimen144

Modelos infantiles

siones siempre presentes puede emerger cada vez una, dominando sobre otras, privilegiando su forma específica de observar hechos y fenómenos. En otras palabras, sólo la disponibilidad cultural e individual de muchas formas sincrónicas de elaborar modelos de distintas situaciones y relaciones entre situaciones, da a los seres humanos poder cognitivo y factual sobre la realidad y construye redes causales entre hechos y sucesos. Cuanto más rica la actividad de modelado, más profundo puede ser el dominio cognitivo de situaciones, capaz de analizar pautas complejas de la realidad de acuerdo con varios criterios distintos al mismo tiempo. La destreza cognitiva de elaboración de modelos conduce al pensamiento científico a construir interpretaciones coordinadas de fenómenos interconectados, y a representar, por modelos jerarquizados, relaciones recíprocas, influencias múltiples, regulaciones mutuas de la dinámica de los acontecimientos. Los modelos más complejos de retroalimentación surgen de controles por retroalimentación explícitamente reconocidos en procesos vitales específicos, y su generalización nos proporciona un potente método de conectar evidencias concretas de la realidad. La tarea social (Pozo, 1987) de enseñar ciencias a los niños consiste en estimular el desarrollo de sus simples actividades de modelado hacia otras más complejas y articuladas; la enseñanza de las ciencias en la escuela debe operar componiendo e integrando distintos tipos de actividades de elaboración de modelos, y desarrollando otros nuevos, con el objetivo de llevar gradualmente la ingenuidad de los modelos infantiles hacia la complejidad de los modelos científicos.

Desarrollo y crecimiento de los modelos infantiles (Carey, 1985) En conclusión, para interpretar y guiar la evolución de la multitud de modelos siempre presentes en la actividad cognitiva de los niños, es importante, en nuestra opinión, tener en cuenta que:

145

La enseñanza de las ciencias

1) Construir y validar modelos es siempre un proceso de «bucles», originándose a menudo de puntos de partida analógicos; progresando siempre por medio de estrechas correlaciones entre la selección y el ajuste de los datos relevantes; a veces acabando en una regulación tan bien validada que hace extremadamente difícil la posterior evolución del pensamiento. 2) Todo modelo, al no ser idéntico a su correspondiente evidencia factual, puede ser construido y aceptado como parcial; es decir, será útil sólo confrontando a otros diferentes (complementarios, superpuestos, alternativos, incompatibles... con él) necesarios para hacer plausible la explicación y posible el cambio de explicación. 3) Todo modelo comporta rasgos particulares de representación (varias representaciones alternativas, no equivalentes de un modelo, son en general posibles y útiles); sin embargo, no hay identificación posible, ni correspondencia biunívoca, ni prioridad jerárquica, entre modelo y representación, sino una red de conexiones dinámicas. 4) Los ingredientes básicos de la construcción de modelos (impacto físico y cultural) son esencialmente similares para todo el mundo; sin embargo, incluso diferencias muy pequeñas en las estructuras de pensamiento y experiencia son capaces de producir variedades muy diferenciadas y redes de modelos «espontáneos», debido a la estructura fuertemente resonante y recurrente de la dinámica cognitiva implicada. 5) Aunque algunos de los modelos infantiles pueden aparecer a primera vista como muy directos y simples, o como muy toscos, no obstante, el aparato interpretativo de los adultos, capaz de entender lo que significan en realidad e interaccionar con ellos, por fuerza debe ser muy sensible y sofisticado: incluso el más ingenuo de los modelos es en realidad la emergencia de actividades cognitivas extremadamente complejas. A veces un modelo infantil de hechos o procesos puede corresponder a una situación particular, experimentada directamente sólo una vez en la vida; o puede representar una síntesis de muchos acontecimientos distintos reuni146

Modelos infantiles

dos bajo un único esquema...; o puede estar construido sobre evocaciones verbales, sobre figuras dibujadas, sobre explicaciones de adultos interpretadas estrambóticamente... y así sucesivamente. Y nuestra experiencia escolar está llena de intentos fallidos de interpretar superficialmente y «enderezar», de modo sumario, la forma en que un niño ve su mundo. 6) Un modelo global adecuado de nuestras actividades cognitivas (humanas) de construcción de modelos está, por ahora, bastante lejos de nuestro alcance; por tanto necesitamos muchos modelos parciales, particulares, de lo que sucede en nuestras cabezas cuando construimos un modelo, con el objeto de hacer progresar nuestra comprensión y de llegar a ser progresivamente más conscientes de las múltiples estrategias que usamos en nuestra búsqueda continua de una reconstrucción racional de la realidad.

Bibliografía

Arcà, M., Guidoni, P., Mazzoli, P. (1984). Structures of understanding at the root of Science Education. Part 1. Experience, language and knowledge. Part. 2 Meanings for formalisation, European Jurnal Science Education, Vol. 5 (4), pp. 367-375 y Vol. 6 (4), pp. 311319. Arcà, M., Ferrarini, M., Guruti, N., Guidoni, P., Guerzoni, D., Magni, M. (1988). Esperienze sulla luce, Petrini, Torino. Bachelard, G. (1979). Quelques aspects historiques des notions de modèle et de justification des modèles, Actes du Colloque Elaboration et justification des modèles, pp. 9-21. Bareiter, C. (1985). Towards a solution of the learning paradox. Review of Education Research, Vol. 55 (2), pp. 201-266. Carey, S. (1985). Conceptual change in childhood. A Bradford book, The MIT Press, Cambridge, Massachusets. Giordán, A. (1987). «Los conceptos de biología adquiridos en el proceso de aprendizae». Enseñanza de las Ciencias, Vol. 5 (2), pp. 105111. ----- et al. (1983). L´ elève et/ou connaissances scientifiques, P. Lang, Berna.

147

La enseñanza de las ciencias

Guidoni, P. (1985). «On natural thinking». European Journal Science Education, Vol. 7 (2), pp. 133-140. Mazzoli, P. (1987). «Strategies de représentation et modèle d’interpretation à l’ècole primaire», Actes IX Journèes Internationales sur l’Education Scientifique, Chamonix. Pozo, J.I. (1987). Aprendizaje de la ciencia y pensamiento causal, cap. 97, Visor, Madrid. Rimondi, A. (1988). Terre metalli e sale, Petrini, Torino.

148

methodological change, in which students work has the characteristics of research.

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias. Relaciones controvertidas Daniel Gil-Pérez*

Introducción: una imagen deformada de la ciencia

n un reciente y documentado artículo, Derek Hodson (1985) ha procedido a una revisión de la imagen de la ciencia proporcionada a través del currículo, así como de las experiencias de aprendizaje asociadas. Como Hodson recuerda, a fines de los años cincuenta termina un largo período de estabilidad en los currículos de las materias científicas en la enseñanza media. Se inicia así un proceso de innovación marcado por el intento de superar una tradición centrada en los contenidos –con una ausencia casi total de trabajos experimentales–, concediendo un papel fundamental a la familiarización con los métodos de la ciencia.

* Departament de Didàctica de les Ciències Experimentals, Universitat de València, España. Este artículo fue presentado en el Congreso Pedagogía 86’, La Habana, Cuba, y se tomó de la revista Enseñanza de las Ciencias, 1986, 4 (2), Valencia, España.

149

La enseñanza de las ciencias

En realidad, la propuesta de aproximar el aprendizaje de las ciencias a las características del trabajo científico, como forma de superar las deficiencias de la enseñanza tradicional por la transmisión de conocimientos elaborados, es bastante anterior y puede ya encontrarse explícitamente formulada en autores como Dewey (1916, 1945), conectando con los planteamientos de la llamada Pedagogía Moderna. Pero es ciertamente durante los años sesenta-setenta cuando, como afirma Hodson, se produce la eclosión de los proyectos basados en el «aprendizaje por descubrimientos» (PSSC, BSCS, CBA, CHEM, Nuffield...). El trabajo de Hodson constituye ante todo una crítica cuidadosamente fundamentada y documentada de los resultados obtenidos con los nuevos currículos, tanto en lo que respecta al aprendizaje logrado por los alumnos como a la imagen de la ciencia transmitida. Las conclusiones de su análisis refuerzan las de revisiones precedentes (Robinson, 1969; Ausubel, 1978; Gil, 1983; Yager y Penick, 1983). Resumiremos brevemente algunas de estas conclusiones que nos parecen particularmente relevantes y que están apoyadas por una abundante literatura, en gran parte citada por Hodson, aunque, extrañamente, falten referencias a trabajos muy conocido en los que se han realizado revisiones semejantes con parecidas conclusiones (Ausubel, 1978): – Existe aún hoy, muy extendida entre el profesorado y el alumnado (e incluso entre algunos científicos), una concepción sobre la naturaleza de la metodología científica marcada por el inductivismo, que ignora las aportaciones de la moderna epistemología (Bileh y Malik, 1977; Orgunnigi y Pelia, 1980; Rowell y Cawthron, 1982; Gil, 1983). – Esta visión del método científico infravalora la creatividad del trabajo científico, llevando a los alumnos a pensar que la ciencia consiste en verdades incontrovertibles (Rubba, Horner y Smith, 1981) e introduciendo rigidez e intolerancia contra las opiniones «desviacionistas». – El llamado «aprendizaje de descubrimientos», que pone el acento en el valor motivacional de la experiencia directa –en el «descu150

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

brir por sí mismo– y en el uso de términos tales como observación, experimento e investigación, constituye un modelo de aprendizaje basado en concepciones empírico/inductivas de la ciencia. Tales métodos de aprendizaje presentan pues una visión distorsionada e inadecuada de la metodología científica (Ausubel, 1978; Branden, 1981; Wellington, 1981; Summer, 1982; Gil, 1983). Una visión en la que faltan absolutamente aspectos claves de la metodología científica como la emisión de hipótesis o el diseño de experimentos (Enyeart, Baker y Vanharlingen, 1980; Gené y Gil, 1983; Gil y Payá, 1984), aspectos que ni siquiera aparecen entre los objetivos de los trabajos prácticos (Swain, 1974; Gunning y Johnstone, 1976; Bound et al., 1980). – Como Gould (1982) señala, «enseñar que el trabajo de los científicos tiene dichas características es ya suficientemente grave, pero lo que resulta más rechazable es que los profesores de ciencias intenten ahormar el comportamiento de sus alumnos a esta misma incorrecta imagen». De hecho, los efectos de esta orientación curricular sobre las actitudes e intereses de los alumnos no son nada prometedores (Meyer, 1970; Walters y Boldt, 1970; Kempa y Duve, 1974; Simmons y Esler, 1972). – En conclusión, parece necesario proceder a una revisión radical de lo que –a la luz del pensamiento actual en filosofía y sociología de la ciencia– cabe interpretar como actitud científica, si se quiere modificar la visión distorsionada y perjudicial de la ciencia que actualmente proporcionan los currículos de enseñanza media (Robinson, 1969).

Hacia un currículo epistemológicamente fundamentado: las propuestas de D. Hodson Partiendo del análisis crítico que hemos resumido en el apartado anterior –que, repetimos, coincide con las aportaciones de muchos otros autores, profundizándolas en algunos aspectos–, así como de una cui151

La enseñanza de las ciencias

dadosa consideración de la naturaleza del conocimiento científico, Hodson avanza algunas propuestas para la elaboración de currículos epistemológicamente más válidos. Se trata, sin duda, de un trabajo importante pero en el que, como trataremos de mostrar, Hodson no ha tenido en cuenta recientes y fundamentales aportaciones de la investigación didáctica. Resumiremos a continuación las propuestas de Hodson y en el apartado siguiente procederemos a su análisis a la luz de dichas aportaciones de la investigación didáctica: 1. Puede resultar conveniente, con objeto de favorecer una mejor comprensión del trabajo científico, mostrar a los alumnos que la práctica científica comporta tres elementos principales:

•

Una fase creativa individual que parte de los conocimientos aceptados corrientemente por la comunidad. Una completa comprensión de la práctica científica requiere que se dé a los niños la ocasión de pensar de manera creativa. Desgraciadamente, la preocupación de los profesores por enseñar los conocimientos científicos y eliminar los errores, provoca a menudo un rechazo del pensamiento especulativo de los niños (Donnelly, 1979), fomentando una visión de la ciencia caracterizada por la rigidez e intolerancia.

•

Una fase experimental, utilizando procedimientos aceptados y validados por la comunidad. Para un buen diseño curricular es esencial que el trabajo experimental en clase tenga una función claramente definida. En particular, ha de mostrarse la complejidad de las relaciones entre teoría y experimentos, lo que raramente suele hacerse en la práctica docente habitual, que tiende a atribuir a los experimentos, o bien un papel inductivo, o bien un papel de mera ilustración (Gil, 1983).

•

Una fase de análisis y comunicación de resultados adoptando el vocabulario y las formas de exposición aprobadas por la comunidad. Los científicos piensan y trabajan utilizando un «lenguaje privado», libre y creativo, pero están obligados a presentar sus trabajos en el «lenguaje público», formalizado, de la ciencia. Los textos escolares suelen ignorar la existencia de una «ciencia privada» y creativa, presentándola sólo en su forma «pública» y den152

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

tro de los esquemas del paradigma dominante, con lo que se encubre la naturaleza revolucionaria de los más importantes avances científicos (Siegel, 1979). Se debería hacer comprender a los alumnos la diferencia entre los lenguajes «privado» y «público» de la ciencia, con objeto de mostrar el papel del pensamiento creativo. Puede utilizarse para ellos, tanto la lectura de algunos documentos (artículos e informes personales de algunos científicos), como los propios escritos de los alumnos (borradores de trabajos de laboratorios escritos en lenguaje «privado» y memorias presentadas en lenguaje «público»). 2. Se ha de poner en cuestión la posibilidad, e incluso el interés, del aprendizaje como descubrimiento. Y ello no sólo porque, como ya se ha indicado, los intentos realizados no hayan dado resultados positivos, sino porque, en palabras de Hodson, «es absurdo sugerir que objetivos bastante distintos como son la comprensión de procedimientos de la ciencia y la adquisición de conocimientos científicos requieran que el estudiante sea puesto en situación de aprender el contenido a través del método». 3. Hodson se detiene extensamente en intentar mostrar los inconvenientes del aprendizaje por descubrimiento y su inadecuación para proporcionar una correcta imagen del trabajo científico. Y no se trata sólo de rechazar los métodos de descubrimiento marcados por el inductivismo, sino incluso aquellos que adoptan una metodología hipotético-deductiva y en la que los trabajos prácticos son concebidos como contrastación de hipótesis, como el Nuffield Working with Science (Wild y Gilbert, 1977). En efecto, la visión del método científico que propagan tales cursos sigue siendo demasiado simplista y conduce a pensar que las teorías son simples conjeturas que los alumnos pueden elaborar después de breves períodos de trabajo de laboratorio y que pueden ser fácilmente contrastadas por medio de observaciones directas, aceptándose o recházandose con base en experimentos aislados. De esta forma, la supuesta relación entre el trabajo escolar y la actividad de los científicos resulta profundamente errónea. Los alumnos han de 153

ongeos teos de el nto cia la oeel me-

va ola la ueso n, ala ue as

La enseñanza de las ciencias

ser conscientes de que no se abandonan buenas hipótesis como consecuencia de unos pocos resultados negativos y de que, aunque el papel del experimento es crucial en la ciencia, las teorías sólo se abandonan cuando existe muy clara evidencia en contra de la misma y/o una concepción alternativa. Sería pues más útil para los alumnos establecer la distinción entre los experimentos escolares (diseñados con propósitos pedagógicos) y la investigación científica real, que permitir que se establezcan incorrectos paralelismos implícitos. 4. Por otra parte, siempre según Hodson, el principal objetivo de la enseñanza de las ciencias es que los alumnos aprendan las teorías vigentes y sepan aplicarlas a los fenómenos adecuados en las situaciones apropiadas. La mayor parte del trabajo de laboratorio en la escuela debería concentrarse en la ilustración de la teoría (a la manera, según la terminología científica de Kuhn, de la ciencia normal). El rechazo de una teoría (revolución científica) es un suceso relativamente raro que puede ser abordado más correctamente por otros métodos; por ejemplo a través del estudio de casos que se concentren en las circunstancias históricas del descubrimiento y utilicen documentos originales (adecuadamente adaptados para facilitar su comprensión). 5. Por último podemos referirnos a la crítica parcial realizada por Hodson a las propuestas de ciencia integrada, uno de cuyos fundamentos es la supuesta existencia de una metodología común, independiente del contenido, y la aceptación de que la familiarización con dicha metodología en general –transferible de un dominio a otro– es un objetivo fundamental. Hodson muestra cómo estas propuestas suponen una implícita aceptación de la orientación inductivista e insiste en que las diferentes ciencias, debido a que tienen diferentes objetivos y diferentes dominios de aplicación, requieren diferentes procedimientos de investigación. No existe, pues, una actividad científica independiente del contenido.

154

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

La emergencia de un nuevo modelo de enseñanza

aprendizaje

La crítica rigurosa que Hodson realiza del modelo de aprendizaje por descubrimiento y sus fundamentos inductivistas es rigurosa y deja poco lugar a dudas. Se trata de una crítica coincidente en muchos aspectos con la realizada por Ausubel (1978) del «aprendizaje por descubrimiento incidental y autónomo». Ambas, sin embargo, desembocan en una reivindicación –más bien implícita en el caso de Hodson– del modelo de transmisión-asimilación de conocimientos ya elaborados: se trata de aprender ciencia, no de re(hacer) ciencia. Es una propuesta que, en nuestra opinión –y pese a las indudables mejoras introducida por Ausubel en el modelo (Ausubel, 1978; Novak, 1982)– no da solución a los principales problemas del aprendizaje de las ciencias. En un trabajo anterior (Gil, 1983) intentamos fundamentar un modelo de enseñanza-aprendizaje de las ciencias acorde con el proceso de producción científica, alejado a la vez del de «descubrimiento inductivo y autónomo» y del de «transmisión-asimilación del conocimiento ya elaborados». Desde entonces, nuevas y relevantes aportaciones de la investigación didáctica han mostrado, creemos, la necesidad de dicho modelo, contribuyendo a precisarlo. Estas contribuciones han tenido lugar en un dominio desconectado, al menos aparentemente, de la preocupación por la introducción de la metodología científica en la enseñanza, ligada –como ocurre en el mismo trabajo de Hodson– a investigaciones sobre el papel de los trabajos prácticos. En efecto, el origen del nuevo modelo se encuentra en los estudios sobre «esquemas conceptuales alternativos» de los alumnos y las dificultades para modificarlos y hacer adquirir los conocimientos científicos. Quizás por ello, Hodson –que apenas hace unas breves referencias a la cuestión de los preconceptos de los alumnos– no los tiene en cuenta. En lo que sigue intentaremos mostrar cómo dichas investigaciones fundamentan la emergencia del nuevo modelo.

155

La enseñanza de las ciencias

Los errores conceptuales como síntoma Una de las líneas de investigación más fecundas que se han desarrollado a lo largo de la última década en el campo de la didáctica de las ciencias es, sin duda –como muestra la abundante bibliografía (Osborne y Wittrock, 1983; Carrascosa, 1985)– la iniciada en torno al estudio de los graves errores conceptuales cometidos por estudiantes de cualquier nivel. Esta investigación, en primer lugar, ha puesto en evidencia la escasa efectividad de una enseñanza de las ciencias incapaz de lograr la comprensión de conceptos fundamentales y reiteradamente enseñados. Ello ha producido una mayor atención al proceso de enseñanza aprendizaje y la investigación ha derivado así desde el estudio de los errores conceptuales a sus causas, con la constatación de que los alumnos poseen ideas intuitivas espontáneas –preconceptos o, más precisamente, verdaderos esquemas conceptuales– difícilmente desplazables por los conocimientos científicos enseñados en la escuela. Driver (1986) se ha referido a distintos abordes de estas ideas intuitivas, designadas como schemata por Champage et al. (1983), teorías ingenuas por Caramazza et al. (1981), ciencias de los niños por Osborne, Bell y Gilbert (1983), o esquemas conceptuales alternativos por Watts (1982) o por Driver (Driver y Easly 1978). Es preciso referirse aquí también a algunos precedentes que, con notable antelación, llamaron la atención sobre la prehistoria del aprendizaje (Vigostky 1973) o se refirieron a la existencia de barreras epistemológicas, es decir al hecho de que, a menudo, «se conoce contra un conocimiento anterior» (Bachelard 1938), y es necesario no olvidar tampoco los trabajos de Piaget (1971), que plantean el rastreo del origen psicológico de las nociones hasta sus estadios precientíficos, o de Ausbel (1978), que llega hasta afirmar: «si yo tuviera que reducir toda la psicología educativa a un solo principio, enunciaría este: averígüess lo que el alumno ya sabe y enséñese consecuentemente». Sin embargo, como señala Driver (1986) u Osborne 156

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

y Wiltrock (1985) y evidencia la literatura publicada, es a mediados de los años setenta cuando esta línea de investigación comienza a desarrollarse plenamente, gracias al impacto de algunos trabajos como la tesis doctoral de Viennot (1976). La mayoría de los estudios realizados en campos muy diversos, aunque muy particularmente en mecánica (McDermott 1984), coinciden básicamente en la caracterización de los conocimientos previos de los estudiantes: – parecen dotados de cierta coherencia interna, – son comunes a estudiantes de diferentes medios y edades, – presentan cierta semejanza con concepciones que estuvieron vigentes a lo largo de la historia del pensamiento (Clement 1983), y – son persistentes, es decir, no se modifican fácilmente mediante la enseñanza habitual, incluso reiterada. Y aunque se deba salir al paso de la suposición de que todas las dificultades que los alumnos tienen para comprender, por ejemplo, la mecánica newtoniana, procedan de la existencia de estos esquemas conceptuales alternativos (White 1983, Driver 1986), resulta indudable que los estudios realizados en este campo han supuesto, como ya hemos apuntado, una seria llamada de atención sobre la ineficiencia de la enseñanza habitual de las ciencias y la necesidad de un replanteamiento fundamentado de la misma. El cambio conceptual: una nueva concepción del aprendizaje de las ciencias El principal interés de las investigaciones sobre esquemas conceptuales alternativos de los alumnos no reside, por supuesto, en el conocimiento detallado de cuáles son sus preconceptos en cada campo, aun cuando dicho conocimiento aparezca hoy imprescindible para un correcto planteamiento de las situaciones concretas de aprendizaje. La fecundidad de esta línea de investigación está asociada, sobre todo, a 157

La enseñanza de las ciencias

la elaboración de un modelo de aprendizaje de las ciencias. También aquí podemos referirnos a trabajos inicialmente independientes pero convergentes en sus conclusiones e insertos en una misma orientación que podemos designar como constructivismo. Resulta fácil, en efecto, establecer las semejanzas entre la visión constructivista, tal como es expuesta por Driver (1986) y el modelo de aprendizaje generativo (Generative Learning Model) de Osborne y Wiltrock (1985). Así, para Driver, las principales características de la visión constructivista serían: – Lo que hay en el cerebro del que va a aprender tiene importancia. – Encontrar sentido supone establecer relaciones: los conocimientos que pueden conservarse permanentemente en la memoria no son hechos aislados, sino aquellos muy estructurados y que se interrelacionan de múltiples formas. – Quien aprende construye activamente significados. – Los estudiantes son responsables de su propio aprendizaje. Por su parte, Osborne y Wiltrock (1985) sitúan su modelo de aprendizaje generativo dentro de la tradición constructivista, con una mención expresa a la influencia de Piaget y una referencia particular a las ideas constructivistas de Kelly (Pope y Gilbert 1983) (Claxton 1984), basadas en la similitud del pensamiento ordinario de una persona con el proceso de elaboración de las teorías científicas. Para Osborne y Wittrock, esta similitud está también apoyada en la mayor comprensión de la naturaleza de la investigación científica alcanzada gracias a los trabajos de Kuhn, Popper, Fayerabend,... que han mostrado, en particular, la importancia de las ideas existentes en un momento dado sobre las investigaciones que se realizan. Particular influencia en el replanteamiento de la enseñanza de las ciencias está ejerciendo la propuesta de considerar el aprendizaje como un cambio conceptual (Posner, Strike, Hewson y Gertzog 1982), fundamentada también en cierto paralelismo entre el desarrollo conceptual de un individuo y la evolución histórica de los conocimientos científicos. Según esto, el aprendizaje significativo de las ciencias consti158

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

tuye una actividad racional semejante a la investigación científica; y sus resultados –siguiendo la terminología de Kuhn (1979)– un cambio de paradigma. A partir de las ideas de Toulmin (1972) sobre filosofía de la ciencia, Posner et al. identifican cuatro condiciones para que tenga lugar el cambio conceptual: 1. Es preciso que se produzca insatisfacción con los conceptos existentes. 2. Ha de existir una concepción mínimamente inteligible que 3. Debe llegar a ser plausible, aunque inicialmente contradiga las ideas previas del alumno y 4 Ha de ser potencialmente fructífera, dando explicación a las anomalías encontradas y abriendo nuevas áreas de investigación. Aunque la referencia explícita a la idea de cambio conceptual sólo aparezca en el trabajo de Posner et al., puede constatarse la indudable semejanza de las propuestas avanzadas para un replanteamiento del aprendizaje de las ciencias con características similares a la propia investigación científica. Por nuestra parte, una cuidadosa consideración de las características básicas del trabajo científico a la luz de las orientaciones epistemológicas actuales, nos ha permitido alcanzar conclusiones semejantes: «Se dibuja así con toda claridad el paralelismo entre los paradigmas teóricos y los esquemas conceptuales de los alumnos y su desarrollo, incluidas las reestructuraciones profundas, los cambios conceptuales, lo que supone un primer e importante apoyo al paradigma didáctico que proponemos en este trabajo...» (Gil 1983). La conveniencia de orientar el aprendizaje de las ciencias como investigación aparece así apoyada por estudios inicialmente muy alejados del interés por la metodología científica, lo que entra en contradicción con las conclusiones de Hodson (1985) a que ya hemos hecho referencia, sobre la necesidad de plantear el aprendizaje de conoci159

La enseñanza de las ciencias

mientos científicos como objetivo independiente, desligado de los métodos de la ciencia. Sin embargo, la orientación de aprendizaje como investigación que estos trabajos parecen surgir están muy lejos del aprendizaje por descubrimiento, justamente criticados por Hodson. Abordaremos esto, con mayor detenimiento, en el apartado siguiente. La investigación en la escuela: una actividad no natural Como varios autores han apuntado, los cambios conceptuales que parece exigir el aprendizaje de las ciencias no resultan fáciles de lograr, incluso cuando se toman en consideración los preconceptos (Fredette y Lochhead 1981) (Driver 1986). En nuestra opinión (Gil y Carrascosa 1985) ello puede entenderse como una consecuencia más del paralelismo existente entre la evolución histórica de la ciencia y la formación de las concepciones intuitivas de los alumnos. En efecto, si los alumnos tienen una visión de, por ejemplo, el comportamiento mecánico de la materia, similar al paradigma aritostélico - escolástico, no puede ser simple casualidad, sino el resultado de idénticas causas: concretamente, la tendencia a generalizar acríticamente con base en observaciones cualitativas no controladas –puesta de relieve por Piaget (1969) en el comportamiento de los niños– que conduce a «evidencias de sentido común». Esta forma de abordar los problemas, que hemos denominado «metodología de la superficialidad» (Carrascosa y Gil 1985), está también presente en la física pregalileana, conocida justamente como «Física del sentido común» (Holton y Roller 1963). Esta es la forma del pensamiento que conduce, por ejemplo, a Aristóteles, a escribir: «Un peso dado cubre una cierta altura en un tiempo dado; un peso mayor cubre la misma altura en menos tiempo, estando los tiempos en proporción inversa a los pesos. Así, un peso que es doble que otro, tardará mitad de tiempo en un movimiento dado» (De Caelo). Y no debe olvidarse que las concepciones aristotélico-escolásticas sólo pudieron ser desplazadas –después de siglos de vigencia– gracias a un cambio 160

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

metodológico nada fácil, que vino a superar la seguridad en las evidencias de sentido común, introduciendo una forma de pensamiento a la vez más creativa y más rigurosa; una metodología que obligaba a imaginar nuevas posibilidades a título de hipótesis (poniendo en cuestión lo obvio) y a someter dichas hipótesis a contrastación en condiciones controladas. Cabe esperar, pues, que igual ocurra con los alumnos: sólo si son puestos reiteradamente en situación de aplicar la nueva metodología, es decir, en situaciones de plantear problemas precisos, de emitir hipótesis a la luz de sus conocimientos previos, de diseñar experimentos, de analizar cuidadosamente los resultados viendo cómo afectan al esquema conceptual de partida... podrán llegar a superar la «metodología de la superficialidad» haciendo posible los profundos cambios conceptuales que la adquisición de los conocimientos científicos exige. Dicho de otra manera: la principal dificultad para una correcta adquisición de conocimientos científicos no residiría en la existencia de los esquemas conceptuales alternativos o concepciones intuitivas, sino en la metodología de la superficialidad que está en su origen. El nuevo modelo didáctico debería, pues, enfocar el aprendizaje, no sólo como cambio conceptual, sino como cambio conceptual y metodológico (Gil y Carrascosa 1985). Es preciso, a este respecto, insistir en las dificultades que entraña la superación de la «metodología de la superficialidad», típica del pensamiento precientífico (Carrascosa y Gil 1985) y las implicaciones didácticas que se derivan. En primer lugar, insistimos, lo que hoy denominamos metodología científica supuso históricamente un cambio drástico en la forma de abordar los problemas, una verdadera revolución. No puede, pues, concebir que el manejo de esta metodología por los alumnos pueda darse sin un profundo cambio metodológico que afecte hábitos muy enraizados, fruto de la forma de abordar las situaciones en la vida cotidiana. La investigación científica no es y no puede considerarse una actividad «natural», sino, por el contrario, la ruptura necesaria pero difícil con formas connaturales de pensamiento.

161

La enseñanza de las ciencias

Por otra parte, conviene llamar la atención sobre la necesidad de plantear la familiarización con la metodología científica como un objetivo explícito pero no autónomo, sino íntimamente ligado a la adquisición significativa de conocimientos. En efecto, como hemos intentado justificar, sin cambio metodológico no puede haber cambio conceptual; pero por otra parte, los procesos científicos sólo tienen sentido en el marco de esquemas conceptuales (o paradigmas teóricos) como punto de partida y términos: sin atención a los contenidos –o con tratamientos puntuales, desligados, de los mismos–, la metodología científica queda desvirtuada, no es tal. Al afirmar esto descalificamos como investigación a actividades a menudo planteadas en la enseñanza como tales pero que en absoluto responden a las características del trabajo científico. Nos referimos concretamente a la tradición representada por el llamado aprendizaje por descubrimiento inductivo y autónomo (Gil 1983), cuyos resultados, muy negativos, han sido repetidamente denunciados (Ausubel 1978; Hodson 1985). Así, pues, la prioridad casi exclusiva que la enseñanza por transmisión de conocimientos pone en los contenidos o que el aprendizaje por descubrimiento inductivo pone en los procesos científicos (unos procesos de los que suelen estar ausentes los aspectos de pensamiento divergentes, lo que empobrece y desvirtúa totalmente la naturaleza del trabajo científico), no permite ni siquiera alcanzar los objetivos parciales que se marcan. Según esto, solo un planteamiento del aprendizaje de las ciencias orientado, a la vez, como cambio conceptual y metodológico, permitiría una adquisición significativa de conocimientos. Conviene detenerse en la consideración de las dificultades que plantea este cambio metodológico. Como Hodson (1985) ha mostrado en su cuidadosa evaluación de las relaciones entre las características del trabajo científico y la imagen que proporciona la enseñanza de las ciencias, está imagen desvirtúa profundamente lo que puede entenderse por investigación. Y ello no sólo cuando los planteamientos vienen marcados, como ocurre muy frecuentemente, por un inductivismo que poco o nada tienen que ver con la forma como trabajan los científicos, sino también incluso cuando se intenta seguir un planteamiento hipotético-deductivo, pero se deja creer a los alumnos que la cues162

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

tión de la aceptación-rechazo de una teoría depende de experimentos aislados o de escasos resultados como lo que pueden obtenerse en un laboratorio escolar. Es preciso superar estas visiones simplistas: el papel de los experimentos es crucial, pero una teoría científica no se abandona hasta que hay muy clara evidencia en contra y/o una concepción alternativa. Las mismas dificultades presenta la modificación de los esquemas conceptuales de los alumnos, que sólo puede ser el resultado de un largo proceso que debe plantearse, además, en el momento oportuno. Abordaremos este aspecto en el siguiente apartado.

Búsqueda e investigación: una distinción necesaria La preocupación creciente por el fracaso de la escuela en lograr que los alumnos adquieran habilidades científicas, ha conducido a muchos educadores a iniciar más y más pronto el entrenamiento en el trabajo científico, llegándose, como señalan Colub y Kolen (1976) a plantearse el aprendizaje por descubrimiento incluso en preescolar. A menudo ello se asocia a los intentos, sin duda necesarios, de superar una enseñanza por transmisión de conocimientos que dificulta, en este nivel más quizás que en cualquier otro, la actividad creativa y la progresiva autonomía del niño. Pero este intento de introducir la metodología científica en los primeros niveles, supone implícitamente considerar, o bien que las formas ordinarias de pensamiento son negativas –por lo que convendría evitarlas cuanto antes– o bien que no hay diferencias substanciales entre pensamiento ordinario y pensamiento científico. Digamos en primer lugar que de ningún modo puede aceptarse que el pensamiento ordinario sea algo negativo. Ni los esquemas conceptuales «alternativos» de los alumnos ni la «física del sentido común» merecen dicha consideración. Por el contrario, se trata de construcciones dotadas de una indudable coherencia, capaces de explicar buen numero de situaciones, etc. (Drive 1986). No debe olvidarse a este respecto, tanto la larga vigencia del paradigma aristotélico (¡durante casi veinte siglos!) como la persistencia de las ideas intuitivas de los alumnos. Por supuesto, la «metodología de la superficialidad» que 163

La enseñanza de las ciencias

está en el origen de estas construcciones carece de la potencia de la metodología científica; pero supone una indudable conquista del pensamiento humano, que se muestra así capaz de realizar predicciones, generalizar observaciones, elaborar conjeturas explicativas, etc. El progreso que ello significa puede comprenderse si se tiene en cuenta hasta qué punto este pensamiento racional, que trata de explicar y encontrar sentido en lo que ocurre, contrasta con las concepciones mágicas típicas de sociedades más primitivas o del mismo pensamiento infantil. En el extremo opuesto encontraremos a quienes no establecen diferencias entre las formas cotidianas de abordar los problemas y la actividad científica. Ya hemos hecho referencia a las ideas de Kelly (Pope y Keen 1981) para quien en el planteamiento de problemas, la experimentación, la revisión y la modificación de las ideas como consecuencia de la falsación de hipótesis, etc., que constituyen aspectos básicos de la teorización científica, caracterizan también el comportamiento ordinario de las personas, cuando se enfrentan a un problema práctico. Pero aún reconociendo, como acabamos de hacer, el valor de la forma de pensamiento ordinario, no es posible ignorar sus diferencias con la metodología científica, que ya hemos puesto de relieve al referirnos a la metodología de la superficialidad. Desde este punto de vista no tiene sentido plantear el aprendizaje de niños muy jóvenes como investigación. Por el contrario, tanto los trabajos de epistemología genética (Piaget 1970) como la consideración de la evolución histórica del pensamiento humano, apuntan a la conveniencia de favorecer, en una primera fase, la forma de pensamiento típica de la vida ordinaria, fruto de la multiplicidad de actividades, del aborde de problemas prácticos y preguntas que los mismos niños se plantean. Este enfoque, que Kamii y Devries designan como conocimiento físico «subraya, pues, la iniciativa de los niños, sus acciones sobre los objetos (...) De esta forma el aprendizaje en el enfoque de conocimiento físico siempre queda enraizado en el desarrollo natural del niño» (Kamii y Devries 1983). Cierto es que así terminarán pensando (¡y sintiendo!) que , por ejemplo, el movimiento está asociado a fuerzas, lo que constituye –desde el punto de vista de la ciencia– 164

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

una auténtica barrera epistemológica que obligará a un profundo cambio conceptual; pero el inconveniente que ello supondrá en el futuro es irrelevante frente a lo que significa el desarrollo así logrado, que se vería impedido por un intento de ahormar la actitud infantil a formas de comportamiento más rigurosas, menos espontáneas. Puede, pues, decirse que los mismos argumentos que recomiendan la introducción de la metodología científica en cierto momento del desarrollo de los alumnos, recomiendan también, en toda una larga etapa inicial, un tipo de actividad más espontánea, más libre y próxima a la forma de abordar los problemas en la vida cotidiana, que podemos designar actividad de búsqueda. O que otros autores (Moreno 1985) denominan actividad exploratoria. Se respeta así un desarrollo más natural y acorde con la propia evolución cultural de nuestra sociedad, en la que la investigación científica ha estado precedida por largos siglos de un trabajo con las características de lo que hemos denominado actividades de búsqueda, y del que la «física del sentido común» fue un resultado paradigmático. Podría quizás pensarse que introducir el término búsqueda es una matización terminológica sin importancia y que bastaría con dar al concepto de investigación un sentido más amplio y laxo, como implícitamente hacen Kelly o quienes se refieren al aprendizaje de niños muy jóvenes como investigación (Tonucci 1976). El peligro en este caso estriba en ignorar la necesidad de que, en una etapa posterior del desarrollo, se produzca un proceso de cambio metodológico, sin el cual, como hemos mostrado, no puede realizarse un trabajo científico ni puede darse una adquisición significativa de conocimientos. No se trata, pues, de iniciar a los niños en tareas de investigación. Tras esta propuesta hay, o bien una profunda desvirtuación y trivialización de lo que es el trabajo científico, o bien el olvido de los prerrequisitos de dicho trabajo exige en los individuos. Por el contrario, se trata de favorecer, en una primera fase, una actitud de búsqueda que, en su momento, exigirá la ruptura, el cambio conceptual y metodológico.

165

La enseñanza de las ciencias

Lo que sí resulta común a ambas fases es la necesidad de un nuevo estilo didáctico que supere una enseñanza-aprendizaje de transmisión-asimilación de conocimientos. Ya nos hemos referido a esto al hablar de enseñanza como investigación. Kamii y Devries (1983) insisten también en ello al referirse a la actividad de búsqueda que ellos designan como «de conocimiento físico» en preescolar: «el niño construye el conocimiento al actuar sobre los objetos y las personas y no al tener un maestro que introduce o expone conceptos ya hechos».

Este nuevo modelo didáctico no puede, sin embargo, concebirse como algo uniforme, aplicable por igual desde preescolar a la enseñanza superior, sino como un modelo didáctico con, al menos, dos fases bien definidas: búsqueda, a partir de problemas prácticos que conduzcan a acciones sobre los objetos para producir efectos deseados, realizando predicciones, estableciendo comparaciones, intentando progresivamente explicar los «cómo» y los «por qué», etc. (Kamii y Devries 1983). Y una segunda fase de entronización de la metodología científica como forma de actividad a la vez más creativa y más rigurosa, que pone en cuestión las certezas del sentido común, imaginando nuevas posibilidades a título de hipótesis y sometiendo dichas hipótesis a contrastación en condiciones controladas. La distinción entre búsqueda e imaginación se convierte así en un elemento esencial del nuevo modelo didáctico. El aprendizaje como investigación: más allá del trabajo experimental y autónomo El modelo emergente de enseñanza - aprendizaje de las ciencias que hemos tratado de fundamentar a partir de recientes investigaciones didácticas, supone, como hemos visto, asociar la adquisición significativa de conocimiento al cambio metodológico, es decir, a la familiarización con la metodología científica. No sólo se trata de objetivos distintos, como Hodson sostiene, sino que renunciar a una correcta familiarización con la metodología científica –al cambio metodológico–, supondría renunciar a un aprendizaje significativo –al 166

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

cambio conceptual– capaz de modificar los esquemas conceptuales intuitivos de los alumnos. Pero un correcto planteamiento de esta integración de la metodología científica en el aprendizaje exige superar el inductivismo habitual y, muy concretamente, desligar las propuestas de enseñanza como investigación de las referencias casi exclusivas a las prácticas de laboratorio, extendiendo dichas propuestas a todo el trabajo de construcción de conocimientos. También en esta habitual asociación (que lleva al mismo Hodson a realizar su crítica del aprendizaje por descubrimiento en un apartado titulado «el papel de los trabajos prácticos»), se muestra la influencia del punto de vista inductivista. Superar el inductivismo no estriba simplemente en modificar las practicas de laboratorio, aunque ello sea absolutamente necesario (Gené y Gil 1983; Gil y Payá 1984), sino sobre todo, en extender el planteamiento de investigación a todo el trabajo de construcción de conocimientos: desde la introducción (invención) de conceptos a la resolución de problemas a la luz de los conocimientos elaborados. Precisamente esta resolución de problemas puede convertirse –como hemos mostrado en otro lugar (Gil y Martínez-Torregrosa 1983 y 1984)– en una ocasión privilegiada de practicar la «ciencia normal» en el sentido kuhniano, superando su carácter habitual de simples ejercicios repetitivos y conduciendo al aborde de situaciones que encuentran solución en el cuerpo de conocimientos disponibles, actuando como «contrastación» la coherencia de los resultados obtenidos con dicho cuerpo de conocimientos. Por otra parte, la introducción y manejo de ciertos conocimientos, concretamente la Mecánica, es también una ocasión privilegiada (y necesaria) para asomar a los alumnos (a través de su propio comportamiento) a lo que representa un cambio de paradigma y sus dificultades. No se trata, pues, de que «conozcan» que ha habido revoluciones científicas, como propone también Hodson; se trata de que experimenten en ellos mismos un cambio semejante. En otro caso quedarían anclados en la física del sentido común. Este planteamiento del aprendizaje como cambio conceptual y metodológico, permite así proporcionar una imagen más correcta de 167

La enseñanza de las ciencias

lo que es el trabajo científico –incluyendo tanto la ciencia normal como los cambio de paradigma–; una imagen menos lineal y más creativa, que de ningún modo puede asociarse de forma exclusiva, insistimos, al trabajo de laboratorio. Está visión más creativa supone también una posible solución al problema de la actitud negativa de los estudiantes hacia el aprendizaje de las ciencias (James y Smith 1985). En efecto, este aprendizaje adquiere ahora el carácter de una aventura: la aventura que supone enfrentarse creativamente a problemas abiertos, la constatación gratificante de que las propias ideas tienen la validez (¡y los errores!) de las de los científicos, etc., etc. No podemos detenernos aquí en este aspecto esencial del aprendizaje, que apunta a la conveniencia de completar el modelo y concebir el aprendizaje no sólo como cambio conceptual y metodológico, sino también –y quizás ante todo– como cambio actitudinal (Gil 1985). Para terminar queremos referirnos a la idea, a menudo expuesta, de que la realización de un aprendizaje coherente con la metodología científica exigiría que los alumnos, «por sí solos», construyan «todos los conocimientos». Por supuesto que ello no es posible, ni tiene tampoco sentido suponer que los alumnos pueden «derribar una teoría» tras una breve reflexión y unos escasos resultados experimentales. Ello no sólo no es posible, sino que no respondería en absoluto a las características del trabajo científico como tarea colectiva y dirigida, lo que se evidencia, como señalábamos en otro lugar (Gil 1983), «no sólo en el hecho de que el punto de partida –el paradigma teórico vigente– es la cristalización de las aportaciones de generaciones de investigadores, sino también en que la investigación responde cada vez más a estructuras institucionalizadas, en las que la labor de los individuos es orientar por líneas de investigación establecidas, por el trabajo del equipo del que forman parte, careciendo prácticamente de sentido la ideas de una investigación completamente autónoma». También en este aspecto el aprendizaje de las ciencias ha de ser coherente con la metodología científica, y así lo reflejan investigadores de muy diverso origen. Podemos referirnos, por ejemplo, a los 168

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

trabajos de Piaget (1969) en torno al papel de la actividad y de la interacción social en el desarrollo intelectual, o al amplio panorama de las investigaciones didácticas sobre el trabajo en grupos presentado por Ausubel (1978), quien, aunque no se pronuncia de forma general sobre las ventajas del trabajo en grupos, reconoce que «la discusión es el método más eficaz y realmente el único factible de promover el desarrollo intelectual con respecto a los aspectos menos bien establecidos y más controvertidos de la materia de estudio». ¿Pero, acaso toda nueva tarea no tiene para los alumnos la característica de «poco establecida» y «controvertida»? En definitiva, a menos que sólo se pretenda hacer repetir a los alumnos tareas ya realizadas por el profesor o descritas en un texto, la estructuración de la clase en pequeños grupos parece como un útil indispensable, «el único factible» en palabras de Ausubel. Estas conclusiones, validas para el aprendizaje en general, son particularmente aplicables en el aprendizaje de las ciencias (Abraham 1976; Hodson 1976; Mayfield 1976), en particular allí donde los alumnos tienen ya una visión que ha de modificarse, o incluso con las que es preciso romper. Dichos cambios conceptuales exigen confrontación, discusión detenida de las distintas alternativas (Nussbaum y Novik 1980; Gilbert y Pope 1982; Gil 1983; Driver 1986). Por otra parte, es preciso insistir en que el trabajo en grupos conlleva un papel orientador sobre cada alumno; y, por supuesto, el profesor juega también un papel relevante en esa labor orientadora, coherentemente con la naturaleza social, colectiva y orientada del trabajo científico. De acuerdo con ello, la guía del profesor ha de estar presente en la programación misma de las actividades a proponer a los grupos de alumnos: unas actividades que permitan la (re)construcción de los conocimientos y se estructura con un claro hilo conductor que permita a los alumnos entender lo que va a hacerse y su conexión con lo ya realizado.

169

La enseñanza de las ciencias

Conclusión Podemos terminar insistiendo en que, de acuerdo con recientes investigaciones a las que hemos hecho referencia en el planteamiento del aprendizaje de las ciencias como investigación –en una perspectiva de cambio conceptual y metodológico– aparece como una necesidad, no sólo para cubrir el objetivo de familiarizar a los alumnos con la metodología científica, sino también para hacer posible una adquisición verdaderamente significativa de conocimientos y favorecer una actitud positiva hacia el aprendizaje. Dicho planteamiento exige, sin embargo, la superación de graves y extendidos errores sobre qué entender por metodología científica, subyacentes en toda la corriente de aprendizaje por descubrimiento inductivo y autónomo que, durante más de dos décadas, se ha desarrollado como respuesta a las carencias de la enseñanza tradicional por transmisión de conocimientos ya elaborados. La situación actual está pues caracterizada por la emergencia de un nuevo paradigma de enseñanza-aprendizaje de las ciencias, deudor, como hemos mostrado, de muy diversas aportaciones –algunas de ellas inicialmente alejadas del interés por introducir la metodología científica en la enseñanza– que están convergiendo en mostrar la necesidad de que el aprendizaje de las ciencias se aproxime a las características del trabajo científico.

Bibliografía Abraham, M.R. (1976). «The effects of Grouping on verbal interaction during science inquiry», Journal of Research in Science Teaching, 13, 127 - 135. Ausubel, D.P. (1978). Psicología Educativa. Un punto de vista cognoscitivo, Trillas, México. Bachelard, G. (1983). La formation de l´esprit scientifique, Vrin, París. Beleh V. Y. y Malik, M. H. (1977). «Development and aplication of a test on understanding the nature of science». Science Education, 61, 559 - 571.

170

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

Boud, D. J., Dunni, J., Kennedy, T. y Thorley, R. (1980). «The aims of science laboratory courses; a survey of students, graduates and practising scientists», European Journal of Science Education, 2, 451 428. Brandon, E.P. (1981). «Logic in the laboratory», School Science Review, 62, 762 - 765. Caramazza, A., McColskey, M. y Green, B. (1981). Naive beliesfs in «sophisticated» subjects: misconceptions about trajectories of objects, 117 - 123. Carrascosa, J. (1985). «Errores conceptuales en la enseñanza de la Fisica y la Quimica: una revisión bibliográfica». Enseñanza de las ciencias, 3, 230 - 234. ----- y Gil, D. (1985). La «metodología de la superficialitat» in l´aprenentatge de les ciènces, Enseñanza de las ciencias, Vol. 3, pp 113 - 120. Champagne, A., Gunstone, R. y Klopper, L. (1983). Effecting changes in cognitive structures amongst plysics students. Artículo presentado en el simposio Stability and change in Conceptual Understanding, Annual meeting of the Ammerican Association, Montreal. Claxton, G. L. (1984). Teaching and acquiring scientific knowledge. En Keen, T. y Pope, M. (eds.), Kelly in the classroom: Educational Applications of Personal Construct Psychology (Cybersytem: Montreal). Clement, J. (1983). Student altermative conceptions in mechanics: a coherent system of preconceptions. In Helm H. y Novak J. (eds). Proceedings of the international Seminar Misconceptions in Science and Mathematics, Ythaca N.Y. Cornell University. Colub, M. y Kolen, C. (1976). Evaluation of a Piagetian Kindergarten Program. Artículo presentado en el sexto simposio anual de Jean Piaget Society (Philadelphia, junio 1976). Dewy, J. (1961). Democraty and education, The Free Press, New York. Gauld, C. F. y Hukins, A. A., 1980, Scientific actitudes: a review, Studies in Science Education, 7, pp. 129 - 161. Gene, A. y Gil, D., 1983, Els treballs pràctics de Biologia y el mètode científic. Una proposta basada en el descobriment guiat. Primeres Jornades de Recerca Educativa. Lleida 1982 (ICE Universitat Autònoma de Barcelina) pp 135 - 149. Gil, D., 1983, Tres paradigmas básicos en la enseñanza de las ciencias, Enseñanza de las Ciencias, vol 1 pp 26 - 33. GIL, D., 1985, El futuro de la enseñanza de las Ciencias, Revista de Educación (en prensa). Gil, D. y Carrascosa, J., 1985, Science leaming as a conceptual and methodological change, European Journal of Science Education, Vol 7, Nº 3, 231 - 236.

171

La enseñanza de las ciencias

Gil, D. y Martínez-Torregrosa, J., 1983, A model for problem solving in accordance with scientific methodology, European Journal of Science Education, Vol. 5, pp. 447 - 455. Gil, D. y Paya, J., 1984, Los trabajos prácticos de Física y Química y la Metodología Científica, XX Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Química. Castellón. Gilbert, J. y Pope, M., 1982, School children discussing energy. Report of Institude of Educational Development, University of Surrey. Gunning, D. J. y Johnstone, A. H., 1976, Practical work in the scottish O-grade, Education in Chemistry, 13, 12 - 14. Hodson, D., 1985, Philosophy of science, science education, Studies in Science Education. 12, 25 - 57. Holton, G. y Roller, D., 1963, Fundamentos de la Física Moderna (Reverté: Barcelona). Johnson, R. T., 1976, The relationship betwen cooperation and inquiry in science clasroom, Journal of Research in Science Teaching, 13, 55 - 63. James, R. K. y Smith, S., 1985, Alineation of students from science in grades 4 - 12, Science Education, 69, 39 - 45. Kamii, C. y Devries, R., 1983, El conocimiento físico en la educación preescolar. Implicaciones de la teoría de Piaget (Siglo XXI: Madrid). Kempa, R. F. y Duve, G. E., 1974, Science interest and attitude traits in students subssequent to the study of chemistry at O-level of the GCE, Journal of Research in Science Teaching, 11, 361 - 370. Kuhn, Th. S., 1971, La estructura de las revoluciones científicas (Fondo de Cultura Económica: Mexico). Mayfield, J. M., 1976, Factors affecting rationality in the discussion of e problem by small groups of secundary school students, Science Education, 60, 170 - 183. McDermont, L. C., 1984, Critical Review of Research in the Domain of Mechanics, Research in the Domain of Mechanics, Research on Physics Education (Editions du CNRS: París). Meyer, G. R., 1970, Reactions of Pupils to the Nuffiel science teaching project trial materials in England at the O-level of the GCE, Journal of Research in Science Teaching, 4, 283 - 302. Moreno, R., 1985, La conducta exploratoria y la investigación en el niño, III Jornadas sobre la investigación en la Escuela, Sevilla, diciembre 1985. Novak, J. D., 1982, Teoría y Práctica de la Educación (Alianza Universidad: Madrid). Nussbaum, J. y Novick, S., 1980, Brainstorming in the clasroom to invent at model: a case study (Israel Science Teaching Center, The Hebraw University, Jerusalem). Ogunniyi, M. B. y Pelia, M. D., 1980, Conceptualizations of scientific concepts, laws and theories held by Kware State, Nigeria, secondary school science teachers, Science Education, 64, 591 - 599.

172

La metodología científica y la enseñanza de las ciencias

Osborne, R. J., Bell, B. F. y Gilbert, J. L., 1983, Science and children´s views of the world, European journal of Science Education, 5, 1 - 14. ----- y Wittrock, M., 1983, Learning Science: a generative process, Science Education, 67 pp 490 - 508. ----- y -----, 1985. The Generative Leaming Model and its implications for Science Education. Studies in Science Education, 12, 59 - 87. Piaget, J., 1969, Psicología y pedagogía (Ariel: Barcelona). -----, 1970, La epistemología genética (Redondo: Barcelona). -----, 1971, Psicología y Epistemología (Ariel: Barcelona). Pope, M. L. y Gilbert, J., 1983, Personal experience and the construction of knowledge in science. Science Education, 67, 193 - 203. Pope, M. L. y Kenn, T. R., 1981, Personal construct psychology and education (Academic Press: Londres). Posner, G. J. et al., 1982, Accommodation of a scientific conception: towards a theory of conceptual change, Science Education, 66, pp 211 227. Rowell, J. A. y Cawthorn, E. R., 1982, Images of science: an empirical study, European Journal of Science Education, 4, 1 - 10. Rubba, P. A., Horner, J. K. y Smith, J. M., 1981, A study of two misconceptions about the nature of science among junior high school students, Journal of Research in Science Teaching, 2, 222 - 226. Siegel, H., 1979, On the distortion of the history of science in science education, Science Education, 63, 111 - 118. Simmons, J, y Easler, W., 1972, Investigating the attitudes towards science fostered by the Process Approach Program. School Science and Mathematics, 72, 633 - 636. Summers, M. K., 1982, Philosophy of science in the science teacher education curriculum, European Journal of Science Education, 4, 19-28. Tonucci, F., 1976, La escuela como investigacioón (Avance: Barcelona). Walters, L. y Boldt, W., 1970, A view of science and some teaching strategies, Science Education, 54, 173 - 178. Watts, D. M., 1982, Gravity don´t take it for granted, Physics Education, 17, 116 - 121. Wellington, J. J., What´s supposed to happen, Sir?: some problems with discovery leaming. School Science Review, 63, 167 - 173. White, B., 1983. Sources of difficulty in understanding Newtonian dynamics, Cognitive Science, 7, 41. Wild, K. y Gilbert, J. K., 1977, A progress of the Nuffield working with Science Proyect, School Science Review, 58, 560 - 566. Yager, R. E. y Penick, J. E., 1983, Analysis of the current problems with school

173

La ense単anza de las ciencias

science in the USA, European Journal of Science Education, Vol 5, pp 463 - 469.

174

It is argued it is imprtant to link a viable theory of humana cognitive learming with contemporany ideas in epistemology.

Constructivismo humano: un consenso emergente Joseph D. Novak*

Introducción

onstructivismo se está convirtiendo en una palabra de uso común entre psicólogos, filósofos y educadores. Dependiendo de la orientación de quien la usa, la palabra se refiere, en alguna forma, a la idea de que tanto los individuos como los grupos de individuos construyen ideas sobre cómo funciona el mundo. Se admita también que los individuos varían ampliamente en el modelo en que extraen significado del mundo y que tanto las concepciones individuales como las colectivas sobre el mundo cambian con el tiempo. El constructivismo no se presenta como opuesto al positivismo, positivismo lógico o empirismo que sostiene que el conocimiento «verdadero» es universal y permanece en una especie de correspondencia uno-a-uno con el modo en que el mundo realmente funciona. La meta del saber es

* Cornell University. Ponencia presentada en el «Segundo seminario internacional sobre errores conceptuales y estrategias educativas en la enseñanza de las ciencias y las matemáticas», Ithaca, N. Y., 27 de junio de 1987. Tomado de Enseñanza de las Ciencias, 1988, 6 (3), pp. 213 - 223.

175

La enseñanza de las ciencias

descubrir este verdadero conocimiento. En este articulo examinaré los enfoques desarrollados durante años por nuestro equipo de investigación (y otros colegas) para estudiar y descubrir una concepción del aprendizaje y del saber que llamaré constructivismo humano. Argumentaré que es importante asociar una teoría viable del aprendizaje cognoscitivo humano con las ideas actuales sobre epistemología. Empezaré con consideraciones sobre cómo aprenden los alumnos.

Aprendizaje humano La concepción dominante del aprendizaje durante, prácticamente, tres cuartos de siglo ha sido que un estímulo (E) procedente del medio produce una respuesta (R) por parte del organismo, y que por repetición se formaba un enlace E-R tal que un E determinado llevaba casi inevitablemente asociada una respuesta determinada, R. Aunque esta teoría asociacionista o conductista (behaviorista) del aprendizaje, basada en gran parte en experimentación de laboratorio con animales, nunca alcanzó popularidad en buena parte del mundo, en Norteamérica las concepciones asociacionistas no solamente fueron populares, sino que la mayoría de las «teorías» alternativas del aprendizaje fueron evitadas o ridiculizadas. La naturaleza prescriptiva rígida de la psicología asociacionista era consistente con y apoyada por la ampliamente mantenidas concepciones positivistas o empiristas de la naturaleza del conocimiento y la investigación hechas populares por Francis Bacon en 1920 y más tarde por Karl Pearson (1900) y un grupo de filósofos de la «Escuela de Viena». Los filósofos-epistemólogos de vanguardia de los primeros años del siglo veinte trabajaron para establecer la hegemonía del positivismo hacia la década de los años treinta y cuarenta. El comportamiento del organismo de B.F. Skinner, publicado en 1938, fue el compendio de una unión de psicología asociacionista con la epistemología positiva en una alianza que virtualmente eclipsó otras psicologías del aprendizaje en Norteamérica. La hegemonía de las asociacionistas dominó la psicología y la enseñanza hasta los 70. El fracaso de estas ideas para describir y predecir cómo producen conocimientos los escolares 176

Constructivismo humano: un consenso emergente

y cómo aprenden los humanos permitió que salieran a la luz nuevas concepciones sobre el conocimiento, como la construcción de «paradigmas» (Kuhn 1962) y las poblaciones evolutivas de conceptos (Toulmin, 1972). En psicología, las corrientes cognoscitivas empezaron a tomar auge y empezó a dominar el interés por los significados del conocimiento en los distintos individuos. Mis propios estudios sobre el aprendizaje empezaron en 1955 con un esfuerzo por comprender los parámetros que influyen en la capacidad para resolver problemas con el contexto de un curso de botánica en el «college» (Novak, 1957). Traté, rechazando las teorías dominantes asociacionistas de los años 50, de diseñar mi investigación y un test sobre capacidad para resolver problemas (Novak, 1961) sobre la base del modelo cibernética (Wiener, 1948, 1954) del aprendizaje y de una concepción epistemología de «esquemas conceptuales» evolutivos, introducida por Conant en su libro Sobre la comprensión de la ciencia (1947). Este modelo de aprendizaje consideraba la mente como una unidad de procesado e información en la cual el almacenamiento de conocimientos y el procesado de información en la cual el almacenamiento de conocimientos y el proceso de información (conocimiento) eran componentes separados, siendo el último relativamente estable en el tiempo, mientras que el almacenamiento de conocimientos variaba con la aportación de nuevas informaciones y «retroalimentación». La dificultad que tuvo el modelo cibernético para mí fue que los datos de mi tesis doctoral y los de investigaciones subsiguientes apuntaban en una dirección que sugería que la capacidad para procesar información y el ritmo de adquisición de nueva información era altamente dependiente de los conocimientos relevantes almacenados anteriormente y del contexto del problema o de la tarea de aprendizaje (ver Novak, 1977a, capítulo 8). Cuando se publicó Psicología del aprendizaje verbal significativo de Ausubel en 1963, vimos inmediatamente una mayor coherencia entre nuestros resultados y su teoría de asimilación del aprendizaje humano. Una década más fue necesaria, no obstante, para que nuestro grupo de investigación se encontrara confortable con la teoría de Ausubel y subsiguientemente para modi177

La enseñanza de las ciencias

ficar y extender la teoría en nuestro trabajo (Ausubel, Novak y Hanesian, 1978). Durante esta década también nos separamos de las pruebas basadas predominantemente en tareas de lápiz y papel, adoptando las técnicas de entrevistas clínicas de Piaget (Pines et al., 1978). La contribución principal de la teoría de Ausubel fue su énfasis en la potencia del aprendizaje significativo, en contraste con el aprendizaje por repetición, y la claridad con que describía el papel que juegan los conocimientos previos en la adquisición de nuevos conocimientos. En el epígrafe a las ediciones de 1968 y 1978 de Psicología educativa: un punto de vista cognoscitivo, Ausubel planteaba: «Si tuviera que reducir toda la psicología educativa a un solo principio, enunciaría éste: El factor particular que más influye en el aprendizaje es lo que el alumno ya sabe. Averígüese esto y enséñesele en consecuencia».

Ausubel no fue el primero en resaltar la importancia de los conocimientos previos para el nuevo aprendizaje. La teoría de la memoria de Bartlett (1932) sostenía que los «esquemas» influyen en la percepción y recuerdo de la información, en un modo similar a como se concibe que operan los esquemas en las visiones contemporáneas de la «ciencia cognoscitiva» del aprendizaje y al retención (ver por ejemplo, Estés, 1978). Por el contrario, la teoría de la asimilación pone un énfasis central en los procesos cognoscitivos involucrados en la adquisición de conocimientos y en el papel que los conceptos explícitos y las estructuras proporcionales juegan en la adquisición. La «psicología de los constructos personales» de Kelly (1955) también resaltaba el papel del aprendizaje previo para el nuevo aprendizaje, pero no con un énfasis en los conceptos específicos y estructuras proposicionales. Kelly concebía que el acontecimiento previo daba lugar a un «entramado» de rasgos genéticos o «constructos personales» que influyen en cómo una persona pensará o responderá a una nueva experiencia. También fue el énfasis de Ausubel en el aprendizaje escolar lo que hizo su teoría útil para nosotros. En su Psicología del aprendizaje verbal significativo, Ausubel desarrolló en primer lugar su teoría de la asimilación del aprendizaje cognoscitivo mos178

Constructivismo humano: un consenso emergente

trando cómo el aprendizaje escolar podía hacerse significativo y que la instrucción por transmisión o aprendizaje por recepción no tenia por qué ser repetitiva. La entonces popular idea del aprendizaje por descubrimiento, donde el que aprende reconoce independientemente las regularidades o conceptos que se deben aprender como una alternativa viable, fue rechazada y, en lugar de ello, mostró que la enseñanza por transmisión verbal (recepción) podía conducir a un aprendizaje significativo. Su idea de un «organizador previo» que podía servir como una especie de puente cognoscitivo entre los nuevos conocimientos que se tenían que aprender y los conceptos y proposiciones relevantes ya existentes en la estructura cognoscitiva del que aprende fue una de las ideas de Ausubel más investigadas, donde la mayor parte de los estudios mostraron que los organizadores de avances no facilitaban el aprendizaje si no se aplicaban los principios del aprendizaje significativo o la evaluación no comprobaba el aprendizaje significativo (Ausubel, 1980). La idea piagetiana de «etapas» generales ligadas a la edad del desarrollo cognoscitivo que limitan el nuevo aprendizaje ha sido rechazada por nuestro grupo en favor de la idea de que la cantidad y calidad de conceptos relevantes y estructuras proposicionales constituyen el factor primario limitante para el nuevo aprendizaje o la resolución de problemas, y que éstos están primariamente ligados con la edad de un modo evolutivo, después de los cuatro años de edad aproximadamente (Novak, 1977b, 1982). Un problema constante para profesores e investigadores que sostienen que el conocimiento previo es una variable importante para el nuevo aprendizaje ha sido cómo «evaluar lo que el alumno ya sabe». Se han probado varios tests de lápiz y papel, pero el consenso general es que éstas son medidas comparativamente toscas del aprendizaje previo, que explican quizás solamente un diez por ciento de la varianza del conocimiento funcional total de que dispone un individuo. Las entrevistas clínicas se han revelado como indicadores mucho más fiables de la calidad y la cantidad de conocimientos relevantes que un aprendiz posee, pero las transcripciones de entrevistas son notoriamente laboriosas y difíciles de interpretar. Más aún la entrevista no es 179

La enseñanza de las ciencias

una herramienta que los profesores pueden usar en las evaluaciones ordinarias en la clase. Un avance significativo en nuestro trabajo ocurrió cuando inventamos y refinamos la técnica del «mapa conceptual» como herramienta para representar las estructuras conceptuales - proposicionales obtenidas a partir de entrevistas clínicas o construidas por los alumnos en nuestros estudios. Subsiguientemente, los mapas conceptuales se mostraron como una herramienta útil para planificar la instrucción y para ayudar a los estudiantes a «aprender» (Cardemone, 1975; Bodhen, 1977; Stewart et al, 1979; Gurley, 1982; Novak, Gowin y Johansen, 1983, Novak y Gowin 1984; Hoz, 1987; Hoz, Kozminsky y Bowman, 1987). Un mapa conceptual utilizado para planificar este artículo se muestra en la figura 1. Dos ejemplos de mapas conceptuales obtenidos de las entrevistas a Phil se muestran en la Figura 2, representando la comprensión de este estudiante de la naturaleza corpuscular de la materia en grado 2 y, diez años más tarde, en grado 12. Los mapas conceptuales sirven como una herramienta útil para ilustrar ideas clave en la teoría de la asimilación. La adquisición de nuevos conocimientos puede variar a lo largo de un continuo desde el aprendizaje por repetición hasta el aprendizaje altamente significativo (ver figura 3). La mayor parte del aprendizaje escolar es relativamente memorístico, arbitrario y no sustantivo, y esto se ilustra en la figura 2. Nuestro sujeto (Phil) aprendió cosas sobre moléculas en los grados uno y dos (mediante lecciones audio-tuteladas especialmente diseñadas) y más tarde aprendió cosas sobre átomos, pero sus conceptos de moléculas y átomo nunca fueron adecuadamente asimilados. Como resultado, en el grado 12 Phil creía que las moléculas estaban hechas de átomos pero erróneamente pensaba que los gases están hechos solo de átomos. Puede verse también la persistencia de la idea (error conceptual) de que las moléculas del oro o las moléculas de azúcar se disuelven dentro de las moléculas de agua y por tanto se mueven con las moléculas de agua. En casos extremos de aprendizaje por repetición, observamos que los estudiantes pueden dar una definición correcta, pala180

Constructivismo humano: un consenso emergente

Figura 1 Un mapa conceptual representando los conceptos y proposiciones claves que se tratan en este artĂculo.

181

La enseñanza de las ciencias

Figura 2 Dos mapas conceptuales obtenidos en entrevistas con un estudiante (Phil) en grado 2 (arriba) y en grado 12 (abajo). Adviértase que después de haber impartido ciencias, biología, física y química en la «junior high school», Phil no ha integrado los conceptos de átomos y moléculas con estados de la materia, ni ha corregido su error conceptual de que las moléculas de azúcar o de aroma están «en» las moléculas de agua.

bra por palabra, de un concepto, pero no pueden relacionarlo sustantivamente con otros conceptos en su mapa conceptual. Esto se ve con frecuencia en la instrucción escolar cuando los mapas conceptuales se usan como herramienta de evaluación, especialmente después de una unidad corta de estudio. La mayor parte de la información aprendida por repetición es olvidada después de tres o seis se182

Constructivismo humano: un consenso emergente

manas, a menos que esté repetida o «sobre-aprendida» en cuyo caso puede ser recordada años después pero no puede conectarse con otros conocimientos relevantes que tenga la persona. Dos ideas adicionales clave en la teoría de la asimilación son la diferenciación progresiva y la reconciliación integrada. Como los nuevos conceptos están ligados de un modo no arbitrario a la estructura cognoscitiva de un individuo (representada, por ejemplo, en un mapa conceptual), la diferenciación progresiva tiene que ocurrir. En nuestro ejemplo, la asimilación del concepto de átomo condujo a alguna diferenciación cognoscitiva. La reconciliación integradora sucede cuando conjuntos de conceptos se perciben formando nuevas relaciones. Phil «cambió su forma de pensar» sobre la composición de la materia pero falló en reconciliar integradamente cómo los gases (o cualquier cosa) pueden estar formados por moléculas y los átomos que las componen. También falló en reconciliar el concepto de que las moléculas pueden moverse independientemente en un flujo y que las moléculas de olor a azúcar no son absorbidas dentro de las moléculas de agua. Parte de la dificultad de aprendizaje de Phil provino de que no adquirió un concepto supraordenado válido de la naturaleza corpuscular de la materia en el que integrar átomos y moléculas. El aprendizaje supraordenado solamente ocurre en pocas ocasiones, puesto que la subsumisión es normalmente posible y suficiente, pero, cuando ocurre, generalmente produce una reconciliación integradora significativa de estructuras de conceptos subordinados, y también una más profunda diferenciación conceptual. Los mapas conceptuales son una herramienta o un método para ilustrar las estructuras cognoscitivas o de significado que tienen los individuos y mediante las que perciben y procesan experiencias. Si nuevas experiencias suministran una base para el aprendizaje significativo, se añadirán nuevos conceptos al mapa conceptual de un individuo y/o se harán evidentes nuevas relaciones entre conceptos previos. Con el tiempo, las relaciones conceptuales pueden tomar una nueva organización jerárquica, como fue observado por ejemplo por Cullen, 183

La enseñanza de las ciencias

(1984) en un curso de química en el «college» donde el concepto de entropía o bien no se conocía o mantenía una posición subordinada en la estructura cognoscitiva de los estudiantes. Después de la instrucción, usando una guía de estudios especialmente diseñada para resaltar el concepto de entropía, este se constituyó en un concepto supraordenado en aquellos estudiantes que demostraron la mejor comprensión de los principios de química. Resultados semejantes han sido obtenidos por Hoz (1987), Feldsine (1987) y otros. Los expertos difieren de los novatos en un campo de estudio no solamente en que tienen más conceptos integrados en sus estructuras cognoscitivas sino también en el tipo de jerarquías conceptuales que poseen y la calidad y extensión de los vínculos proposicionales que tienen entre conceptos subordinados y supraordenados. (Véase por ejemplo, Chi, Feltovich y Glaser, 1981; Novak, en prensa). Los mapas conceptuales están demostrando que son una herramienta útil para identificar y ayudar a «corregir» los errores conceptuales de los estudiantes, como muestran varios artículos presentados en este y en nuestro anterior seminario (Helm y Novak, 1983). Hay un cuerpo creciente de evidencias sobre la neurobiología del funcionamiento del cerebro que sugieren que el nuevo aprendizaje supone no múltiples vínculos neurona/neurona sino que cientos o incluso docenas de miles de vínculos neuronales pueden estar implicados en la adquisición de un solo nuevo concepto. Aún más, pueden estar implicados un mayor o menor numero de axones y dendritas de cada neurona y pueden formarse canales de transmisión o inhibición, de grados variables, sináptica en cada sinapsis. El efecto neto es que el nuevo aprendizaje de un solo concepto, si es incorporado significativamente mediante aprendizaje significativo, podría implicar a muchas neuronas en muchas regiones del cerebro, y los cambios neuronales constructivos pueden continuar por horas o días después del aprendizaje. Durante el aprendizaje, las neuronas no forman solamente nuevas sinapsis entre ellas y nuevos canales para la secreción de transmisores químicos, sino que también pueden segregarse compuestos que inhiben la transmisión. Esto puede explicar en parte el «shock de aprendizaje» y la interferencia retroactiva, 184

Constructivismo humano: un consenso emergente

APRENDIZAJE

SIGNIFICATIVO No arbitrario, no-palabra por palabra, incorporación sustantiva de nuevos conocimientos en la estructura cognoscitiva.

Producción creativa

Esfuerzo deliberado por relacionar los nuevos conocimientos con conceptos más inclusivos, de mayor orden, en la estructura cognoscitiva. Aprendizaje relacionado con experiencias, con hechos objetos. Compromiso afectivo para relacionar los nuevos.

La mayor parte del aprendizaje escolar

Arbitrario, palabra por palabra, incorporación no sustantiva de los nuevos conocimientos en la estructura cognoscitiva. Ningún esfuerzo para integrar los nuevos conocimientos con los conceptos existentes en la estructura cognoscitiva. Aprendizaje no relacionado con experiencia con hechos u objetos.

APRENDIZAJE

SIGNIFICATIVO

Ningún compromiso afectivo para relacionar los nuevos conocimientos con el aprendizaje anterior.

Figura 3 El continuo aprendizaje significativo/repetitivo según la teoría de la asimilación. En nuestros estudios (y trabajos de otros) vemos que la mayor parte del aprendizaje escolar está cerca del extremo repetitivo del continuo.

dos fenómenos psicológicos observados en los que el material aprendido previamente no se recuerda quizás hasta un momento posterior en el tiempo. Este efecto de facilitación retrasada, o inhibición de corto plazo, puede ser ilustrado en un mapa conceptual. Cuando un único concepto se añade a un mapa conceptual de un individuo mediante aprendizaje significativo, todos los conceptos relacionados en 185

La enseñanza de las ciencias

la estructura cognoscitiva de esa persona se modificarán con el tiempo en alguna medida. Los mapas dibujados en una fecha posterior a menudo muestran relaciones nuevas o diferentes, y ocasionalmente algunas nuevas «relaciones-transversales» significativas que pueden presentar una nueva reconciliación integradora de conceptos previos. Las «intuiciones negativas » reflejadas en la biografía de los genios, que ocurren frecuentemente después de días o semanas de intenso estudio, son también evidencia de redes neuronales (y psicológicas) gradualmente cambiantes. Todos los conceptos y proposiciones relacionados, al menos en una pequeña medida, toman nuevos significados. Las implicaciones de los conocimientos actuales de neurobiología respecto a los mapas conceptuales son discutidas más extensamente por MacGinn (1987). Esperamos mayores evidencias a partir de estudios sobre el funcionamiento del cerebro que den, incluso, más apoyo a los mapas conceptuales como indicadores válidos del aprendizaje y que apoyen también su efectividad como una especie de metáfora para relacionar la psicología del aprendizaje humano con la neurobiología del funcionamiento del cerebro humano. Durante mis estudios sabáticos en la Universidad de West Florida el próximo año, planeo explorar con el profesor Dunn posibles relaciones entre los modelos de actividad neuronal observados usando exploraciones encefalográficas cerebrales (Dunn 1987) y modelos de construcción de mapas conceptuales antes y a continuación de actividades cognoscitivas de aprendizaje. Pueda que no resulte nada de esto, pero Dunn cree (comunicación personal) que pueden encontrarse relaciones, en sujetos relacionados, entre las exploraciones encefalográficas y la producción de mapas conceptuales. Si fuera así, los resultados podrían ser, cuanto menos, provocativos.

Creación de conocimientos Que los humanos aprenden es autoevidente. También es obvio que los humanos construyen nuevos conocimientos, ya que el almacén de 186

Constructivismo humano: un consenso emergente

conocimientos en cualquier cultura aumenta con el tiempo. Lo que no es evidente son los procesos mediante los cuales los humanos construyen nuevos conocimientos. Cuando la civilización emergió de las Edades Oscuras, el conocimiento sobre el universo y los trabajos de la naturaleza empezaron a extenderse a ritmo siempre creciente. Las culturas orientales continuaron avanzando y no fueron constreñidas por las Edades Oscuras; no obstante, fue en las culturas occidentales donde fue inventado el experimento científico y la ciencia moderna empezó a florecer. Era, pues, natural que numerosos filósofos/epistemólogos empezaran a escribir sus descripciones sobre cómo los humanos aumentaban este almacén de conocimiento. Para Francis Bacon (1620), Karl Pearson (1900) y muchos otros epistemólogos tempranos, la verdad permanecía esperando en la naturaleza. La tarea del hombre era «descubrir» estas verdades por observación y experimentación cuidadosa. Surgieron eruditos que describieron varias concepciones sobre cómo los secretos de la naturaleza debían ser desenterrados y «la verdad» revelada. Bacon (1620) escribió: «El misterio de la naturaleza está mucha más allá de los sentidos o de la comprensión: de modo que meditaciones especiosas, especulaciones y teorías de los hombres no son sino una especie de insalubridad» (p. 107).

Y mucho más tarde Pearson (1900) escribió: «La ley civil es válida solamente para una comunidad especial en un tiempo especial; la ley científica es válida para todos los seres humanos, y es invariable» (p. 87). El derecho de la ciencia a tratar con impresiones que vayan más allá de los sentidos no es materia de discusión; ya que la ciencia, según se reconoce, no pretende dicho derecho» (p. 110).

Con el ritmo acelerado del «descubrimiento científico» en el siglo veinte, muchos filósofos, científicos y matemáticos dirigieron sus talentos intelectuales al estudio de la epistemología, especialmente de la epistemología de la ciencia. Las variedades más populares de epistemo187

La enseñanza de las ciencias

logía prestaron una cuidadosa atención a pruebas para validar y falsear y a criterios que debían aplicarse. Estos especialistas, conocidos como positivistas, positivistas lógicos o empiristas, pusieron un énfasis central en la «prueba y refutación». El reinado de la epistemología «positivista» fue casi absoluto hasta la mitad del siglo veinte. Uno de los problemas de esta epistemología es que no atrajo mucho interés de científicos y matemáticos –quizás porque no les ayudaba a hacer lo que estaban haciendo–. Probablemente no fue sorprendente que sobresalientes eruditos/científicos tales como James Conant fueran los primeros en exponer lo que Brown (1979) llamó «la nueva filosofía de la ciencia». Y cuando el discípulo de Conant, Thomas Kuhn, publicó su Estructura de las revoluciones científicas (1962) los muros del bastión positivista empezaron a derrumbarse. Incluso desde dentro, el reconocido positivista Karl Popper se alejó del positivismo y en su libro de 1982 escribió: «Todo el mundo sabe en nuestros días que el positivismo lógico está muerto. Pero nadie parece sospechar que puede haber aquí una cuestión a contestar: la cuestión ‘¿Quién es responsable?’, o más bien la cuestión ‘¿Quién lo ha hecho?’... Me temo que debo admitir responsabilidad» (p. 88).

Como Strike (1987) ha advertido, los positivistas no eran tontos y sabían que la comprensión humana se basaba en algo más que en una «lógica del descubrimiento». Lo que todos ellos fallaron en explicar fue cómo los humanos construyen conceptos y cómo sus estructuras conceptuales llegan incluso a convertirse en sus «gafas perceptivas» que les permiten ver lo que ven en sus investigaciones y que les guían al construir nuevas investigaciones. La descripción de Kuhn (1972) de los «paradigmas» que guían al científico y la idea de Toulmin (1972) de las «poblaciones evolutivas de conceptos» parecían estar mucho más cerca de la realidad a la que se enfrentan los científicos en su trabajo día a día. Ellos incluso construyen nuevos conocimientos, pero éstos no son verdaderos, y muchos de los conocimientos cambian repetidamente a lo largo de la vida de un científico. Von Glasersfeld (1983) ha argumentado que «el constructivismo radical» no busca una descripción de la «verdad», ni suscribe la idea de que en la inves188

Constructivismo humano: un consenso emergente

tigación se progresa hacia la verdad. El asunto ahora puede centrarse más en cómo favorecer la producción creativa que en cómo hacer más estrictos los criterios de prueba o refutación.

Constructivismo humano Mi tesis es que debemos examinar de cerca el vínculo entre la psicología del aprendizaje humano y el conocimiento filosófico. Crear nuevos conocimientos es, por parte del creador, una forma de aprendizaje significativo. Ello supone a veces el reconocimiento de nuevas regularidades de hechos u objetos, la invención de nuevos conceptos o la extensión de los viejos, el reconocimiento de nuevas relaciones (proposiciones) entre conceptos y en los saltos más creativos, la restructuración importante de estructuras conceptuales para ver nuevas relaciones de orden superior. Estos procesos pueden ser concebidos como parte del aprendizaje asimilativo, que supone la adición (subsumisión) de nuevos conceptos, la diferenciación progresiva de los existentes, el aprendizaje supraordenado (en ocasiones) y nuevas e importantes reconciliaciones integradoras entre estructuras conceptuales. La persona creativa es un miembro de la comunidad de personas que aprenden que todos ellos tienen en común muchos significados conceptuales pero cada uno de ellos /as mantiene su propia e idiosincrática jerarquía conceptual. El individuo más capaz de añadir o restructurar su estructura conceptual es con el tiempo reconocido como el más creativo en esa comunidad. Y a lo largo del tiempo la población de conceptos y de relaciones entre conceptos sostenida por la comunidad evoluciona, según Toulmin (1972), o para el individuo, progresivamente se diferencia y reintegra según la teoría de la asimilación. Por lo que sabemos, sólo los humanos usan sistemas de lenguaje simbólico para codificar las regularidades que perciben y por tanto la construcción de nuevos significados y de nuevos conocimientos usando sistemas simbólicos es exclusivamente humana. El constructivismo humano, como he tratado de describirlo, es un esfuerzo de integrar la psicología del aprendizaje humano y la epistemología de la construc189

La enseñanza de las ciencias

ción de conocimientos. Pongo énfasis en la idea de que tanto en la psicología como en la epistemología debemos centrarnos en el proceso de fabricación de significado que supone adquisición o modificación de conceptos y relaciones entre conceptos. Algunas de las estructuras conceptuales que buscamos desarrollar en nuestros estudiantes tratan de epistemología. Con este fin hemos encontrado valioso el uso de una metodología desarrollada por Gowin (1981). La Figura 4 muestra un ejemplo de la metodología «uve» aplicada a una actividad de laboratorio en una escuela media superior. La uve mostrada tiene diez «elementos epistémicos» claves, aquellos componentes del conocimiento que cuando actúan juntos nos permiten construir o examinar cualquier unidad de conocimiento. Todos son necesarios para comprender la estructura y/o la creación de conocimientos. La uve representa una concepción «constructivista centrada en hechos» del conocimiento (véase Gowin, 1987). Centramos la atención sobre la construcción de conceptos, que hemos definido como regularidades percibidas en hechos u objetos designados por una etiqueta. Puesto que todos los objetos existen en el tiempo y en el espacio, es razonable considerar la creación de conocimiento como una búsqueda de regularidades en los hechos o, como con frecuencia es el caso, de regularidades en registros de los hechos. Nadie ha observado átomos desintegrándose, pero una cámara de niebla o un contador geiger nos permiten realizar registros de esos hechos, y a partir de estos registros nosotros construimos nuestras aseveraciones conceptuales. A menudo transformamos nuestros registros, usando fotografía, procesos informáticos, tablas, gráficas, etc., y cada una de estas transformaciones es guiada por uno o más principios, incluyendo no sólo principios relativos al hecho que estamos estudiando, sino con frecuencia también conjuntos completos de principios relativos a los instrumentos que empleamos para hacer o transformar los registros. Es el error o las limitaciones de los últimos lo que comúnmente conduce a interpretaciones o comprensiones erróneas de hechos o registros. Incluso, en el mejor de los casos, el significado de nuestros registros 190

Constructivismo humano: un consenso emergente

EN LA ACCION

EN EL PENSAMIENTO Te o r í a La vida viene de la vida preexistente

CUESTION ABORDADA Pueden los gusanos formarse espontáneamente en la carne ?

Principios los gusanos vienen de las moscas. Los gusanos se alimentan de la carne. Los gusanos tardan en cre c e r.

Afirmación de valor: Es bueno guardar las comidas tapadas Afirmación conceptual: Los gusanos no se forman espontáneamente en la carne.

Tra n s f o r m a c i ó n :

tiempo Abierto

Conceptos relevantes Moscas Gusanos Carne = Comida de gusanos Generación espontánea

Sellado ‘’

Hechos: 8 tarros preparados 4 con carne - sellados 4 con carne - abiertos todos expuestos a las moscas

tarro 1 2 3 4 1 2 3 4

Primer Después de día varios días Nada Nada Nada Nada Nada Nada Nada Nada

Gusanos Gusanos Gusanos Gusanos Nada Nada Nada Nada

Registros: Observaciones de tarros durante un período de varios días

Figura 4 Un ejemplo de un diagrama en V preparado en una discusión en clase con estudiantes de séptimo grado de biología. El método V puede ayudar a los estudiantes a comprender la naturaleza de «constructo» de los conocimientos y a tomar conciencia de su propia construcción de significados en las actividades de ciencias o matemáticas.

es siempre interpretado usando nuestros conceptos, principios, teoría y filosofía ya existentes y puesto que éstos son limitados y evolucionan, nosotros sólo podemos hacer afirmaciones (no planteamientos verdaderos) sobre cómo creemos que funciona el trozo del mundo que estamos estudiando. 191

La enseñanza de las ciencias

La heurística uve también sirve para resaltar el carácter humano y basado en valores del conocimiento y de la producción de conocimientos. El que elijamos ser un historiador, químico o poeta depende de nuestra filosofía y compromisos. Los hechos que elegimos para observar, las cuestiones que preguntamos y los registros y transformaciones de registros que elegimos hacer implican todos decisiones de valor: ¿En qué nos vamos a interesar, y qué precio estamos dispuestos a pagar en tiempo o dinero y sacrificio personal? Y si nos detenemos a reflexionar, es fácil ver que toda afirmación conceptual que construimos puede llevarnos a una o más afirmaciones o juicios de valor, afirmaciones sobre el grado en que vale la pena nuestro conocimiento o su aplicación. El carácter objetivo, libre de valores, de la ciencia u otros campos de creación de conocimientos fue sólo un mito del positivismo mantenido a costa de ignorar las miradas de decisiones subjetivas y basadas en valores que cualquier persona implicada en la producción de conocimientos debe hacer. Es esta integración constructiva de pensamiento, sentimiento y acción la que da un carácter distintivamente humano a la producción de conocimientos. En el caso de los genios, nosotros juzgamos generalmente esta síntesis buena y la elogiamos altamente, aunque puede llevar generaciones en el que este reconocimiento ocurra. Con frecuencia es la vanidad humana la que niega al artista, poeta o científico creativos el reconocimiento que merecen.

Una nueva síntesis Para mí hay una nueva conmoción en la psicología, la epistemología y la enseñanza: es la conmoción de una nueva síntesis. El consenso emergente (ver Linn, 1987) en psicología señala hacia el papel crucial que juegan los conceptos y las relaciones entre conceptos en la construcción de conocimientos por los humanos, y el importante papel que juega el lenguaje para codificar, dar forma y adquirir significados. En filosofía también hay un consenso emergente en epistemología que caracteriza el conocimiento y la producción de conocimientos como estructuras evolutivas de conceptos y proposiciones. Las permu192

Constructivismo humano: un consenso emergente

taciones casi infinitas de (conceptos) / (relaciones entre conceptos) permite la enorme idiosincrasia que vemos en las estructuras conceptuales individuales, y que, incluso así, todavía exista suficiente parte común e isomorfismo en los significados para que el discurso sea posible y se pueda conseguir compartir, engrandecer y cambiar significados. Es esta realidad la que hace posible la empresa educativa. Lo que queda por demostrar son los resultados positivos que ocurrirán en las escuelas u otros ambientes educativos cuando lo mejor de lo que sabemos sobre constructivismo humano se aplique ampliamente. Por lo que sé, ninguna escuela se acerca al uso a gran escala de dichas prácticas, incluso aunque no haya restricciones financieras o humanas que las imposibiliten. Lo que observamos en nuestros estudios sobre aprendizaje en la s escuelas o universidades es casi ubicuo, pernicioso, omnipresente positivismo. Este modelo de instrucción y evaluación “correcto/incorrecto verdadero/falso”, justifica y recompensa el modo de aprendizaje repetitivo y a menudo penaliza el aprendizaje significativo. La importancia de las modalidades constructivistas para el rediseño de la construcción en ciencias y matemáticas y para la formación de profesores ha sido resaltada por otros (Cobb, en prensa, a, b; Confrey, 1985; Driver y Oldham, l985; Pope, 1985). La única cosa que necesitamos hacer es “cambiar nuestras mentes” sobre cómo pueden tener lugar la enseñanza y el aprendizaje, usando lo que sabemos. El resto de este Seminario es: ¿Cómo podemos conseguir que la gente cambie sus mentes (en lo referente a la enseñanza y el aprendizaje) y alterar sus estructuras conceptuales o, como lo llamé en 1983, su LIPHS, es decir, sus jerarquías proposicionales limitadas o inapropiadas?

193

La enseñanza de las ciencias

Bibliografía Álvarez Marino, C y Victoria J. Risko (1987). Concept Maps and Vee Diagrams: A Visual Representation of Children’s Thinking. Paper presented at AERA meetings, Washington, D. C. Ausbel, David P. (1963). The Psichology of Meaningful Verbar Learning, Grune and Stratton, New York. ----- (1968). Educational Psichology; A Cognitive V iew, Holt, Rinehart and Winton, New York. ----- Joseph D. Novak and Helen Hanesian (1978). Educational Psichology: A Cognitive V iew (second edition), (Holt, Rinehart, and Winston: New York). Bacon, Sir Francis (1952). Advancement of Learning, Novum Organum, and New Atlantis. William Benton, Publisher: Encyclopedia Britannica. Inc.: Chicago, London, Toronto. Bartlett, F. C. (1932). Remebering. University Press, Cambridge. Bogden, Chritopher A. (1977). The Use of Concept mapping a Possible Strategy for Instructional Design and Evaluation in College genetics. M.S Thesis, Cornell University, Department of Education. Cardemone, P. F. (1975). “Concep Mapping: A Technique of Analyzing a Discipline ans its Use in the Curriculum and instruction in a Portion of a College level Mathematics Skill Course». M.S. Thesis, Cornell Universsity, Department of Education. Chimichelene, Paul, J., Feltovich and Robert Glaser (1981). Categorization and Representation of Physics Problems by Experts and Novices, Cognitive Science 5(2): 121-152. Cobb, Paul (en prensa, a). The Tension Between Theories of Learning and Instruction In Mathematics Education Educational Psychologist. ----- (en prensa, b). Information proceesing Psychology and Mathematics Education. A Constructivist Perspective. Journal of Mathrmatical Behavior. Confrey, Jere (1985). A Constructivists View of Mathematics Instruction. Paper presented at the Annual meetigs of the American Education Research Association, Chicago, II. Conant, J. B. (1947). On Understading Science (Yale University Press: New Haven). Cullen , J F., Jr (1983). Concept Learning and Problem Solving, The Use of Entropy Concept in College Teaching. Ph. D. Thesis, Cornell University, Department of Education.

194

Constructivismo humano: un consenso emergente

Driver, R. F., Jr (1983). Concept Leanrning and Problem Solving; The use of Entropy Concept in College Teaching Ph. D. Thesis, Cornell University, Department of Education. Driver, R., and Oldham, V., (1985), A Constructivist Approach to Curriculum Development in Sciencie. Ph. D. Thesis Cornell University, Department of Education. Dunn, Bruce, R. (1987). Tentative Outline For a Phychophysiological Model of Cognitive Procceesing. Unpublished paper, Univerty of West Florida, Pensacola, Florida. Linn (1987). Establishing a Research Base for Science Education Challenges, Trends and Recommendations. Journal of Research in Science Teaching, 24 (3), 191 - 196. Novak, J. D. (en prensa). Learning of Science and the Science of Learning. Studies in Sciene Education. ----- (1982). Psichological and Epistemological Alternatives. In: Jean Piaget: Consensus and Controversy, Sohan Modgil (eds.), pp. 341-349. ----- (1977a). A Theory of Education, Cornell University Press. ----- (1977b). Alternative to Piagetian Psichology for Science and Mathematics Education, Science Education, 61 (4), 453-477. ----- (1961). An Approach to the Interpretation and Measurement of Problem Solving Ability, Science Education, 45 (2), 122 - 131. Skinner, B. F. (1938). The Behavior of Organisms: An Experimental Analysis, D. Apleton Century Co., Inc., London, New York). Wiener, N. (1948). Cybernetics, John Willey and Sons, New York.

195