Enseñar y aprender Ciencias: algunas reflexiones. Neus Sanmartí.

Actualizado: 11 abr

En esta publicación, intentamos un resumen de este artículo imprescindible, con la intención de facilitar la lectura a quienes se interesan por el tema, así como de facilitar la recuperación de ideas clave y la generación de citas para la argumentación teórica. Para una lectura completa, puede descargar una copia del documento en el siguiente link:

Enseñar y aprender Ciencias Algunas reflexiones. Neus Sanmartí
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RESUMEN

Introducción

Desafío para la Enseñanza de la Ciencia

Desafío para las instituciones educativas

Obstáculos

¿Qué ciencia enseñar?

¿Qué visiones existen sobre la naturaleza de la Ciencia?

Finalidades de la enseñanza científica

¿Qué transposición didáctica?

¿Cómo aprenden ciencia los estudiantes?

¿Qué visiones hay sobre cómo los estudiantes aprenden ciencias?

¿Qué características tienen las concepciones alternativas construidas por los estudiantes?

¿Qué factores influyen en el aprendizaje?



Simbología utilizada:

" " : cita literal.

< > : comentario nuestro.

( ) : notas al pie.


Introducción


Desafío para la Enseñanza de la Ciencia

"Dar respuesta a la nueva demanda social de una cultura científica generalizada para toda la población requiere una transformación radical de la escuela, muy especialmente de la Secundaria."

"Los modelos de enseñanza utilizados hasta ahora no sirven para que aprendan ciencias chicos y chicas desmotivados, provenientes de ambientes familiares poco estructurados y de niveles culturales bajos, para los que hasta hace poco este objetivo ni se planteaba. Y es en este contexto en el que se formulan nuevos problemas a los que la incipiente investigación en didáctica de las ciencias trata de dar respuestas."


Desafío para las instituciones educativas

Aunque la autora se enfoca principalmente en la enseñanza secundaria obligatoria, es posible reconocer ciertas acciones fundamentales que los docentes y centros de enseñanza en general, debemos realizar:

  • Seleccionar, organizar y secuenciar <objetivos de aprendizaje> (1)

  • Seleccionar, organizar y secuenciar actividades.

  • Seleccionar actividades de evaluación y de regulación para los estudiantes con dificultades o con posibilidades de ampliación.

< (1) la autora hace referencia a "contenidos y otros complementarios" debido probablemente a la costumbre generalizada de la administración escolar, de pensar la planificación en términos de temas y contenidos disciplinares, cuando son las capacidades y habilidades las que dan sentido a los objetivos de aprendizaje.>


Obstáculos

<La autora menciona una serie de circunstancias y condiciones que limitan la capacidad de instituciones y docentes para realizar adecuadamente las acciones fundamentales:>

  • "Todo profesor o profesora ha sido antes alumno, y tiende a reproducir los modelos de su sistema de enseñanza, aunque el contexto social y la tipología de alumnos escolarizados sean muy distintos."

  • Los recursos son limitados.

  • Faltan materiales didácticos aplicables.

  • El cambio en muchos casos, implica una verdadera reconversión laboral.

  • El tiempo dedicado a la enseñanza de las ciencias se ha reducido en el programa.

  • "Cualquier material didáctico necesita ser adaptado tanto a la realidad del alumnado y del centro como al propio estilo del enseñante, por lo que es necesario tomar decisiones continuamente."

  • "Cualquier toma de decisiones está condicionada por un marco teórico determinado, que en el campo de la enseñanza acostumbra a ser implícito."

¿Qué ciencia enseñar?

<La autora reconoce tres variables que influyen en la selección del tipo de ciencia que se quiere enseñar: >

"• Qué visión epistemológica subyace en el modelo didáctico seleccionado. Es decir, cuál es la concepción sobre qué es la ciencia y cómo ésta se ha generado a lo largo de la historia.

• Cuál es la finalidad del aprendizaje científico, por qué y para qué se debe enseñar ciencia.

• Qué características debe tener una ciencia escolar, que necesariamente no podrá ser idéntica a la ciencia de los científicos."


¿Qué visiones existen sobre la naturaleza de la Ciencia?

<La autora desarrolla una breve revisión de tres categorías en que se pueden agrupar las diferentes posiciones acerca de la naturaleza de la ciencia. De acuerdo con Duschl (1994) :>

  • "Los puntos de vista tradicionales: posiciones empíricas y lógicas que se fundamentan, por un lado, en la separación entre las observaciones y las teorías y, por otro, en el papel de la lógica en la justificación de las observaciones.

  • La Nueva Filosofía de la Ciencia: se cuestiona la relación entre la experimentación y la génesis de nuevas teorías científicas y, posteriormente, la racionalidad de la ciencia. <> El conocimiento científico está condicionado por las perspectivas teóricas de los que investigan o de la comunidad de investigadores. <Gran diversidad de aproximaciones>.<Se mencionan a Popper, Lakatos, Laudan como representantes más racionalistas; a Kuhn como ejemplo de tendencias que consideran que> los cambios son fruto básicamente de condicionamientos sociales <y a Feyerabend, como ejemplo de tendencias que consideran que> no hay ningún indicio de racionalidad ni ningún método en el progreso de la ciencia.

  • El giro cognitivo en la Nueva Filosofía de la Ciencia: <> intento de preservar y comprender la racionalidad de la ciencia (Duschl, 1994). Una teoría cognitiva de la ciencia es la que intenta explicar cómo los científicos utilizan sus capacidades cognitivas –percepción, control motor, memoria, imaginación y lenguaje– para, interactuando con el mundo, construir la ciencia moderna. <> se puede hablar de diversidad de representaciones o de modelos científicos y de herencia a través de la transmisión cultural de estas representaciones, cuya supervivencia o evolución también depende de factores sociales (Giere 1988).


"Las relaciones entre las teorías filosóficas y los métodos de enseñanza de las ciencias afectan principalmente a tres grandes temas de debate:

• La naturaleza del conocimiento científico y el papel de la teoría.

• La naturaleza del método científico y el papel de la experimentación.

Cómo se cambia y se pasa de una teoría, consensuada en un determinado momento histórico, a otra distinta. "

<Con respecto a los dos primeros, la autora reconoce mayor consenso hacia lo expresado por Driver et al. (1994) «el conocimiento científico es de naturaleza simbólica y negociado socialmente, y que los objetos de la ciencia no son los fenómenos de la naturaleza sino los constructos que la comunidad científica ha elaborado para interpretarla».

Con respecto al último, la autora reconoce falta de consenso y diversidad de interpretaciones.>


Finalidades de la enseñanza científica

<Se reconoce un amplio consenso acerca del valor de la educación científica para todas las personas y la sociedad en su conjunto. Al considerar la gran cantidad de conocimientos científicos disponibles, y la diversidad de situaciones en que es posible aplicarlos, se vuelve relevante priorizar y contextualizar los diferentes objetivos de la enseñanza, incluyendo aquellos de tipo conceptual, procedimental y actitudinal. La autora reconoce utilidad de distinguir entre currículos que enfatizan el aprendizaje de:>

  • a) Conceptos y teorías científicas: <se enfatiza en principios universales ampliamente reconocidos y demostrados, que> "posibilitan la construcción de una estructura de pensamiento que permite afrontar la comprensión de los fenómenos naturales". <La autora menciona dos problemas de interés en esta categoría>:

  • 1. "¿Los contenidos deben ser fundamentalmente descriptivos, o más bien abstractos?" El problema es que los aprendizajes abstractos son más deseables porque se puede aplicar a muchas situaciones diferentes, pero la investigación en didáctica ha mostrado que esta aplicación no se produce fácilmente.

  • 2. "¿Se debe enseñar conceptos relacionados con cada temática o conceptos generales, estructurantes o metadisciplinares?" La autora reconoce que desde los años 60 se ha intentado identificar grandes categorías de ideas, de gran poder explicativo, estructurantes del conocimiento científico, y que las críticas radican en la generalidad y abstracción que esto implica.

  • b) Los métodos de la ciencia: <se enfatiza el razonamiento lógico y su aplicación mediante un método científico estándar, a problemas que pudieran ser estudiados científicamente. Según la autora, las críticas a este enfoque pasan por las concepciones de los estudiantes, la capacidad de la experimentación de producir nuevos conocimientos, y la indivisibilidad de> "los contenidos conceptuales y procedimentales".

  • c) Las aplicaciones de la ciencia: "a partir de los años 80, este movimiento se ha extendido fuertemente y no sólo con el objetivo de motivar a todos los estudiantes y promover su alfabetización científica, sino también con el objetivo de que la ciencia escolar conecte con los problemas cotidianos y sirva para que los individuos puedan ser más autónomos en la toma de decisiones y capaces de participar democráticamente en la resolución de los problemas de la sociedad. Es el llamado conocimiento para la acción."

<> "...parafraseando a Ausubel dicen que el más importante factor para aprender es la actividad comprometida del que aprende con el material didáctico. Consíguelo y podrás enseñar por cualquier método (Campdell et al., 1994)."

<Los principales problemas que la autora señala con respecto a esta categoría son:>

1. Se requiere que coincidan "el uso de problemas socialmente relevantes para enseñar ciencias" y "el estudio coherente de una ciencia fundamental, de su estructura y sus métodos", lo cual no se cumple en la mayoría de los llamados currículos Ciencia-Tecnología-Sociedad.

2. Se basa en una visión empírica de la naturaleza de la ciencia; no tiene en cuenta que "los conceptos de la ciencia son invenciones, ni que las observaciones están condicionadas por las concepciones previas."


"En general, cada vez más se constata la necesidad de interrelacionar el marco teórico constructivista con los presupuestos del movimiento CTS."


¿Qué transposición didáctica?


"En el proceso de reelaboración o transposición intervienen diversos factores. Entre ellos se

pueden destacar:


  • La selección de aquello que se considera importante desde la ciencia de los expertos, que no hay que confundir con aquello que tradicionalmente se ha enseñado en las clases de ciencias.

  • Las teorías epistemológicas y psicológicas consideradas más válidas para explicar cómo promover el conocimiento científico en los estudiantes.

  • La edad de los estudiantes a los cuales va dirigida la selección de contenidos y, en consecuencia, las expectativas sobre lo que pueden llegar a entender.

  • Los condicionamientos sociales, es decir, las necesidades de formación derivadas del nivel industrial y económico de la sociedad donde está situada la escuela.

  • Los objetivos que se fija el mismo sistema educativo. En el momento actual, este factor está teniendo una influencia considerable en los modelos de transposición didáctica de la ESO, ya que al cambiar el objetivo de la enseñanza científica han variado también las consideraciones sobre lo que se considera básico. Así, por ejemplo, las perspectivas del tipo CTS, la educación ambiental o la educación para la salud, implican nuevas formas de afrontar el problema de la selección de contenidos."


¿Cómo aprenden ciencia los estudiantes?


¿Qué visiones hay sobre cómo los estudiantes aprenden ciencias?


"¿Cómo se sabe que se ha aprendido algo? Si aprender ya no se puede asimilar a saber repetir lo que dice el profesorado o el libro de texto, ¿cómo los enseñantes podemos valorar los resultados de nuestra acción?"

"Desde el punto de vista conductista, se dice que se ha aprendido algo cuando se observa que una persona realiza adecuadamente las operaciones o conductas esperadas.

Desde un punto de vista piagetiano, el desarrollo o aprendizaje se relaciona con la construcción de diferentes operaciones que se van integrando en la estructura cognitiva del individuo y dan lugar a los diferentes estadios evolutivos. Para Piaget se construye mentalmente y se expresa activamente, socialmente.

Desde la teoría de la actividad, muy relacionada con los planteamientos de Vigotsky, el aprendizaje se produce cuando el individuo ha construido su base de orientación consciente, es decir, cuando delante de una tarea (hacer algo o concebir una explicación) se sabe representar sus objetivos, anticipar y planificar un plan de actuación para resolverla, y se tienen crirerios para decidir si se está realizando bien o no. A diferencia de los puntos de vista piagetianos, desde aquí se construye socialmente y se expresa mentalmente.

Novak (1977) recogiendo el punto de vista de la teoría del aprendizaje asimilativo de Ausubel, distingue entre aprendizaje memorístico y aprendizaje significativo. El primero se demuestra cuando una persona sabe repetir algo verbalmente sin que necesariamente establezca relaciones con los otros conocimientos que tiene almacenados en su memoria. En cambio, el aprendizaje es significativo cuando se es capaz de establecer relaciones con los conceptos y proposiciones relevantes ya conocidas. Para Ausubel, se aprende cuando se almacena la nueva información de forma significativa, es decir, cuando se relaciona con algún aspecto ya existente en la estructura cognitiva de un individuo, que al mismo tiempo tiene que ser relevante.

Desde las teorías psicológicas cognitivistas relacionadas con las teorías de los llamados Modelos mentales, se considera que se ha aprendido cuando se ha modificado el modelo mental inicial de forma que en el modelo evolucionado se explicitan y articulan de forma particularizada las convenciones implícitas en el modelo inicial (Gutiérrez, 1995)."

<>

"La variedad de puntos de vista (y aún se podrían añadir otros) permite tomar conciencia de

la poca solidez de los puntos de vista intuitivos y simplistas sobre el aprendizaje científico.

Todas estas corrientes psicológicas, combinadas con los estudios neurobiológicos, tienen mucha importancia actualmente en la evolución de los modelos de enseñanza de las ciencias, y son, en buena parte, la causa de las diferencias entre ellos.

Sobre la función de las teorías, es bueno recoger la opinión de Claxton (1984):

La mejor teoría depende de lo que se quiera hacer. Cada uno de los diferentes enfoques nos muestra aspectos de una misma realidad.

Como no existe una teoría «óptima» quizá, para explicar un fenómeno, necesitamos diferentes teorías, aparentemente diferentes entre ellas... La física tuvo que debatir si el electrón era «realmente» una onda o una partícula antes de darse cuenta de que no era ninguna de las dos cosas. Las dos son una metáfora, una representación que contiene parte, pero no toda, de la conducta de los electrones en diferentes condiciones."


¿Qué características tienen las concepciones alternativas construidas por los estudiantes?

"Cualquier individuo desarrolla y utiliza modelos explicativos sobre la realidad que le rodea.

La génesis y la evolución de muchas de estas ideas se deben a un proceso natural, pero complejo, en el que son fundamentales las experiencias de cada uno, las interacciones sociales y las propias capacidades de razonamiento. Cuando estas ideas expresadas por los jóvenes (¡y por los adultos!) no se parecen a las aceptadas actualmente por la ciencia, suelen llamarse concepciones alternativas.


Las principales características que se atribuyen a las concepciones alternativas son :


a) Generalidad: "...una de las características que más sorprendió inicialmente ya que un mismo tipo de concepciones se encuentran en individuos de diferentes habilidades, géneros y culturas.

Los estudios realizados hasta ahora demuestran que no se encuentran habitualmente diferencias entre alumnos buenos y alumnos con problemas de aprendizaje. Igualmente se han encontrado pocas diferencias en relación al género. La variable cultural sólo es significativa cuando intervienen tradiciones, creencias o formas lingüísticas muy específicas como ocurre con algunas ideas sobre cosmología, o palabras usadas para hablar sobre el calor o el movimiento.

Todo ello conduce a considerar que, en la construcción de estas ideas tan generales, las formas de percibir y de organizar la información del aparato cognitivo humano deben tener algún tipo de influencia.


b) Persistencia: "...Así, licenciados en una área pueden expresar ideas alternativas cuando se refieren a un campo que hace tiempo que no enseñan. Como tampoco hay prácticamente diferencias entre las ideas expresadas por estudiantes de bachilleratos no científicos y alumnos de 12 años, a pesar de que los primeros hayan seguido más cursos de ciencias."


c) Estructuración: "...existen muchas líneas de trabajo distintas y muchas formas de aproximarse al intento de describir posibles estructuras que pudieran estar en la base del razonamiento que expresan las concepciones alternativas, aunque también hay los que opinan que no tiene sentido buscar indicios de coherencia"


d) Dependencia del contexto: "...Las concepciones alternativas se estudian cada vez más como un tipo de conocimiento cotidiano, con características y reglas de funcionamiento distintas de las que definen el conocimiento científico. Desde este punto de vista, las principales dificultades de los estudiantes en el aprendizaje científico residen precisamente en no diferenciar entre el carácter artificial de la ciencia y el carácter natural del conocimiento cotidiano.


En general, se rechaza la visión de las concepciones alternativas como unas ideas previas o primitivas, puesto que las ideas de sentido común y las teorías científicas no son comparables. Las primeras pueden también ser muy elaboradas y, sobre todo, son flexibles y permiten operar rápidamente. "


¿Qué factores influyen en el aprendizaje?

<>...en este apartado se propone el análisis de la influencia de:


a) La experiencia y las vivencias personales

<Se ha argumentado ampliamente en contra de visiones empiristas de la ciencia y el aprendizaje, que asignan demasiado valor a la experimentación en el aprendizaje científico.>

"...lo único que comprende el alumno es lo que ya sabía. Driver (1985) "

<El problema radica en la selección de información que nuestro sistema hace; ciertos aspectos del fenómeno serán seleccionados positivamente, mientras que otros si siquiera serán considerados, dependiendo de factores personales, sociales y culturales del observador.>

<No obstante, se debe reconocer la importancia de las prácticas experimentales, así como de las vivencias personales>; "Las teorías sólo tienen sentido cuando explican hechos, y estos hechos deben conocerse"; "Las experiencias personales son motor de la construcción de ideas, aunque sean alternativas".


".. para aprender ciencias, se deben enseñar otras maneras de mirar...Arcá et al (1990)"

<Para la autora, la actividad práctica no es sólo una fuente de datos, sino una oportunidad de que los estudiantes identifiquen otros aspectos del fenómeno que no estaban considerando, así como que reflexionen sobre sus propios procesos cognitivos.>



b) Las interacciones socio-culturales

<El contacto con otras formas de mirar, razonar y considerar un fenómeno, puede facilitar la apertura de los estudiantes a nuevas perspectivas. >

<El lenguaje se transforma en un instrumento mediador de aprendizajes "más decisivos", tanto en la construcción, como en la revisión y reconstrucción de las concepciones alternativas.>

<Para que una interacción social sea efectiva, debe ocurrir en la zona de desarrollo potencial de Vigotsky, mediada por un conflicto cognitivo que genere la necesidad de revisar y organizar el hacer y el pensar.>


"...si en una clase no existen diversidad de puntos de vista, deberían provocarse, porque si no se da esta condición no se puede aprender. Duschl (1995)"

<Al incorporar estas ideas a las prácticas escolares, >

"...se hace necesario enseñar a argumentar, a cooperar, a pactar..."

c) Las formas de razonamiento

<Existen factores biológicos y culturales que determinan las capacidades de procesar la información que nuestro sistema recoge.>

" Se podría afirmar que el ser humano, para poner orden en el caos de informaciones y de vivencias que recibe, pone en funcionamiento unas reglas de juego cognitivas que, a su vez, conducen al desarrollo de estructuras culturales. Estas reglas de juego o estrategias cognitivas son las que condicionan las maneras de mirar, las maneras de relacionar, las maneras de organizar las entradas que provienen del mundo de la cultura y del mundo de las sensaciones. "

d) Las variables afectivas

"En la realización de actividades no sólo se tienen en cuenta

las ideas y los procedimientos sino también

los sentimientos,

la imagen que cada persona tiene de sí misma,

cómo piensa que la ven los otros,

el grado de autoestima,

los valores personales,

la motivación,

los intereses, etc.

Estas variables parece que son especialmente significativas cuando se ha de explicar por qué no todos los estudiantes aprenden igualmente."

parece que sólo los valores son capaces de estabilizar la mente humana y es bien sabido que la actitud con la que una persona afronta el estudio de una determinada temática es una variable muy importante en relación al éxito del aprendizaje. Nogués (1987)

"En general, los estudios sobre la relación entre las creencias, las actitudes y la motivación y el aprendizaje de las ciencias son más descriptivos que interpretativos. Algunos de los aspectos del campo afectivo que se considera que más influyen son:


• Las creencias que se tienen sobre la mejor manera de aprender ciencias. Se ha hablado mucho sobre las preferencias de los estudiantes sobre los distintos estilos de enseñanza, la mayoría de las cuales reflejan un complejo sistema de creencias personales. Por ejemplo, muchos jóvenes no valoran la importancia de la reflexión sobre las propias maneras de pensar y de realizar las tareas, y prefieren que sea el profesorado quien les indique qué han de memorizar, qué hacen bien y qué hacen mal. Tal como señalan Martín y Kempa (1991), también se pueden encontrar preferencias por estilos de trabajo que promueven la curiosidad o el trabajo en equipo o, por el contrario, la presentación sistemática de las nuevas informaciones o la competitividad. Según como se relaciona el sistema de enseñanza del profesorado con las creencias del alumnado, los resultados de aprendizaje pueden ser muy distintos.


• Las actitudes hacia la ciencia o hacia su aprendizaje. Ésta es una de las variables más estudiadas, ya que tradicionalmente se ha considerado que muchos estudiantes fracasan debido a imágenes negativas que se han creado. Muy a menudo, los estudiantes tienen la percepción de que aprender ciencias es aprender un gran número de palabras nuevas y sus definiciones o fórmulas, para aplicarlas en la resolución de problemas, lo cual no tiene ningún interés para ellos. También es muy importante la imagen de la ciencia como algo difícil, que sólo está al alcance de pocos alumnos.


• Las actitudes científicas, como pueden ser el deseo de conocer y de comprender, de plantearse preguntas, de buscar datos e interpretarlos, de querer verificar las interpretaciones, etc. También se incluyen en este apartado actitudes como la perseverancia, la honestidad, el escepticismo, la autodisciplina, el antiautoritarismo, etc.


• Las creencias sobre la utilidad del aprendizaje científico. En general, el contenido de las clases de ciencias se percibe como algo que tiene poco que ver con la realidad cotidiana y que sólo sirve si se quiere continuar estudiando. En muchos casos, ello da lugar a una falta de motivación e interés hacia el trabajo, especialmente si va acompañado de dificultades en la comprensión de los contenidos enseñados.


• El grado de confianza en la propia capacidad para aprender. Los fracasos continuos de muchos estudiantes les hacen creer que no son capaces de aprender. Cuando esto sucede, no se esfuerzan ni en el análisis de la información que reciben ni en la realización de las tareas propuestas, por lo que la probabilidad de aprender significativamente es muy baja


Parece demostrado que el sistema de creencias de un individuo en relación al aprendizaje científico es como un prerrequisito que, si no es positivo, lo hace imposible, y habitualmente se considera como uno de los indicadores esenciales para valorar la calidad de una educación científica


<Este artículo se continuará en un nuevo post de la sección ¿Cómo enseñar Ciencias?>














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