Antologia - Pablo Valdes Castro

PEDAGOGÍA DE LAS CIENCIAS NATURALES. PRESENTACIÓN. El aprendizaje de las ciencias ha constituido una preocupación permanente, a nivel mundial, durante los últimos cincuenta años. Así lo atestiguan los diferentes modelos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias desarrollados durante las pasadas décadas y la amplia investigación realizada sobre múltiples aspectos: tratamiento de conceptos, resolución de problemas, trabajos prácticos. Pese a ello, la enseñanza de las ciencias de la naturaleza en la educación general se encuentra hoy ante una situación francamente contradictoria. Por una parte, se intensifica la conexión de dichas ciencias con el resto de los ámbitos de la vida material y espiritual de la sociedad y crece la repercusión de sus resultados sobre el medioambiente, lo que avala la importancia cada vez mayor que tiene su estudio. Por otra parte, el contenido de ellas apenas ha sido modificado en las últimas décadas, al tiempo que aumenta la insatisfacción por los resultados que se obtienen durante su enseñanza, decrece el interés de los alumnos de preuniversitario por su estudio y disminuye la proporción de los que las eligen como profesión. Lo anterior define la problemática esencial que, junto a otras esferas de influencia, debe enfrentar la pedagogía de las ciencias de la naturaleza en nuestros días, lo que a su vez condiciona las futuras estrategias de investigación en este campo. La presente recopilación, destinada a ser un material de estudio básico para el curso de Pedagogía de las Ciencias Naturales, pretende, a la vez, contribuir a conformar una visión renovada de la educación en ciencias de la naturaleza. Se abordan, de modo general, cuestiones actuales de la enseñanza de las ciencias, tales como: ¿Por qué es necesaria una renovación de la educación científica en la actualidad?, ¿Cuáles son las tendencias actuales en la enseñanza de las ciencias? ¿Qué visiones distorsionadas de la ciencia y la actividad científica tenemos y transmitimos? ¿Cómo convertir los habituales ejercicios de lápiz y papel en problemas de interés? ¿Cuál es el papel de la actividad experimental en la educación científica? ¿Cuáles debieran ser las funciones de la evaluación? Esperamos que la reflexión sobre éstas y otras cuestiones examinadas en la recopilación, ayude a perfilar las investigaciones en el campo de la Pedagogía de las Ciencias Naturales. Dr. Pablo Valdés Castro Culiacán, Mayo de 2006

Contenido. 1. Gil, D., Sifredo C., Valdés P., Vilches A., 2005. ¿Cuál es la importancia de la educación científica en la sociedad actual? En: Gil D. y otros (edits.). ¿Cómo promover el interés por la cultura científica? Una propuesta didáctica fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15 a 18 años, p. 15-28 (OREALC/UNESCO-Santiago). Pág. 1. 2. Valdés P., Valdés R. y Macedo B., 2001. Transformaciones en la educación científica a comienzos del siglo XXI. Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales. N° 15, p. 95-115 (España). Pág. 15. 3. Gil, D. y Valdés, P. 1996. Tendencias actuales en el proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias. En: Gil, D. et al., Temas Escogidos de Didáctica de la Física, p. 1-20. (Edit. Pueblo y Educación: La Habana). Pág. 30. 4. Fernández I., Gil D., Valdés P. Vilches A., 2005. ¿Qué visiones de la ciencia y la actividad científica tenemos y transmitimos? En: Gil D. y otros (edits.). ¿Cómo promover el interés por la cultura científica? Una propuesta didáctica fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15 a 18 años, p. 29-62 (OREALC/UNESCO-Santiago). Pág. 49. 5. Carrascosa J., Gil D. y Valdés P. 2004. El problema de las concepciones alternativas, hoy. Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales. N° 18, 41-63 (España). Pág. 83. 6. Martínez-Torrregrosa J. y Sifredo C. ¿Cómo convertir los problemas de lápiz y papel en auténticos desafíos de interés? En: Gil D. y otros (edits.). ¿Cómo promover el interés por la cultura científica? Una propuesta didáctica fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15 a 18 años, p. 103-121 (OREALC/UNESCO-Santiago). Pág. 99. 7. Furió C., Payá J. y Valdés P., 2005 ¿Cuál es el papel del trabajo experimental en la educación científica? En: Gil D. y otros (edits.). ¿Cómo promover el interés por la cultura científica? Una propuesta didáctica fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15 a 18 años, p. 81-102 (OREALC/UNESCO-Santiago). Pág. 113. 8. Valdés P. y Sifredo C. 2006. Educación científica y tecnologías de la información y las comunicaciones. Publicación especial para el IV Congreso Internacional Didáctica de las Ciencias, La Habana Cuba. Edit. Educación Cubana. Pág. 133. 9. Valdés P. 2006. Una aproximación a la orientación CTS en la educación media. (Trabajo especialmente preparado para esta Antología). Pág. 152. 10. Valdés P., Valdés R., Guisasola J., Santos T., 2002. Implicaciones de las relaciones ciencia-tecnología en la educación científica. Revista Iberoamericana de Educación, N° 28, enero-abril 2002. Pág. 158. 11. Gil, D. y Valdés, P. 1996. La evaluación en la enseñanza/aprendizaje de las ciencias. En: Gil, D. et al., Temas Escogidos de Didáctica de la Física, p. 89-101 (Edit. Pueblo y Educación: La Habana). Pág. 177.

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Capítulo 1¿Cuál es la importancia de la educación

científica en la sociedad actual?

Daniel Gil Pérez, Carlos Sifredo, Pablo Valdés y Amparo Vilches

ALGUNAS CUESTIONES QUE SE ABORDAN EN ESTE CAPÍTULO• ¿Qué razones pueden avalar la necesidad de una educación científica para todos los

ciudadanos y ciudadanas?

• ¿Qué entender por alfabetización científica? ¿Qué añade dicha expresión a la deeducación científica?

• ¿Es posible proporcionar a la generalidad de la ciudadanía una formación científicaque resulte realmente útil?

• ¿Puede una formación científica general, no especializada, contribuir a hacer posi-ble la participación de las ciudadanas y ciudadanos en la toma fundamentada dedecisiones en torno a los problemas a los que debe enfrentarse la humanidad?

• Si se orienta la educación científica para lograr una alfabetización básica de laciudadanía, ¿no se perjudicará la preparación de los futuros científicos que nuestrassociedades precisan?

EXPRESIONES CLAVEAlfabetización científica y tecnológica; ciencia como parte de la cultura; inmersión en

una cultura científica; interés hacia la ciencia y su aprendizaje; participación ciudadanaen la toma de decisiones; relaciones ciencia-tecnología-sociedad (CTS).

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P R I M E R A P A R T E / ¿ P O R Q U É E S N E C E S A R I A U N A R E N O V A C I Ó N D E L A E D U C A C I Ó N C I E N T Í F I C A ?

INTRODUCCIÓNCualquier intento de mejora fundamentada de la educación científica ha de comenzar

considerando a quién y por qué proporcionar una educación científica. Son cuestionescomo éstas las que nos proponemos abordar y plantear a los lectores en este capítulo.

Sugerimos, pues, comenzar reflexionando acerca de la necesidad, o no, de una educa-ción científica como elemento básico de la formación ciudadana:

Propuesta de trabajo

¿Qué razones pueden avalar la necesidad de una educación científica

para todos los ciudadanos y ciudadanas?

Las propuestas actuales a favor de una alfabetización científica para todos los ciuda-danos y ciudadanas van más allá de la tradicional importancia concedida –más verbal quereal– a la educación científica y tecnológica, para hacer posible el desarrollo futuro. Esaeducación científica se ha convertido, en opinión de los expertos, en una exigencia ur-gente, en un factor esencial del desarrollo de las personas y de los pueblos, también acorto plazo.

Así se afirma, por ejemplo, en los National Science Education Standards, auspiciadospor el National Research Council (1996), en cuya primera página podemos leer: “En unmundo repleto de productos de la indagación científica, la alfabetización científica se haconvertido en una necesidad para todos: todos necesitamos utilizar la información cientí-fica para realizar opciones que se plantean cada día; todos necesitamos ser capaces deimplicarnos en discusiones públicas acerca de asuntos importantes que se relacionan conla ciencia y la tecnología; y todos merecemos compartir la emoción y la realización perso-nal que puede producir la comprensión del mundo natural”. No es extraño, por ello, que sehaya llegado a establecer una analogía entre la alfabetización básica iniciada el siglopasado y el actual movimiento de alfabetización científica y tecnológica (Fourez, 1997).

Más recientemente, en la Conferencia Mundial sobre la Ciencia para el siglo XXI, aus-piciada por la UNESCO y el Consejo Internacional para la Ciencia, se declaraba: “Para queun país esté en condiciones de atender a las necesidades fundamentales de su población,la enseñanza de las ciencias y la tecnología es un imperativo estratégico. Como parte deesa educación científica y tecnológica, los estudiantes deberían aprender a resolver pro-blemas concretos y a atender a las necesidades de la sociedad, utilizando sus competen-cias y conocimientos científicos y tecnológicos”. Y se añade: “Hoy más que nunca esnecesario fomentar y difundir la alfabetización científica en todas las culturas y en todoslos sectores de la sociedad, a fin de mejorar la participación de los ciudadanos en laadopción de decisiones relativas a la aplicación de los nuevos conocimientos” (Declara-ción de Budapest, 1999).

La importancia concedida a la alfabetización científica de todas las personas ha sidotambién puesta de manifiesto en gran número de investigaciones, publicaciones, congre-sos y encuentros que, bajo el lema de “Ciencia para Todos”, se vienen realizando (Bybee yDeBoer, 1994; Bybee, 1997; Marco, 2000). De hecho, en numerosos países se están lle-vando a cabo reformas educativas que contemplan la alfabetización científica y tecnoló-gica como una de sus principales finalidades.

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C A P Í T U L O 1 / ¿ C U Á L E S L A I M P O R TA N C I A D E L A E D U C A C I Ó N C I E N T Í F I C A E N L A S O C I E D A D A C T U A L ?

El reconocimiento de esta creciente importancia concedida a la educación científicaexige el estudio detenido de cómo lograr dicho objetivo y, muy en particularmente, decuáles son los obstáculos que se oponen a su consecución. En efecto, la investigación endidáctica de las ciencias ha mostrado reiteradamente el grave fracaso escolar, así como lafalta de interés e incluso rechazo que generan las materias científicas (Simpson et al.,1994; Giordan, 1997; Furió y Vilches, 1997).

Nos encontramos, pues, frente a un amplio reconocimiento de la necesidad de unaalfabetización científica, expresión, como hemos visto en los párrafos anteriores, am-pliamente utilizada en la actualidad y en cuyo significado conviene detenerse.

¿QUÉ ENTENDER POR ALFABETIZACIÓN CIENTÍFICA?En efecto, el concepto de alfabetización científica, hoy en boga, cuenta ya con una

tradición que se remonta, al menos, a finales de los años cincuenta (DeBoer, 2000). Peroes, sin duda, durante la última década cuando esa expresión ha adquirido categoría deeslogan amplia y repetidamente utilizado por los investigadores, diseñadores de currícu-los y profesores de ciencias (Bybee, 1997). Ello debe saludarse, resalta Bybee, como ex-presión de un amplio movimiento educativo que se reconoce y moviliza tras el símbolo“alfabetización científica”. Pero comporta, al propio tiempo, el peligro de una ambigüe-dad que permite a cada cual atribuirle distintos significados y explica las dificultadespara lograr un consenso acerca de hacia dónde y cómo avanzar en su consecución.

De hecho, desde 1995, revistas como el Journal of Research in Science Teaching hanpublicado editoriales con llamamientos para la realización de contribuciones que permitanplantear propuestas coherentes en este campo de investigación e innovación educativas.


¿Por qué hablar de alfabetización científica? ¿Qué añade dicha expresión

a la de educación científica?

Bybee sugiere acercarse al concepto aceptando su carácter de metáfora. Ello permite,de entrada, rechazar la simplificación inapropiada del concepto a su significado literal:una alfabetización científica, aunque ha de incluir el manejo del vocabulario científico,no debe limitarse a esa definición funcional. Concebir la alfabetización científica comouna metáfora permite, pues, enriquecer el contenido que damos a los términos. Y obliga,al mismo tiempo, a su clarificación.

Podemos señalar, por ejemplo, que la idea de alfabetización sugiere unos objetivosbásicos para todos los estudiantes, que convierten a la educación científica en parte deuna educación general. El desarrollo de cualquier programa de educación científica, indicaBybee, debiera comenzar con propósitos correspondientes a una educación general. Másaún, hablar de alfabetización científica, de ciencia para todos, supone pensar en un mis-mo currículo básico para todos los estudiantes, como proponen, por ejemplo, los NationalScience Curriculum Standards (National Research Council, 1996) y requiere estrategiasque eviten las repercusiones de las desigualdades sociales en el ámbito educativo (Bybeey DeBoer, 1994; Baker, 1998; Marchesi, 2000).

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Pero, ¿cuál debería ser ese currículo científico básico para todos los ciudadanos? Mar-co (2000) señala ciertos elementos comunes en las diversas propuestas que ha generadoeste amplio movimiento de alfabetización científica:

• Alfabetización científica práctica, que permita utilizar los conocimientos en la vidadiaria con el fin de mejorar las condiciones de vida, el conocimiento de nosotrosmismos, etc.

• Alfabetización científica cívica, para que todas las personas puedan intervenir so-cialmente, con criterio científico, en decisiones políticas.

• Alfabetización científica cultural, relacionada con los niveles de la naturaleza de laciencia, con el significado de la ciencia y la tecnología y su incidencia en la confi-guración social.

Por su parte, Reid y Hodson (1993) proponen que una educación dirigida hacia unacultura científica básica debería contener:

• Conocimientos de la ciencia –ciertos hechos, conceptos y teorías.

• Aplicaciones del conocimiento científico –el uso de dicho conocimiento en situacio-nes reales y simuladas.

• Habilidades y tácticas de la ciencia –familiarización con los procedimientos de laciencia y el uso de aparatos e instrumentos.

• Resolución de problemas –aplicación de habilidades, tácticas y conocimientos cien-tíficos a investigaciones reales.

• Interacción con la tecnología –resolución de problemas prácticos, enfatización cien-tífica, estética, económica y social y aspectos utilitarios de las posibles soluciones.

• Cuestiones socio-económico-políticas y ético-morales en la ciencia y la tecnología.

• Historia y desarrollo de la ciencia y la tecnología.

• Estudio de la naturaleza de la ciencia y la práctica científica –consideraciones filo-sóficas y sociológicas centradas en los métodos científicos, el papel y estatus de lateoría científica y las actividades de la comunidad científica.

Para ir más allá de un manejo superficial del concepto de alfabetización científica,Bybee (1997) propone distinguir ciertos grados en la misma que denomina, respectiva-mente, “analfabetismo”, alfabetización “nominal”, “funcional”, “conceptual y procedi-mental” y, por último, “multidimensional”. Nos detendremos en el significado que da aesta última.

La alfabetización científico-tecnológica multidimensional, señala Bybee, “se extiendemás allá del vocabulario, de los esquemas conceptuales y de los métodos procedimenta-les, para incluir otras dimensiones de la ciencia: debemos ayudar a los estudiantes adesarrollar perspectivas de la ciencia y la tecnología que incluyan la historia de las ideascientíficas, la naturaleza de la ciencia y la tecnología y el papel de ambas en la vidapersonal y social. Éste es el nivel multidimensional de la alfabetización científica (…) Losestudiantes deberían alcanzar una cierta comprensión y apreciación global de la ciencia yla tecnología como empresas que han sido y continúan siendo parte de la cultura”.

Podemos apreciar, pues, una convergencia básica de distintos autores en la necesidadde ir más allá de la habitual transmisión de conocimientos científicos, de incluir unaaproximación a la naturaleza de la ciencia y a la práctica científica y, sobre todo, de poner

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énfasis en las relaciones ciencia-tecnología-sociedad (CTS), con vistas a favorecer la par-ticipación ciudadana en la toma fundamentada de decisiones (Aikenhead, 1985).

Se trata de aspectos sobre los que tendremos oportunidad de profundizar a lo largo delos capítulos del libro. Antes es preciso detenerse en analizar la argumentación de algu-nos autores que han venido a poner en duda la conveniencia e incluso la posibilidad deque la generalidad de los ciudadanos y ciudadanas adquieran una formación científicarealmente útil.

ALFABETIZACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA:¿NECESIDAD O MITO IRREALIZABLE?

La posibilidad y conveniencia de educar científicamente al conjunto de la poblaciónha sido cuestionada por algunos autores (Atkin y Helms, 1993; Shamos, 1995; Fensham2002a y 2002b), en trabajos bien documentados que pretenden “sacudir aparentes evi-dencias”, como sería, en su opinión, la necesidad de alfabetizar científicamente a toda lapoblación, algo que Shamos califica de auténtico mito en su libro The Myth Of ScientificLiteracy (Shamos, 1995). Conviene, pues, prestar atención a los argumentos críticos deestos autores y analizar más cuidadosamente las razones que justifican las propuestas de“Ciencia para Todos”.


¿Es posible proporcionar a la generalidad de la ciudadanía una formación

científica que resulte realmente útil?

En opinión de Fensham (2002b), el movimiento ciencia para todos y las primerasdiscusiones sobre la alfabetización científica se basaban en dos ideas preconcebidas. Laprimera, que denomina tesis pragmática, considera que, dado que las sociedades se vencada vez más influidas por las ideas y productos de la ciencia y, sobre todo, de la tecno-logía, los futuros ciudadanos se desenvolverán mejor si adquieren una base de conoci-mientos científicos. La segunda, o tesis democrática, supone que la alfabetización científicapermite a los ciudadanos participar en las decisiones que las sociedades deben adoptar entorno a problemas sociocientificos y sociotecnológicos cada vez más complejos.

Pero la tesis pragmática, afirma Fensham, no tiene en cuenta el hecho de que lamayoría de los productos tecnológicos están concebidos para que los usuarios no tenganninguna necesidad de conocer los principios científicos en los que se basan para poderutilizarlos. Hay que reconocer que ésta es una crítica fundamentada: nadie puede desen-volverse hoy sin saber leer y escribir o sin dominar las operaciones matemáticas mássimples, pero millones de ciudadanos, incluidas eminentes personalidades, en cualquiersociedad, reconocen su falta de conocimientos científicos, sin que ello haya limitado paranada su vida práctica. La analogía entre alfabetización básica y alfabetización científica,concluían ya por ello Atkin y Helms (1993), no se sostiene.

Por lo que respecta a la tesis democrática, pensar que una sociedad científicamentealfabetizada está en mejor situación para actuar racionalmente frente a los problemassocio-científicos, constituye, según Fensham, una ilusión que ignora la complejidad de

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los conceptos científicos implicados, como sucede, por ejemplo, con el calentamientoglobal. Es absolutamente irrealista, añade, creer que este nivel de conocimientos puedaser adquirido, ni siquiera en las mejores escuelas. Un hecho clarificador a ese respecto esel resultado de una encuesta financiada por la American Association for the Advancementof Sciences (AAAS), que consistió en pedir a un centenar de eminentes científicos dedistintas disciplinas que enumeraran los conocimientos científicos que deberían impartir-se en los años de escolarización obligatoria para garantizar una adecuada alfabetizacióncientífica de los niños y niñas norteamericanos. El número total de aspectos a cubrir,señala Fensham, desafía el entendimiento y resulta superior a la suma de todos los cono-cimientos actualmente impartidos a los estudiantes de élite que se preparan como futuroscientíficos.

Argumentos como éstos son los que llevan a autores como Shamos, Fensham, etc., aconsiderar la alfabetización científica como un mito irrealizable, causante, además, de undespilfarro de recursos. ¿Debemos, pues, renunciar a la idea de una educación científicabásica para todos? No es ése nuestro planteamiento, pero críticas como las de Fenshamobligan, a quienes concebimos la alfabetización científica como una componente esencialde las humanidades, a profundizar en las razones que recomiendan que la educación cien-tífica y tecnológica forme parte de una cultura general para toda la ciudadanía, sin darlosimplemente por sentado como algo obvio.

CONTRIBUCIÓN DE LA ALFABETIZACIÓN CIENTÍFICA A LAFORMACIÓN CIUDADANA

Nos proponemos en este apartado considerar con cierta atención qué puede realmenteaportar la educación científica y tecnológica a la formación ciudadana.


¿Puede una formación científica general, no especializada, hacer posible la

participación de las ciudadanas y ciudadanos en la toma fundamentada de

decisiones en torno a los problemas a los que debe enfrentarse la humanidad?

Como hemos señalado, numerosas investigaciones, proyectos educativos como losNational Science Education Standards (National Research Council, 1996) y conferenciasinternacionales como la Conferencia Mundial sobre la Ciencia para el siglo XXI (Declara-ción de Budapest, 1999), ponen el acento en la necesidad de una formación científica quepermita a la ciudadanía participar en la toma de decisiones, en asuntos que se relacionancon la ciencia y la tecnología.

Este argumento “democrático” es, quizás, el más ampliamente utilizado por quienesreclaman la alfabetización científica y tecnológica como una componente básica de laeducación ciudadana (Fourez, 1997; Bybee, 1997; DeBoer, 2000; Marco, 2000…). Y estambién el que autores como Fensham (2002a y 2002b) cuestionan más directa y explíci-tamente, argumentando, como hemos visto, que el conocimiento científico, susceptiblede orientar la toma de decisiones, exige una profundización que sólo es accesible a losespecialistas. Analizaremos, pues, sus argumentos, que no son, en absoluto, triviales, y

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que, en su opinión y en la de otros autores en quienes se apoyan, cuestionarían laspropuestas de educación científica para todos.

Intentaremos mostrar, sin embargo, que esa participación, en la toma fundamentadade decisiones, precisa de los ciudadanos, más que un nivel de conocimientos muy elevado,la vinculación de un mínimo de conocimientos específicos, perfectamente accesible a laciudadanía, con planteamientos globales y consideraciones éticas que no exigen especia-lización alguna. Más concretamente, intentaremos mostrar que la posesión de profundosconocimientos específicos, como los que tienen los especialistas en un campo determina-do, no garantiza la adopción de decisiones adecuadas, sino que se necesitan enfoques quecontemplen los problemas en una perspectiva más amplia, analizando las posibles repercu-siones a medio y largo plazo, tanto en el campo considerado como en otros. Y eso es algoa lo que pueden contribuir personas que no sean especialistas, con perspectivas e intere-ses más amplios, siempre que posean un mínimo de conocimientos científicos específicossobre la problemática estudiada, sin los cuales resulta imposible comprender las opcionesen juego y participar en la adopción de decisiones fundamentadas. Esperamos responder,de este modo, a los argumentos de quienes consideran la alfabetización científica delconjunto de la ciudadanía un mito irrealizable y, por tanto, sin verdadero interés.

Analizaremos para ello, como ejemplo paradigmático, el problema creado por los ferti-lizantes químicos y pesticidas que, a partir de la Segunda Guerra Mundial, produjeron unaverdadera revolución agrícola, incrementando notablemente la producción. Recordemosque la utilización de productos de síntesis para combatir los insectos, plagas, malezas yhongos aumentó la productividad en un período en el que un notable crecimiento de lapoblación mundial lo exigía. Y recordemos igualmente que, algunos años después, la Co-misión Mundial del Medio Ambiente y del Desarrollo (1988) advertía que su exceso consti-tuye una amenaza para la salud humana, provocando desde malformaciones congénitashasta cáncer, y siendo auténticos venenos para peces, mamíferos y pájaros. Por ello dichassustancias, que se acumulan en los tejidos de los seres vivos, han llegado a ser denomina-das, junto con otras igualmente tóxicas, “Contaminantes Orgánicos Persistentes” (COP).

Este envenenamiento del planeta por los productos químicos de síntesis, y en particu-lar por el DDT, ya había sido denunciado a finales de los años cincuenta por Rachel Carson(1980) en su libro Primavera silenciosa (título que hace referencia a la desaparición de lospájaros), en el que daba abundantes y contrastadas pruebas de los efectos nocivos delDDT, lo que no impidió que fuera violentamente criticada y sufriera un acoso muy duro porparte de la industria química, los políticos y numerosos científicos, que negaron valor asus pruebas y le acusaron de estar contra un progreso que permitía dar de comer a unapoblación creciente y salvar así muchas vidas humanas. Sin embargo, apenas diez añosmás tarde se reconoció que el DDT era realmente un peligroso veneno y se prohibió suutilización en el mundo rico, aunque, desgraciadamente, se siguió utilizando en los paí-ses en desarrollo.

Lo que nos interesa destacar aquí es que la batalla contra el DDT fue dada por cientí-ficos como Rachel Carson en confluencia con grupos ciudadanos que fueron sensibles a susllamadas de atención y argumentos. De hecho, Rachel Carson es hoy recordada como“madre del movimiento ecologista”, por la enorme influencia que tuvo su libro en elsurgimiento de grupos activistas que reivindicaban la necesidad de la protección del me-dio ambiente, así como en los orígenes del denominado movimiento CTS. Sin la acción deestos grupos de ciudadanos y ciudadanas con capacidad para comprender los argumentosde Carson, la prohibición se hubiera producido mucho más tarde, con efectos aún más

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devastadores. Conviene, pues, llamar la atención sobre la influencia de estos “activistasilustrados” y su indudable participación en la toma de decisiones, al hacer suyos losargumentos de Carson y exigir controles rigurosos de los efectos del DDT, que acabaronconvenciendo a la comunidad científica y, posteriormente, a los legisladores, obligando asu prohibición. Y conviene señalar también que muchos científicos, con un nivel de cono-cimientos sin duda muy superior al de esos ciudadanos, no supieron o no quisieron ver,inicialmente, los peligros asociados al uso de plaguicidas.

Podemos mencionar casos similares, como por ejemplo entre otros, los relacionadoscon la construcción de las centrales nucleares y el almacenamiento de los residuos radiac-tivos; el uso de los “freones” (compuestos fluorclorocarbonados), destructores de la capade ozono; el incremento del efecto invernadero, debido fundamentalmente a la crecienteemisión de CO2, que amenaza con un cambio climático global de consecuencias devasta-doras; los alimentos manipulados genéticamente, etc.

Conviene detenerse mínimamente en el ejemplo de los alimentos transgénicos, queestá suscitando hoy los debates más encendidos y que puede ilustrar perfectamente elpapel de la ciudadanía en la toma de decisiones. También en este terreno las cosas empe-zaron planteándose como algo positivo que, entre otras ventajas, podría reducir el uso depesticidas y herbicidas y convertirse en “la solución definitiva para los problemas delhambre en el mundo”. Algo que, además, abría enormes posibilidades en el campo de lasalud, para el tratamiento o curación de enfermedades incurables con los conocimientos ytécnicas actuales. Así, en 1998, el director general de una de las más fuertes y conocidasempresas de organismos manipulados genéticamente (OGM) y alimentos derivados, en laasamblea anual de la Organización de la Industria de la Biotecnología, afirmó que “dealgún modo, vamos a tener que resolver cómo abastecer de alimentos a una demanda queduplica la actual, sabiendo que es imposible doblar la superficie cultivable. Y es imposi-ble, igualmente, aumentar la productividad usando las tecnologías actuales, sin creargraves problemas a la sostenibilidad de la agricultura (...) La biotecnología representauna solución potencialmente sostenible al problema de la alimentación” (Vilches y GilPérez, 2003).

Pero no todos han estado de acuerdo con una visión tan optimista, y muy prontosurgieron las preocupaciones por sus posibles riesgos para el medio ambiente, para lasalud humana, para el futuro de la agricultura, etc. Una vez más, señalaron los críticos, sepretende proceder a una aplicación apresurada de tecnologías cuyas repercusiones no hansido suficientemente investigadas, sin tener garantías razonables de que no apareceránefectos nocivos… como ocurrió con los plaguicidas, que también fueron saludados como“la solución definitiva” al problema del hambre y de muchas enfermedades infecciosas.

Nos encontramos, pues, con un amplio debate abierto, con estudios inacabados yresultados parciales contrapuestos (muchos de ellos presentados por las propias empresasproductoras). Esas discrepancias entre los propios científicos son esgrimidas en ocasionescomo argumento para cuestionar la participación de la ciudadanía en un debate “en el queni siquiera los científicos, con conocimientos muy superiores, se ponen de acuerdo”. Perocabe insistir, una vez más, en que la toma de decisiones no puede basarse exclusivamenteen argumentos científicos específicos. Por el contrario, las preocupaciones que despiertala utilización de estos productos, y las dudas a cerca de sus repercusiones, recomiendanque los ciudadanos y ciudadanas tengan la oportunidad de participar en el debate y exigiruna estricta aplicación del principio de prudencia. Ello no cuestiona, desde luego, eldesarrollo de la investigación ni en este ni en ningún otro campo, pero se opone a la

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aplicación apresurada, sin suficientes garantías, de los nuevos productos, por el afán delbeneficio a corto plazo. Es absolutamente lógico, pues, que haya surgido un significativomovimiento de rechazo entre los consumidores, apoyado por un amplio sector de la comu-nidad científica, hacia la comercialización precipitada y poco transparente de estos ali-mentos manipulados genéticamente. Cabe señalar que este rechazo está dando notablesfrutos, como la firma en Montreal del Protocolo de Bioseguridad en febrero de 2000 por130 países, a pesar de las enormes dificultades previas y presiones de los países produc-tores de organismos modificados genéticamente. Dicho protocolo, enmarcado en el Con-venio sobre Seguridad Biológica de la ONU, supone un paso importante en la legislacióninternacional (aunque todavía no plenamente consolidado, por la falta de firmas como lade EEUU), puesto que obliga a demostrar la seguridad antes de comercializar los productos,evitando así que se repitan los graves errores del pasado.

Debemos insistir en que esta participación de la ciudadanía en la toma de decisiones,que se traduce, en general, en evitar la aplicación apresurada de innovaciones de las quese desconocen las consecuencias a medio y largo plazo, no supone ninguna rémora para eldesarrollo de la investigación, ni para la introducción de innovaciones para las que exis-tan razonables garantías de seguridad. De hecho, la opinión pública no se opone, porejemplo, a la investigación con células madre embrionarias. Muy al contrario, está apoyan-do a la mayoría de la comunidad científica que reclama se levante la prohibición introdu-cida en algunos países, debido a la presión de grupos ideológicos fundamentalistas.

En definitiva, la participación ciudadana en la toma de decisiones es hoy un hechopositivo, una garantía de aplicación del principio de precaución, que se apoya en unacreciente sensibilidad social frente a las implicaciones del desarrollo tecnocientífico quepuedan comportar riesgos para las personas o el medio ambiente. Dicha participación,hemos de insistir, reclama un mínimo de formación científica que haga posible la com-prensión de los problemas y de las opciones –que se pueden y se deben expresar con unlenguaje accesible– y no ha de verse rechazada con el argumento de que problemas comoel cambio climático o la manipulación genética sean de una gran complejidad. Natural-mente se precisan estudios científicos rigurosos, pero tampoco ellos, por si solos, bastanpara adoptar decisiones adecuadas, puesto que, a menudo, la dificultad estriba, antes queen la falta de conocimientos, en la ausencia de un planteamiento global que evalúe losriesgos y contemple las posibles consecuencias a medio y largo plazo. Muy ilustrativo aeste respecto puede ser el enfoque dado a las catástrofes anunciadas, como la provocadapor el hundimiento de petroleros como el Exxon Valdez, Erika, Prestige... que se intentapresentar como “accidentes” (Vilches y Gil Pérez, 2003).

Todo ello constituye un argumento decisivo a favor de una alfabetización científicadel conjunto de la ciudadanía, cuya necesidad aparece cada vez con más claridad ante lasituación de auténtica “emergencia planetaria” (Bybee, 1991) que estamos viviendo. Así,en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo, celebrada enRío de Janeiro en 1992 y conocida como Primera Cumbre de la Tierra, se reclamó unadecidida acción de los educadores para que los ciudadanos y ciudadanas adquieran unacorrecta percepción de cuál es esa situación y puedan participar en la toma de decisionesfundamentadas (Edwards et al., 2001; Gil-Pérez et al., 2003; Vilches y Gil-Pérez, 2003).Como señalan Hicks y Holden (1995), si los estudiantes han de llegar a ser ciudadanos yciudadanas responsables, es preciso que les proporcionemos ocasiones para analizar losproblemas globales que caracterizan esa situación de emergencia planetaria y considerarlas posibles soluciones.

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Así pues, la alfabetización científica no sólo no constituye un “mito irrealizable”(Shamos, 1995), sino que se impone como una dimensión esencial de la cultura ciudada-na. Cabe señalar, por otra parte, que la reivindicación de esta dimensión no es el fruto de“una idea preconcebida” aceptada acríticamente, como afirma Fensham (2002a y 2002b).Muy al contrario, el prejuicio ha sido y sigue siendo que “la mayoría de la población esincapaz de acceder a los conocimientos científicos, que exigen un alto nivel cognitivo”,lo que implica, obviamente, reservarlos a una pequeña élite. El rechazo de la alfabetiza-ción científica recuerda así la sistemática resistencia histórica de los privilegiados a laextensión de la cultura y a la generalización de la educación (Gil Pérez y Vilches, 2001).Y su reivindicación forma parte de la batalla de las fuerzas progresistas por vencer dichasresistencias, que constituyen el verdadero prejuicio acrítico. Podemos recordar a esterespecto la frase del gran científico francés Paul Langevin, quien en 1926 escribía: “Enreconocimiento del papel jugado por la ciencia en la liberación de los espíritus y la con-firmación de los derechos del hombre, el movimiento revolucionario hace un esfuerzoconsiderable para introducir la enseñanza de las ciencias en la cultura general y conformaresas humanidades modernas que aún no hemos logrado establecer”. Sin embargo, no pare-ce que ese reconocimiento se haya generalizado después de todos estos años. Como seña-lábamos al principio del capítulo, son numerosas las investigaciones que señalan la faltade interés del alumnado hacia los estudios científicos. Podríamos preguntarnos si en rea-lidad no es de esperar ese desinterés frente al estudio de una actividad tan racional ycompleja como la ciencia.


¿Hasta qué punto puede interesar a los adolescentes el estudio de campos como,

por ejemplo, la mecánica? ¿Acaso no se trata de materias abstractas, puramente

formales, que constituyen cuerpos de conocimientos cerrados dogmáticos?

Las acusaciones de dogmatismo, de abstracción formalista carente de significatividad,etc., pueden considerarse justas si se refieren a la forma en que la enseñanza presentahabitualmente esas materias. Pero, ¿cómo aceptar que el desarrollo de la mecánica, o decualquier otro campo de la ciencia, constituya una materia abstracta, puramente formal?Basta asomarse a la historia de las ciencias para darse cuenta del carácter de verdaderaaventura, de lucha apasionada y apasionante por la libertad de pensamiento –en la que nohan faltado ni persecuciones ni condenas– que el desarrollo científico ha tenido.

La recuperación de esos aspectos históricos y de relación ciencia-tecnología-sociedad-ambiente (CTSA), sin dejar de lado los problemas que han jugado un papel central en elcuestionamiento de dogmatismos y en la defensa de la libertad de investigación y pensa-miento, puede contribuir a devolver al aprendizaje de las ciencias la vitalidad y relevanciadel propio desarrollo científico. Los debates en torno al heliocentrismo, el evolucionismo,la síntesis orgánica, el origen de la vida... constituyen ejemplos relevantes.

Pero el aprendizaje de las ciencias puede y debe ser también una aventura potenciado-ra del espíritu crítico en un sentido más profundo: la aventura que supone enfrentarse aproblemas abiertos, participar en la construcción tentativa de soluciones... la aventura,en definitiva, de hacer ciencia. El problema es que la naturaleza de la ciencia aparece

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distorsionada en la educación científica, incluso universitaria. Ello plantea la necesidadde superación de visiones deformadas y empobrecidas de la ciencia y la tecnología, social-mente aceptadas, que afectan al propio profesorado.

Dedicaremos el segundo capítulo a cuestionar dichas visiones deformadas, pero antes,para terminar este capítulo, discutiremos otra de las razones esgrimidas en contra de laidea de alfabetización científica del conjunto de la población.

ALFABETIZACIÓN CIENTÍFICA VERSUS PREPARACIÓN DEFUTUROS CIENTÍFICOS

Antes de dar por válida la idea de una alfabetización científica del conjunto de laciudadanía, conviene reflexionar en torno a los posibles efectos negativos de esta orien-tación sobre la preparación de futuros científicos.


Si se orienta la educación científica para lograr una alfabetización

básica de la ciudadanía, ¿hasta qué punto no se perjudicará la

preparación de los futuros científicos que nuestras sociedades precisan?

Una tesis comúnmente aceptada por los diseñadores de currículos y los profesores deciencias es que la educación científica ha estado orientada hasta aquí para preparar a losestudiantes como si todos pretendieran llegar a ser especialistas en biología, física o quími-ca. Por ello -se afirma- los currículos planteaban, como objetivos prioritarios, que los estu-diantes supieran, fundamentalmente, los conceptos, principios y leyes de esas disciplinas.

Dicha orientación habría de modificarse –se explica– a causa de que la educacióncientífica se plantea ahora como parte de una educación general para todos los futurosciudadanos y ciudadanas. Ello es lo que justifica, se argumenta, el énfasis de las nuevaspropuestas curriculares en los aspectos sociales y personales, puesto que se trata deayudar a la gran mayoría de la población a tomar conciencia de las complejas relacionesciencia y sociedad, para permitirles participar en la toma de decisiones y, en definitiva, aconsiderar la ciencia como parte de la cultura de nuestro tiempo.

Esta apuesta por una educación científica orientada a la formación ciudadana, en vezde a la preparación de futuros científicos, genera resistencias en numerosos profesores,quienes argumentan, legítimamente, que la sociedad necesita científicos y tecnólogosque han de formarse y ser adecuadamente seleccionados desde los primeros estadios.

En ambas actitudes –tanto la que defiende la alfabetización científica para todoscomo la que prioriza la formación de futuros científicos– se aprecia claramente una mismaaceptación de la contraposición entre dichos objetivos. Pero es preciso denunciar la fala-cia de esta contraposición entre ambas orientaciones curriculares y de los argumentos quesupuestamente la avalan.

Cabe insistir, en primer lugar, que una educación científica como la practicada hastaaquí, tanto en la secundaria como en la misma universidad, centrada casi exclusivamente

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en los aspectos conceptuales, es igualmente criticable como preparación de futuros cien-tíficos. Esta orientación transmite una visión deformada y empobrecida de la actividadcientífica, que no sólo contribuye a una imagen pública de la ciencia como algo ajeno einasequible –cuando no directamente rechazable–, sino que está haciendo disminuir drás-ticamente el interés de los jóvenes por dedicarse a la misma (Matthews, 1991; Solbes yVilches, 1997).

Ya hemos señalado que dedicaremos el siguiente capítulo a analizar dichas deforma-ciones, estudiando sus consecuencias y la forma de superarlas. Aquí terminaremos insis-tiendo en que esta enseñanza centrada en los aspectos conceptuales, supuestamenteorientada a la formación de futuros científicos, dificulta, paradójicamente, el aprendizajeconceptual. En efecto, la investigación en didáctica de las ciencias está mostrando que“los estudiantes desarrollan mejor su comprensión conceptual y aprenden más acerca dela naturaleza de la ciencia cuando participan en investigaciones científicas, con tal deque haya suficientes oportunidades y apoyo para la reflexión” (Hodson, 1992). Dicho conotras palabras, lo que la investigación está mostrando es que la comprensión significativade los conceptos exige superar el reduccionismo conceptual y plantear el aprendizaje de lasciencias como una actividad, próxima a la investigación científica, que integre los aspec-tos conceptuales, procedimentales y actitudinales.

Tras la idea de alfabetización científica no debe verse, pues, una “desviación” o “rebaja”para hacer asequible la ciencia a la generalidad de los ciudadanos, sino una reorientaciónde la enseñanza absolutamente necesaria también para los futuros científicos; necesariapara modificar la imagen deformada de la ciencia hoy socialmente aceptada y luchar con-tra los movimientos anticiencia que se derivan; necesaria incluso, insistimos, para hacerposible una adquisición significativa de los conceptos.

De ninguna forma puede aceptarse, pues, que el habitual reduccionismo conceptualconstituya una exigencia de la preparación de futuros científicos, contraponiéndola a lasnecesidades de la alfabetización científica de los ciudadanos y ciudadanas. La mejor for-mación científica inicial que puede recibir un futuro científico coincide con la orientacióna dar a la alfabetización científica del conjunto de la ciudadanía. Esta convergencia semuestra de una forma todavía más clara cuando se analizan con algún detalle las propuestasde alfabetización científica y tecnológica (Bybee, 1997). La tesis básica de Bybee -coinci-dente, en lo esencial, con numerosos autores- es que dicha alfabetización exige, precisa-mente, la inmersión de los estudiantes en una cultura científica. El conjunto de este libroestá destinado a presentar con algún detalle qué entendemos por esa inmersión.

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NOTA:Este capítulo ha sido preparado a partir de los siguientes artículos:

GIL-PÉREZ, D. y VILCHES, A. (2001). Una alfabetización científica para el siglo XXI. Obstáculos ypropuestas de actuación. Investigación en la Escuela, 43, pp.27-37.

GIL-PÉREZ, D. y VILCHES, A. (2004). La contribución de la ciencia a la cultura ciudadana. Culturay Educación (en prensa).

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TRANSFORMACIONES EN LA EDUCACIÓN CIENTÍFICA A COMIENZOS DEL SIGLO XXI Pablo Valdés y Rolando Valdés. Instituto Superior Pedagógico “Enrique José Varona”. Cuba. Beatriz Macedo. UNESCO, Oficina Regional de Chile.

RESUMEN El objetivo principal de este trabajo es mostrar la necesidad de realizar transformaciones en la educación científica, a fin de tener en cuenta la creciente influencia de la ciencia y la tecnología en la vida del ciudadano común y la cultura. Se examinan algunas ideas básicas de la didáctica de las ciencias para llevar a cabo dichas transformaciones. Palabras claves: educación científica, alfabetización científico-tecnológica, orientación CTS, investigación científica, proceso de enseñanza/aprendizaje.

ABSTRACT The main purpose of this work is to show the need for the remodelling of science education in order to take into account the growing influence of science and technology in citizens' practical life and culture. Some basic ideas to produce this transformation are introduced. Keywords: scientific education, scientific and technological literacy, STS orientation, scientific inquiry, teaching/learning process.

INTRODUCCIÓN. En todos los sistemas educativos se llevan a cabo modificaciones curriculares de menor o mayor envergadura cada cierto tiempo. Ello está determinado por la obligación de adecuar los resultados de la enseñanza (conocimientos, procedimientos, actitudes…) a las exigencias de la sociedad, y también por el desarrollo alcanzado en las concepciones que se tienen acerca del proceso de enseñanza-aprendizaje. Pero hoy la necesidad de efectuar profundos cambios en la educación y, especialmente en la educación científica, adquiere singular importancia. Nos encontramos ante una revolución que, originada por el creciente desarrollo de la ciencia y la tecnología, habría que catalogar más allá de científico-tecnológica, de cultural, pues trasciende, y de modo sustancial, a las más diversas esferas de la vida material y espiritual de la sociedad. En evidente contraste con ello, y pese a que en los últimos años se ha llegado a cierto consenso acerca de determinadas direcciones en las que ha de reorientarse la educación científica (véase, por ejemplo, Nieda y Macedo 1997, Valdés y Valdés 1999b, Gil et al 1999), en muchos currículos de ciencia, y sobre todo en la práctica de su enseñanza, continúan prevaleciendo ideas y comportamientos muy similares a los de hace más de tres décadas.

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Es preciso señalar, además, la trascendencia que para los países de América Latina, y en general del Sur, tiene tomar conciencia de la situación anterior y actuar en consecuencia. La brecha entre desarrollados y subdesarrollados tiende a ampliarse cada vez más, lo que hace que el desarrollo científico-tecnológico, unido al actual proceso de globalización, plantee retos sin precedentes a nuestros países. En ese contexto, una educación científico-técnológica de calidad, orientada hacia la capacidad para -con relativa autonomía- recepcionar, transformar, generar y utilizar los conocimientos en respuesta a las necesidades y demandas de nuestros países, adquiere máxima prioridad (Núñez 1999, UNESCO-Montevideo 1999). El presente trabajo pretende contribuir a fundamentar y estimular las necesarias transformaciones en la educación científica. Primero examinaremos los factores que obligan a tales transformaciones y luego algunas ideas básicas de la didáctica de las ciencias, sobre las cuales parece haber consenso, para llevarlas a cabo. 1. FACTORES QUE DETERMINAN LA NECESIDAD DE TRANSFORMAR EN PROFUNDIDAD LA EDUCACIÓN CIENTÍFICA. Pudiéramos resumir dichos factores en dos: 1) los insuficientes resultados en el aprendizaje de las ciencias obtenidos durante las pasadas décadas y 2) el cambio sociocultural, con base en el desarrollo de la ciencia y la tecnología, al que asistimos en la actualidad. A continuación comentamos ambos aspectos. 1.1. Insuficientes resultados en el aprendizaje de las ciencias durante las pasadas décadas. La insatisfacción por la calidad de los aprendizajes en la enseñanza de las ciencias ha sido una constante, a nivel mundial, durante las pasadas cuatro décadas. Así lo reflejan los diversos modelos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias elaborados a partir de los años 60: aprendizaje por descubrimiento, transmisión recepción significativa de conocimientos, cambio conceptual, aprendizaje como investigación dirigida, integración jerárquica de conocimientos (Ausubel, Novak y Hanesian 1983, Gil 1993, Pozo y Gómez 1998). También lo refleja la abundante investigación realizada sobre múltiples aspectos de la enseñanza de las ciencias (Gabel 1994, Fraser y Tobin 1998, Perales y Cañal 2000): tratamiento de conceptos, resolución de problemas, realización de trabajos prácticos, evaluación, etc. Pero a pesar de los esfuerzos realizados, la educación científica en la escuela primaria, secundaria y la formación de docentes, continúa atravesando por serias dificultades en muchos países. Ello ha sido constatado en diversos estudios, como el “Análisis Comparado de los currículos de Biología, Física y Química en Iberoamérica” (Cavodeassi y García-Sípido 1992), el “Diagnóstico sobre la Formación Inicial y Permanente del Profesorado de Ciencias y Matemática en los Países Iberoamericanos” (García-Sípido et al 1994) y otros. Es considerable el número de estudiantes que luego de la enseñanza recibida no domina los conceptos básicos, no adquiere las habilidades intelectuales que se esperaban o no manifiesta una actitud crítica durante el análisis de las cuestiones examinadas, muchos ni siquiera se sienten motivados por el estudio de las ciencias. Es preciso reconocer, además, que tanto la enseñanza de las ciencias como las evaluaciones de sus resultados, han estado focalizados en el aprendizaje de determinado sistema de

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conocimientos y de ciertas habilidades específicas asumidos como estándares durante décadas. Es más, lo que fundamentalmente ha impulsado la elaboración de diferentes modelos de enseñanza-aprendizaje ha sido la búsqueda de métodos y formas de trabajo para hacer más eficiente el aprendizaje de conocimientos. En cambio, a la reelaboración de los objetivos y el contenido de la educación científica, de tal modo que correspondan mejor a las exigencias de la sociedad, se le ha prestado menor atención. En la actualidad, sin embargo, la situación se ha modificado, el problema de que los estudiantes no aprenden determinados conocimientos y habilidades ha pasado a formar parte de otro más general: no adquieren los conocimientos, la experiencia y los modos de pensar y comportarse que resultan imprescindibles en la sociedad contemporánea, inmersa en un profundo cambio sociocultural. Examinaremos, pues, algunos aspectos de dicho cambio. 1.2. Cambio sociocultural, con base en el desarrollo científico-tecnológico, que caracteriza nuestra época. En el siglo que recién ha concluido, la ciencia y la tecnología han influido más en los seres humanos y en nuestro planeta que en todo su desarrollo anterior, y es de esperar que esta influencia crezca en los próximos años. Ellas han contribuido a eliminar o tratar diversas enfermedades; elevar la esperanza de vida de las personas en algunos países; desarrollar el transporte y los medios de información y comunicación; aprovechar mejor los recursos alimenticios y energéticos; extender la educación a mayor número de personas y, en general, a mejorar la calidad de vida de muchas personas. Por otra parte, es imposible desconocer los riesgos que para la biosfera y la sociedad entrañan determinados resultados del desarrollo científico-tecnológico, y las funciones de opresión y dominación asociadas en ciertos casos a dicho desarrollo, en particular: el crecimiento desmedido del consumo de energía, con el consiguiente agotamiento de las fuentes convencionales; el deterioro del medio ambiente; el acentuamiento de la desigual distribución de las riquezas en el mundo; la aparición y el empleo de medios de destrucción masiva; la monopolización por los países altamente industrializados de importantes recursos de difusión de la información y la cultura. Se requiere, por tanto, de un nuevo contrato de la ciencia y la tecnología con la sociedad (UNESCO-Montevideo 1999), que solo será posible si todos los ciudadanos y ciudadanas poseen una cultura científico-tecnológica que les permita comprender y administrar la vida cotidiana con responsabilidad y participar activamente en la búsqueda de soluciones a múltiples problemas del desarrollo social. En este sentido, durante la pasada década han sido numerosos los llamamientos de diversos organismos, conferencias y líderes políticos, para que toda la población del planeta, y en particular los educadores, tomemos conciencia de los grandes problemas y desafíos a los que se enfrenta la humanidad. Estos llamamientos adquirieron singular relevancia en la Conferencia sobre Medio Ambiente y Desarrollo (Naciones Unidas 1992) y en la Conferencia Mundial sobre la Ciencia para el Siglo XXI (UNESCO-ISCU 1999). Cabe tener en cuenta, no obstante, que para el acceso de la población mundial a esa cultura científica que se reclama, es indispensable garantizar primero, el derecho de todos los ciudadanos y todas las sociedades a la educación, compromiso asumido en la Conferencia Mundial de Educación para Todos, celebrada en 1990, y ratificado diez años después en el Foro Mundial de Educación (UNESCO et al 2000). Por su parte, dentro de los propios límites de la ciencia también están teniendo lugar importantes modificaciones: en los objetos que estudia, en sus métodos y formas de trabajo,

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en la relaciones entre sus diferentes ramas, en su conexión con la tecnología. Hoy es imposible desconocer, por ejemplo, que la mayor parte de la ciencia que se hace responde a prioridades tecnológicas y se apoya en la tecnología (Núñez 1999, Bybee 2000); que el centro de atención de las ciencias de la naturaleza se ha desplazado de la física a las ciencias de la vida (Howes y Hilborn 2000); o que las nuevas tecnologías, y especialmente las computadoras, han introducido importantes modificaciones en los métodos y formas de trabajo de la ciencia (Valdés y Valdés 1994). A continuación precisamos aquellos aspectos del cambio sociocultural apuntado que, en nuestra opinión, tienen excepcional importancia para la educación científica: • La colosal influencia de la ciencia y de la tecnología en la situación del mundo y en la

vida del ciudadano común (Núñez 1999, UNESCO-ICSU 1999, Brown et. al 2000, Gil et al 2000, Bybee 2000). Ella abarca, desde los denominados problemas globales de la humanidad, hasta los recursos tecnológicos de que hacemos uso cotidianamente, en el trabajo, la casa o durante la recreación.

• La extensión en muchos países de la obligatoriedad de la educación, y de los que estudian

ciencia, hasta edades superiores. Y con ello, el cambio que supone pasar de enseñar ciencia a pocos, a enseñarla a una mayoría, caracterizada por una gran diversidad cultural y de motivaciones (Pozo y Gómez 1999).

• El creciente papel desempeñado por los medios de información y comunicación en la

divulgación de los adelantos científico-tecnológicos y sus repercusiones sociales (UNESCO-ISCU 1999), lo que, entre otras cosas, posibilita el acceso de grandes mayorías a un conocimiento actualizado y, a la vez, conduce a modificar las funciones de la clase y del maestro (Pozo y Gómez 1999, Del Carmen 20001).

• Los cambios ocurridos en las características de la actividad científico-investigadora y la

extensión de los modos de pensar y actuar de la ciencia y la tecnología a las más diversas esferas de la sociedad (Núñez 1999, Valdés y Valdés 1999a).

• El surgimiento de nuevas ramas de la ciencia y la tecnología, el cambio de lugar que

dentro de estas ocupan sus ramas tradicionales (Física, Química, Biología…) y el acentuamiento de la tendencia integradora entre ellas (Hurd 1997, Núñez 1999, González A., 1999).

Ante el panorama anterior, no es de extrañar que la “alfabetización científica” sea considerada una condición esencial para el desarrollo (UNESCO 1994, Nieda y Macedo 1997, Gil 1998, UNESCO-ISCU 1999...), un requisito indispensable para la participación de los ciudadanos en la producción material y espiritual y en la toma fundamentada de decisiones. En la actualidad son diversas las revistas sobre educación científica, varios los monográficos y muy numerosos los artículos, en los que, bajo diversas denominaciones, se debate dicho tema (Lee 1997, Cross 1999, Gil y Vilches 2001…). Aunque es en los últimos años que el término “alfabetización científica” ha adquirido categoría de consigna, él ha sido empleado desde finales de los 50s para manifestar la aspiración de familiarizar con la ciencia a parte de la población general (DeBoer 2000). Dicha aspiración, si bien expresada de otro modo, ha sido la de algunos filósofos y científicos

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incluso desde hace varios siglos (Hurd 1997). La propia introducción de las materias de ciencia en la educación general, y las actualizaciones que desde entonces se han realizado en ellas, han tenido similar pretensión. Sin embargo, es necesario comprender que la intención expresada en el término “alfabetización científica” tiene en la actualidad un contenido diferente, al menos en tres sentidos. En primer lugar, se trata de una alfabetización científica de todos y no exclusivamente de una parte de la población. En segundo lugar, se ve en ella un requisito indispensable, sobre todo, para la participación activa de los ciudadanos y ciudadanas en la vida pública, y no meramente para continuar estudios de ciencia. En tercer lugar, ella presupone una “alfabetización” que capacite a las personas no solo para entender y analizar críticamente el mundo -natural y creado por el hombre- sino además, que lo prepare para transformarlo, para llevar a cabo innovaciones que den respuesta a las necesidades y demandas de nuestras sociedades. En particular, este último aspecto es tenido en cuenta en la expresión “alfabetización tecnológica”, hoy también ampliamente utilizada (véase, por ejemplo, Acevedo 1995, Barnett 1995, International Technology Education Association 2000, Bybee 2000). Se trata, en realidad, de una alfabetización científico-tecnológica de todos. Se requiere, de este modo, elaborar una nueva visión de la educación científica, centrando la atención, sobre todo, en la revisión de sus objetivos y contenido, a fin de ponerla en una mejor correspondencia con el actual contexto sociocultural. En el próximo apartado pasaremos revista a algunas ideas básicas con que cuenta la didáctica de las ciencias para enfrentar esta tarea. 2. IDEAS BÁSICAS DE LA DIDÁCTICA PARA LLEVAR A CABO LAS NECESARIAS TRANSFORMACIONES EN LA EDUCACIÓN CIENTÍFICA. La didáctica de las ciencias dispone en nuestros días de un sistema de conocimientos, ideas y experiencias, teóricamente fundamentado. Sintetizaremos en tres las ideas básicas en las que, desde nuestro punto de vista, pueden apoyarse las mencionadas transformaciones (Valdés y Valdés 1999b): 1) orientación sociocultural de la educación científica; 2) reflejo en el proceso de enseñanza-aprendizaje de aspectos esenciales de la actividad científico-investigadora contemporánea y 3) atención especial a características fundamentales de la actividad psíquica humana durante la organización del proceso de enseñanza-aprendizaje. A continuación, en apretado resumen exponemos cada una de estas ideas. Queremos aclarar, sin embargo, que aunque las consideramos en apartados diferentes, ellas están íntimamente relacionadas entre sí, forman un todo coherente. 2.1. Orientación sociocultural de la educación científica. Nos parece importante destacar al menos cuatro elementos en dicha orientación: Atención a la naturaleza social de la ciencia. Hasta ahora en la enseñanza de las ciencias ha predominado un enfoque centrado en determinados conocimientos, como ya hemos señalado, y en la concepción de “el método científico” como una serie de pasos que pueden conducir con seguridad a ese conocimiento. No obstante, esta situación ha comenzado a cambiar. En parte debido al desarrollo de la filosofía y de la didáctica de las ciencias, pero sobre todo, a causa de una circunstancia ya mencionada: la palpable implicación de la ciencia y la tecnología en la situación del mundo y en la vida cotidiana de la sociedad. Entre muchos

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científicos, educadores y ciudadanos en general, se ha ido formando una nueva visión de lo que es y representa la ciencia, en la que destaca su naturaleza social: su condicionamiento económico, político, cultural y, a su vez, la repercusión de ella en estos ámbitos, así como su estrecha relación con la tecnología. Los poderes político y militar, la gestión empresarial, los medios de comunicación masiva, descansan hoy, sin lugar a dudas para muchos, sobre pilares científicos y tecnológicos (Núñez 1999). Esta nueva visión ha sido considerada en la orientación educativa Ciencia/Tecnología/Sociedad (CTS), la cual, si bien se hizo notar en las publicaciones relativas a la enseñanza de las ciencias desde los años 80s (Membiela 1995), no ha conducido en la práctica a los resultados que se esperaba. Y ello, entre otras, por las siguientes razones: la persistencia entre los profesores de una imagen deformada de la ciencia (Solbes y Vilches 1995, Fernández 2000); la resistencia al cambio en los libros de texto (Del Carmen 2001); la falta de preparación de los diseñadores de currículos en cuestiones de historia y filosofía (Gardner 1994); el énfasis que hacen las pruebas de ingreso a subsiguientes niveles de educación y las comprobaciones externas, en los conocimientos y habilidades habituales. En relación con esto último digamos, por ejemplo, que en las dos primeras encuestas de matemática y ciencias, llevadas a cabo por la International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA) en los años 70s y 80s, estuvieron ausentes las cuestiones CTS. Por su parte, aunque en el tercer estudio de la IEA (TIMSS 95) se incluyó el bloque “razonamiento y utilidad social en ciencia y tecnología”, si se tienen en cuenta el número de ítems y el tiempo dedicado a este bloque, puede concluirse que su mayor parte estuvo dedicado a la comprobación de los contenidos comunes de ciencia (Fensham y Harlen 1999). Los estudios CTS han conducido a una incuestionable conclusión, la cual queremos resaltar: si la ciencia y la tecnología son actividades sociales, condicionadas por factores económicos, políticos, culturales y, a su vez, con profundas repercusiones en esas esferas, entonces ellas han de ser enseñadas y aprendidas como tales, y no como ha sido habitual hasta ahora, centrando la atención, casi exclusivamente, en conocimientos y habilidades “académicas”. b) Necesidad de considerar en la educación científica todas las dimensiones de la cultura. Desde hace varias décadas la didáctica ha precisado las dimensiones de la cultura que deben ser objeto de atención en la educación (véase, por ejemplo, Lerner y Skatkin 1978): conocimientos sobre el mundo y los modos de proceder; experiencia en la realización de acciones (plasmada en hábitos y habilidades); experiencia en la actividad investigadora, creadora (expresada en la preparación para enfrentar nuevos problemas); relación emocional-valorativa hacia el mundo (la cual condiciona la actitud de las personas y su sistema de valores). Durante la pasada década, las reformas curriculares de diversos países también han hecho énfasis en la necesidad de tener en cuenta, además de los contenidos conceptuales, los metodológicos y axiológicos (Martín E. 1998, Quiroz R. 1998,...). La ciencia, como cualquier otra rama de la cultura, está integrada no solo por conocimientos y habilidades, sino además, por determinada experiencia en la actividad investigadora, creadora, y por ciertas actitudes y valores, lo cual es olvidado en la educación científica con mucha frecuencia. A la adquisición por los estudiantes de cierta experiencia en la actividad investigadora dedicaremos un apartado, y por eso no nos detendremos ahora en ese aspecto. En relación con las actitudes y valores como componentes de la actividad científica, apuntaremos lo siguiente. Considerar durante la educación científica la naturaleza social de la ciencia, los intereses económicos y políticos que la condicionan, así como las implicaciones

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éticas y para el medioambiente de sus resultados, conduce a tomar partido acerca de dichas cuestiones y, por consiguiente, a formar importantes actitudes y valores en los estudiantes. c)Atención a la unidad de saberes y dimensiones que representa la cultura. El desarrollo de la ciencia, y de la cultura en general, es una permanente búsqueda de unidad tras la diversidad. En cierto sentido pudiera decirse que cultura es la unidad de la diversidad creada por el hombre (Valdés y Valdés 1999b). Formar esa unidad solo es posible, estructurando la educación alrededor de problemas, conceptos, ideas, métodos, formas de trabajo y actitudes generales, que trasciendan a una disciplina dada y propicien la conexión de diversas ramas de la cultura entre sí (Ciencias, Tecnología, Humanidades….). Ejemplos de tales problemas son (Brown et al 2000, Gil et al 2000): los relativos al deterioro del medio ambiente; el crecimiento desmedido del consumo de energía; problemas éticos derivados de la utilización de algunos resultados de la ciencia y la tecnología. Ejemplos de conceptos e ideas generales (National Research Council 1996, International Technology Education Association 2000): los conceptos de sistema, cambio (en sus diferentes acepciones de proceso, evolución y transformación), control y diseño; las ideas de unidad de la diversidad, de dependencia entre las propiedades y funciones de los sistemas y la estructura de ellos. Ejemplos de actitudes distintivas de la actividad científica (Valdés y Valdés 1999a, Gil y Vilches 2001): el cuestionamiento constante y la profundización más allá de la apariencia de las cosas, la búsqueda de unidad y coherencia en los resultados de los estudios realizados, los esfuerzos por aportar resultados concretos y elaborar productos terminados, útiles a la sociedad. d) Reflejo de las relaciones entre las diferentes ramas de la ciencia y de esta con la tecnología. Para contribuir a formar a través de la educación científica esa unidad que representa la cultura y que hemos subrayado en el punto anterior, resulta fundamental, naturalmente, comenzar por reflejar las relaciones de las diferentes ramas de la ciencia entre sí, y de esta con la tecnología. A la primera cuestión se le ha prestado cierta atención en la enseñanza de las ciencias, en cambio, las interacciones entre la ciencia y la tecnología ha sido una cuestión prácticamente olvidada, o al menos considerada desde una perspectiva ingenua: “la tecnología es ciencia aplicada” (De Vries 1996, Acevedo 1998). Por su parte, la orientación educativa CTS, en cuya propia denominación se subrayan las relaciones de tres elementos, ciencia, tecnología y sociedad, ha centrado su atención en las repercusiones de la ciencia y la tecnología en la sociedad, y apenas ha tenido en cuenta las relaciones de las primeras entre sí. Muchos currículos de orientación CTS toman los productos “científico-tecnológicos” ya dados y examinan los efectos producidos por ellos en la sociedad, con lo cual dejan de lado las relaciones C-T, los aspectos internos de la investigación e innovación (Gardner 1994). Este proceder refuerza la popular imagen de que la ciencia y la tecnología son indistinguibles entre sí, una misma cosa. No obstante, semejante imagen, global, pero al mismo tiempo superficial, en que ellas se ven como algo indiferenciado, no es a la que aspira la educación científica. La formación de una visión unitaria portadora de elevada cultura, supone diferenciar inicialmente las partes y luego establecer las conexiones entre ellas. La tecnología, la ciencia y las relaciones entre ellas, han evolucionado a lo largo de la historia. Sus relaciones han dependido de la época histórica y de la situación concreta de que se trata (Gardner 1994). Así, la tecnología (o, para algunos, la técnica) no necesitó durante milenios de la ciencia, se basaba principalmente en la experiencia práctica acumulada, fue fundamentalmente en el siglo XIX que comenzó a apoyarse en ella. A su vez, el enorme progreso experimentado por la ciencia a partir del siglo XVII se debió, en buena medida, al

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desarrollo de ciertos instrumentos tecnológicos (telescopios, microscopios, numerosos instrumentos de medición, etc.). En la actualidad, las relaciones entre ciencia y tecnología son muy complejas. En primer lugar, la mayoría de los productos tecnológicos están formados por una combinación de elementos, algunos de los cuales han sido desarrollados basándose en la experiencia, sin apoyo en la ciencia, en tanto que otros lo han sido apoyados en ella (De Vries 1996). Por otra parte, en ciertos campos, como la electrónica, la biotecnología, la ciencia e ingeniería de materiales y otros, se hace difícil distinguir las contribuciones de la ciencia y de la tecnología; además, en estos campos algunos científicos hacen tecnología, mientras que algunos tecnólogos funcionan como científicos. Al propio tiempo, continúa existiendo un numeroso grupo de personas, cuyo propósito es profundizar en el conocimiento de los sistemas y procesos del mundo y reflejar dicho conocimiento en publicaciones (“científicos”), y otro grupo, también numeroso, cuya finalidad es diseñar y construir sistemas y procesos que funcionen del modo más eficiente posible y plasmar sus resultados en patentes (“tecnólogos”) (Acevedo 1998). Una auténtica educación científica debe superar las imágenes, por un lado, de tecnología como ciencia aplicada, y por otro, de ciencia y tecnología como actividades indistinguibles entre sí. Ha de considerar, por el contrario, la diversidad y riqueza de las relaciones que han existido y existen entre ellas. Concluimos el análisis de esta primera idea, remarcando que la orientación sociocultural de la educación científica no está determinada sólo por la aspiración de preparar a toda la ciudadanía para participar en la vida pública. Su origen hay que verlo, más allá de ello, en una comprensión más profunda de la ciencia y la tecnología. Dicha orientación es necesaria para la formación de los niños y jóvenes en la educación general, pero también para la preparación de los futuros científicos en las universidades. Se trata, ante todo, de proporcionar una educación científica de mayor calidad. 2.2. Reflejo en el proceso de enseñanza-aprendizaje de aspectos esenciales de la actividad científico-investigadora contemporánea. Hemos señalado ya la estrecha relación que tienen las tres ideas de la didáctica que estamos analizando. En este sentido nos parece conveniente volver a insistir en que la experiencia en la actividad investigadora, creadora, es uno de los componentes fundamentales de la cultura, cualquiera que sea la esfera de que se trate, desde la ciencia y la tecnología hasta el arte. Por otra parte, la difusión de los modos de pensar y actuar de la ciencia y la tecnología hacia otros ámbitos de la actividad humana es, reiteramos, uno de los aspectos más relevantes del cambio cultural que se está operando en nuestros días. Desde esta perspectiva, ciertos elementos esenciales de la actividad científico-investigadora contemporánea deben pasar a ser considerados objeto directo de aprendizaje, convertirse en uno de los componentes fundamentales del contenido de la educación científica en la actualidad. Al propio tiempo, la orientación del aprendizaje como una actividad científico- investigadora aparece hoy como una de las tendencias innovadoras más prometedoras para encarar muchas de las dificultades que confronta la enseñanza de las ciencias. Nos detendremos brevemente en el análisis de esta cuestión. Es bien conocido que luego de haber estudiado determinado tema durante varios cursos y en diferentes niveles de enseñanza, con frecuencia los estudiantes dan respuestas incorrectas a

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preguntas relativamente simples. Esta situación dio lugar a una de las líneas de investigación en la didáctica de las ciencias en las que más se ha trabajado en las dos últimas décadas: la del estudio de las concepciones alternativas (Wandersee, Mintzes y Novak 1994, Pfundt y Duit 1998). Tales estudios han constituido un fuerte impulso para las propuestas constructivistas en la enseñanza de las ciencias y, en particular, para el desarrollo de la orientación del aprendizaje como una actividad investigadora. Enfrentar el problema de cómo modificar las concepciones alternativas de los estudiantes requiere explicar el origen de ellas. A este respecto es esencial advertir que, independientemente de su procedencia -experiencias sensoriales, lenguaje utilizado por los medios de comunicación, el propio proceso de enseñanza-aprendizaje, etc.-, todas tienen un denominador común: representan un conocimiento superficial, de la apariencia de las cosas. Las concepciones científicas constituyen, por el contrario, un conocimiento en profundidad, más amplio e integral de dichas cosas. Por otra parte, tanto la experiencia cotidiana como el desarrollo de la ciencia muestran, que existe una regularidad en el proceso del conocimiento: primeramente se capta lo inmediato, la apariencia, y solo después resulta posible ahondar en lo que está oculto. De este modo, no hay que alarmarse porque los alumnos manejen concepciones alternativas a las científicas. Precisamente uno de los objetivos más importantes de la educación consiste en contribuir a reestructurar y desarrollar las concepciones que ellos poseen. Lo dicho anteriormente acerca de la naturaleza de las concepciones alternativas, apoya la idea de que la organización del aprendizaje como una actividad investigadora puede contribuir a modificar dichas concepciones. En efecto, quizás el rasgo más general que caracteriza el concepto de investigación es, justamente, el de ser una actividad intencionalmente orientada a la búsqueda del conocimiento que no resulta obvio, que está más allá de la apariencia de las cosas. Señalemos dos razones más que apoyan la idea de organizar el aprendizaje de los alumnos como una actividad investigadora. La primera está relacionada con la esfera de las actitudes. La práctica de la investigación educa una actitud de cuestionamiento y crítica de lo que parece evidente y, a la vez, la disposición para enfrentar las dificultades y resolver los problemas surgidos; por otra parte, promueve la iniciativa, la disciplina y otras valiosas cualidades de la personalidad. Debemos tener en cuenta, por último, el papel motivador que desempeña. Es conocido que entre los principales factores que impulsan el aprendizaje se encuentran (Leontiev 1981, Ausubel Novak y Hanesian 1983, Hodson 1994): la posibilidad de plantearse interrogantes, el desafío que supone enfrentar situaciones problemáticas, los avances que se realizan en la solución de los problemas abordados, etc. De este modo, existen razones, tanto socioculturales como epistemológicas y psicológicas, para que la orientación del aprendizaje como actividad investigadora se convierta en uno de los elementos claves de la nueva visión de la educación científica que reclama nuestra época. La idea de aproximar el proceso de aprendizaje a la actividad investigadora no es nueva, constituye una tendencia en la enseñanza de las ciencias desde hace ya varias décadas. Pero en la práctica escolar el término “investigación” se ha utilizado con muy diversos significados, que van desde la búsqueda de determinada información, hasta la realización de trabajos prácticos. Por otra parte, algunas de las propuestas didácticas con “orientación investigadora” reflejan un enfoque inductivista o excesivas simplificaciones, ignorando el papel esencial de cuestiones como: el análisis cualitativo de la situación considerada, el

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planteamiento de hipótesis, el diseño de actividades para contrastar dichas hipótesis, el carácter marcadamente social que tiene la investigación científica. Por eso cabe preguntarse, ¿de qué actividad investigadora estamos hablando? A modo de respuesta a la pregunta anterior, resumimos algunos aspectos de la actividad investigadora (Wenham 1993; Marton, Fensham y Chaiklin 1994; Gil et al 1999), acerca de los cuales parece existir determinado consenso en nuestros días en la didáctica de las ciencias: • Análisis cualitativo, global y desde múltiples perspectivas, de la cuestión considerada:

conexión de ella con otras cuestiones, búsqueda de información, valoración del interés de la cuestión y de sus posibles repercusiones sociales, etc.

• Acotamiento de la situación examinada y formulación de preguntas o problemas. • Planteamiento y argumentación de hipótesis acerca de la posible solución de los

problemas. • Planeamiento de estrategias de solución, incluyendo, en caso necesario, el diseño de

experimentos. • Evaluación de los resultados obtenidos: análisis de la coherencia con el resto del sistema

de conocimientos, consideración de posibles aplicaciones, repercusiones sociales, planteamiento de nuevas interrogantes y problemas.

• Síntesis del estudio realizado: elaboración de resúmenes, esquemas e informes, comunicación de resultados.

Sin embargo, la interpretación de estos aspectos en la educación científica no es única, depende del nivel de enseñanza que se considere, de la materia de que se trate, e incluso de los autores. Ello se hace muy evidente en el caso de conceptos centrales como problema, hipótesis o diseño (véase, por ejemplo, Wenham 1993, Norman 1998, Waks 20001). En particular, en lo que respecta a la formulación de hipótesis en la ciencia, se ha señalado que representa una extensión y un desarrollo -en el contexto de investigaciones sistemáticas y utilizando conceptos y reglas de la ciencia- de una tendencia general de los seres humanos a especular y formular conjeturas, y se ha sugerido que en el campo de la educación, el concepto de hipótesis científica debe centrarse en su rasgo más general: soluciones tentativas a los problemas planteados (Wenham 1993). Semejante interpretación a los efectos de la docencia, general y flexible, de este y otros conceptos y acciones característicos de la actividad científico-investigadora, permite conectar la experiencia que poseen los alumnos de la vida cotidiana con la que aspira a transmitir la educación científica. Para terminar el análisis de esta segunda idea de la didáctica, señalemos una última cuestión. Los aspectos anteriormente mencionados caracterizan, de forma general, a la actividad científico-investigadora llevada a cabo desde hace ya más de tres siglos, desde la época de Galileo y Newton. Sin embargo, durante el pasado siglo, y sobre todo en las últimas décadas, se han puesto de manifiesto con mayor claridad que antes, o incluso han surgido, determinadas características de la actividad científica, que es indispensable tener en cuenta si queremos construir una visión de la educación científica que responda a nuestra época. Aunque algunas de esas características las hemos mencionado ya, nos parece conveniente insistir ahora sobre las siguientes: la acentuada orientación práctica de las investigaciones científicas, su carácter de empresa colectiva, la creciente utilización de las computadoras, la integración de diferentes ramas de la ciencia y de la tecnología entre sí. La incorporación de tales elementos al proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias constituye uno de los mayores retos que ha de enfrentar la didáctica de las ciencias.

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2.3. Atención especial a características fundamentales de la actividad psíquica humana durante la organización del proceso de enseñanza-aprendizaje. Hoy prácticamente nadie duda sobre la necesidad de que la enseñanza sea participativa, de que el aprendizaje sea activo. Esta intuición, basada en la experiencia secular de la educación, fue argumentada y expresada hace décadas en la didáctica general en forma del principio del “Carácter consciente y activo de los alumnos bajo la guía del maestro” (Danilov 1978). En el campo específico de la enseñanza de las ciencias, semejantes ideas han sido desarrolladas y concretadas por la orientación constructivista del aprendizaje. Puesto que con frecuencia se habla de constructivismo de un modo general y a dicho término se le atribuyen muy diversos significados (Mathews 1994 y 2000), de inmediato aclaramos que no nos estamos refiriendo a determinadas tesis filosóficas, como por ejemplo las de Ernst von Glaserfeld (Gil et al 1999). Se trata de una orientación en la enseñanza de las ciencias para la cual es esencial la participación activa de los estudiantes en la formación de conocimientos, modos de pensar y actitudes. Más aún, una orientación que, como hemos mencionado en el apartado anterior, intenta aproximar, bajo la dirección del profesor, la actividad de aprendizaje de los estudiantes a la actividad científico-investigadora contemporánea. Las ideas anteriores concuerdan con la conclusión de algunos psicólogos (Vigotsky 1966, Leontiev 1981…) acerca de que es en la actividad que tiene lugar el verdadero aprendizaje, que se producen cambios en los conocimientos, experiencias y actitudes de las personas. Dicho de otro modo, es en la actividad científico-investigadora que se produce el auténtico aprendizaje de la ciencia (conocimientos, procedimientos, actitudes…). Como ha señalado Hodson (1992): “Los estudiantes desarrollan mejor su comprensión conceptual y aprenden más sobre la naturaleza de la ciencia, cuando participan en investigaciones científicas, con tal de que haya suficientes oportunidades y apoyo para la reflexión”. Pero para dirigir eficazmente la actividad de aprendizaje en las condiciones docentes, se requiere ir más allá y precisar ciertas características esenciales de dicha actividad. Esas características han sido estudiadas por la psicología (véase, por ejemplo, Vygotsky 1966, Leontiev 1981...). Nos limitaremos a señalar aquí (en Valdés y Valdés 1999b hacemos un análisis más amplio) algunas conclusiones de la psicología que apoyan planteamientos realizados en el campo de la didáctica de las ciencias en los últimos años, y que tienen particular interés para organizar el aprendizaje de los estudiantes, a saber: • El origen de la actividad cognoscitiva es el planteamiento de preguntas, problemas. • Para que una pregunta o problema adquiera verdadero sentido ante determinado sujeto, y

lo motive a buscar la solución, es imprescindible que esté acorde a sus posibilidades cognoscitivas y refleje tanto necesidades sociales como individuales.

• El proceso de solución de las preguntas o problemas se compone de un entramado de acciones, subordinadas a objetivos que el individuo se va planteando (un entramado de tareas o actividades).

• Durante la actividad, el sujeto no concientiza todo lo que entra en su campo de atención, sino sólo aquella parte que es objeto de sus acciones intelectuales.

• El grado de dominio de determinado material esta asociado a la utilización de dos tipos fundamentales de lenguaje, en la etapa de familiarización inicial predomina la forma externa, desplegada (escuchar, dialogar con otros, leer), mientras que en la de dominio

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profundo prevalece la interna, abreviada (una peculiar combinación de frases incompletas, imágenes, símbolos, etc.).

Existe una distancia considerable entre las ideas que actualmente se tienen en la didáctica acerca del proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias -en particular las tres ideas que hemos examinado- y el reflejo de ellas en la práctica escolar. Por eso, en un esfuerzo por contribuir a acortar esa distancia nos referiremos a continuación a determinados aspectos que, pensamos, son esenciales para organizar dicho proceso con mayor eficiencia. Ellos derivan de conclusiones obtenidas por la didáctica y la psicología, a las cuales ya hemos hecho referencia: • Diseñar cada unidad didáctica alrededor de una problemática global, que dé sentido al

estudio que se va a realizar, y a partir de la cual se derive el resto de los problemas y tareas que se considerarán.

• Planificar el estudio de cada una de las unidades en forma de sistemas de tareas o actividades cuidadosamente pensados, a fin de dirigir eficientemente la actividad de los alumnos. Las tareas pueden ser de muy diversos tipos: de reflexión acerca del interés del tema considerado, de planteamiento de preguntas o problemas, de búsqueda de información, de cálculo, de mediciones, experimentales, de elaboración de sumarios, de confección de informes, de comunicación de resultados, etc.

• Comenzar cada unidad con tareas que revelen la experiencia que ya tienen los alumnos sobre el tema en cuestión (lo que contribuye a articular dicha experiencia con el nuevo contenido) y a hacerlos reflexionar sobre el interés social y personal de dicho tema (lo cual ayuda a que el estudio que van a realizar adquiera sentido para ellos). Continuar con tareas en que se proponga plantear posibles cuestiones de interés, a responder a lo largo del estudio de la unidad (esas interrogantes definen la problemática general a investigar). Todo esto contribuye a formar en los alumnos una idea global inicial, aunque aún superficial, del tema en estudio, y desarrolla su motivación.

• Las siguientes tareas deben servir para dar respuesta a las preguntas formuladas al inicio, para ahondar en la imagen global inicial que se ha formado. Se trata de que cada nueva tarea que se lleve a cabo constituya una profundización y ampliación del estudio que se está realizando. Por otra parte, como en cualquier estudio, en este proceso surgirán nuevas preguntas o problemas, que también habrá que considerar.

• Combinar diversas formas de trabajo: diálogo entre el profesor y los alumnos; trabajo individual; trabajo en equipos e intercambio entre ellos; discusión y puesta en común en todo el grupo de los resultados obtenidos.

• Culminar cada unidad con tareas de sistematización y consolidación. Entre ellas, tareas en que se proponga a los alumnos, relacionar los conceptos e ideas esenciales considerados en la unidad, elaborar cuadros sinópticos y resúmenes, responder otra vez las preguntas formuladas al inicio, plantear nuevas cuestiones que pudieran ser de interés y que han quedado sin resolver, etc. Esto contribuye a formar una nueva imagen global, ahora más profunda y coherente, del tema estudiado.

• Evaluar no solo determinados conocimientos y habilidades, como ha sido habitual hasta ahora, sino además: las ideas que tienen los alumnos acerca de la rama de la ciencia en cuestión, acerca de la importancia de los diferentes temas estudiados, de su relación con los problemas de la humanidad, del país y la comunidad; la experiencia adquirida por ellos para plantear y resolver preguntas o problemas, formular hipótesis, diseñar actividades prácticas; la actitud que manifiestan y las valoraciones que hacen al analizar diversas situaciones. Se comprende que semejante evaluación no puede realizarse solo mediante los tradicionales trabajos de control y exámenes finales; deben ser utilizadas

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también las cotidianas actividades de aprendizaje: la participación en las discusiones de clase, la búsqueda de información, la elaboración de informes, la comunicación de resultados, la realización de actividades de laboratorio.

A modo de conclusión diremos que, la profundización en las características del actual contexto en que tiene lugar la educación científica, uno de cuyos elementos principales es el cambio sociocultural que con base en el desarrollo de la ciencia y la tecnología está teniendo lugar, y el desarrollo de las tres ideas de la didáctica de las ciencias que hemos resaltado, pueden contribuir a conformar y poner en práctica una visión de la educación científica -de sus objetivos, contenidos, métodos y formas de trabajo- más acorde con nuestros tiempos. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ACEVEDO J., 1995. Educación tecnológica desde una perspectiva CTS. Alambique, 3, 75-84. ACEVEDO J., 1998. Análisis de algunos criterios para diferenciar entre ciencia y tecnología. Enseñanza de las Ciencias, 16 (3), 409-420. AUSUBEL D., NOVAK J. y HANESIAN H., 1983. Psicología educativa. Un punto de vista cognoscitivo. (Trillas: México). BARNETT M., 1995. Literacy, Technology and ‘Technological Literacy’. International Journal of Technology and Design Education, 5 (2), 119-137. BROWN L.R., FLAVIN H., FRENCH, H., y otros, 2000. State of the World 2000. A World Watch Institute Report on Progress Toward a Sustainable Society. (W.W. Norton: New York). BYBEE R. (2000). Achieving Technological Literacy: A National Imperative. The Technology Teacher. Sept., 2000, 23-28. CAVODEASSI J. y GARCÍA-SÍPIDO M. (Coordinadores), 1992. Análisis Comparado de los currículos de Biología, Física y Química en Iberoamérica (Mare Nostrum: Madrid). CROSS R., 1999. (Editorial) The public understanding of science: implications for education. International Journal of Science Education, 21 (7), 699-702. DANILOV M., 1978. Principios de la enseñanza. En: Danilov M. y Skatkin M. (Edit.). Didáctica de la Escuela Media (Libros para la Educación: La Habana). DEL CARMEN L., 2001. Los materiales de desarrollo curricular: un cambio imprescindible. Investigación en la Escuela, 40, 51-56. DeBOER G., 2000. Scientific Literacy: Another Look at Its Historical and Contemporary Meanings and Its Relationship to science Education Reform. Journal of Research in Science Teaching, 37 (6) 582-601. De VRIES M., 1996. Technology Education: Beyond the “Technology is Applied Science” Paradigm (Guest Article). Journal of Technology Education, 8 (1), 7-15. FENSHAM P. y HARLEN, W., 1999. School science and public understanding of science. International Journal of Science Education, 21, 755-763. FERNÁNDEZ I., 2000. Análisis de las concepciones docentes sobre la actividad científica: Una propuesta de transformación. Tesis Doctoral. Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Universidad de Valencia. FRASER B. y TOBIN K.G. (Editores), 1998, International Handbook of Science Education (Kluwer Academic Publishers: London). GABEL D. L. (Editor) 1994. Handbook of Research on Science Teaching and Learnig (Macmillan Pub. Co.: New York). GARCÍA-SÍPIDO M. (Coordinadora), 1992. Diagnóstico sobre la Formación inicial y Permanente del Profesorado de Ciencias y Matemática en los Países Iberoamericanos (OEI/MEC: Madrid).

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TENDENCIAS ACTUALES EN LA ENSEÑANZA / APRENDIZAJE DE LASCIENCIAS

GIL PÉREZ, D.1 y VALDÉS CASTRO, P.2 1 Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Universitat de València. 2 Departamento de Física. Instituto Superior Pedagógico de la Habana.

INTRODUCCIÓN. El impetuoso progreso científico-técnico al que asistimos hoy en día obliga a preparar a las nuevas generaciones para orientarse y actuar en un mundo donde la ciencia y la tecnología se han convertido en un elemento vital de la actividad humana. Se requiere, en particular, reformular los objetivos, los contenidos y métodos del proceso de enseñanza/aprendizaje de las diferentes asignaturas, responsabilidad que recae, ante todo, en las didácticas específicas. En el actual período de desarrollo de la Didáctica de la Física en Cuba, de reorientación y precisión de su contenido (Valdés y Vivero 1992), adquiere excepcional importancia hacer una revisión de las tendencias e innovaciones más relevantes en la enseñanza de las ciencias. Es preciso señalar de entrada que si bien el valor educativo de las ciencias ha contado con un reconocimiento y un impulso crecientes desde principios de este siglo como un elemento básico de la formación de los futuros ciudadanos, su implantación en los curricula se ha enfrentado a serias dificultades de enseñanza que se han prolongado hasta nuestros días (McDermott 1990). Estas dificultades han venido generando, desde la década de los 60, propuestas de inno-vación que han contado, particularmente en el mundo anglosajón, con serios apoyos eco-nómicos y humanos, pero que no siempre han producido avances significativos. Por eso, plantearse hoy cuáles podrían ser las innovaciones a introducir, exige -si no queremos incurrir en errores ya detectados- estudiar los esfuerzos de transformación de la enseñanza de las ciencias realizados estas tres últimas décadas, conocer sus resultados y distinguir entre las orientaciones fructíferas y los callejones sin salida. Ello es tanto más necesario cuanto que, como veremos, existen tendencias que se repiten -pese a haber mostrado ya su ineficacia- debido precisamente a que suelen plantearse de forma puntual, no fundamentada, ignorando incluso los trabajos realizados por otros equipos en el mismo campo. Se trata además, de tendencias que parecen responder a intuiciones muy generalizadas, a un "pensamiento docente espontáneo" que impone sus "evidencias", escapando así a la reflexión crítica. Afortunada-mente estos planteamientos ateóricos están dejando paso a un esfuerzo de fundamentación y evaluación que liga estrechamente innovación e investigación diáctica. En los últimos años se han producido así serios avances en la transformación de la enseñanza de las ciencias, con propuestas que se han mostrado coherentes entre sí y que están contribuyendo a la edificación de un auténtico cuerpo de conocimientos didácticos y a una nueva práctica docente. Para potenciar adecuadamente las experiencias innovadoras es preciso, insistimos, conocer estos resultados: los relativos a tendencias que aparecen hoy como fructíferas, y también, y en primer lugar, aquellos correspondientes a experiencias que mostraron sus limitaciones, pero que el pensamiento docente "de sentido común" tiende a reproducir.

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1. ALGUNAS DE LAS TENDENCIAS INNOVADORAS MÁS EXTENDIDAS EN LAS ÚLTIMAS DÉCADAS: APORTES Y LIMITACIONES Comenzaremos por referirnos en este apartado, muy brevemente, a los trabajos de labo-ratorio. Es ésta una de las actividades del proceso de enseñanza/aprendizaje de la física hacia la cual han estado dirigidos los esfuerzos principales de innovación e investigación en Cuba durante las últimas décadas, a menudo en una perspectiva de "aprendizaje por descubri-miento". A continuación analizaremos la corriente que ha propuesto la renovación de la enseñanza por transmisión/recepción como garantía de un aprendizaje significativo, cons-ciente. Por último nos referiremos al impacto de las nuevas tecnologías, consideradas por algunos "la solución" de los problemas de enseñanza/aprendizaje de las ciencias. 1.1. LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO COMO BASE DEL "APRENDIZAJE POR DESCUBRIMIEN-TO". Cuando se plantea a los profesores y a los estudiantes de materias científicas qué inno-vaciones consideran más necesarias, surge como idea central la conveniencia de realizar abundantes trabajos prácticos para romper con una enseñanza puramente libresca. Ello constituye, sin duda, una intuición básica de la generalidad de los profesores, que contemplan el paso a una enseñanza de las ciencias eminentemente experimental como una especie de "revolución pendiente", dificultada por la falta de instalaciones y material adecuado, el excesivo número de alumnos, el carácter enciclopédico de los curricula, la sobrecarga de los profesores, etc, etc. Hoy poseemos, sin embargo, abundantes resultados que cuestionan -al menos parcialmen-te- esta orientación innovadora, cuya influencia ha sido particularmente notable en el mundo anglosajón durante las décadas 60 y 70, concretándose en propuestas de "aprendizaje por descubrimiento". Dichas propuestas se basan a menudo, como señalaba Ausubel (1978), "en la ingenua premisa de que la solución autónoma de problemas ocurre necesariamente con fundamento en el razonamiento inductivo a partir de datos empíricos". Se evidencia de este modo la persistencia entre los profesores de concepciones epistemológicamente ingenuas, que ignoran el papel central que las hipótesis y todo el pensamiento divergente desempeñan en el trabajo científico, así como el carácter social y dirigido de dicha actividad (Gil 1983). Por otra parte, coherentemente con esta orientación inductivista, se produjo una falta de atención a los contenidos, en la creencia de que estos carecen de importancia frente al "Método" o de que la ejecución de los experimentos pueden proporcionar al alumno, incidentalmente, lo fundamental de la materia. Sin embargo, este análisis crítico del "aprendizaje por descubrimiento" no debe traducirse en un rechazo global, es preciso tomar en consideración lo que este amplio movimiento de reforma ha representado. En primer lugar, podemos señalar que dicho movimiento intentó desarrollar plenamente la idea de que era necesario familiarizarse con las actividades del trabajo científico para poder comprender los contenidos estudiados. Con esta implicación de los estudiantes en actividades científicas, se pretendía proporcionar una visión abierta y accesible de la ciencia, así como llamar explícitamente la atención sobre la especificidad y efectividad de sus métodos. Y, si bien es cierto que los resultados alcanzados distaron mucho de los objetivos perseguidos -debido, repetimos, a concepciones deformadas sobre el trabajo

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científico- no podemos olvidar que este movimiento supuso un elemento dinamizador de una enseñanza que permanecía anclada en tradiciones asumidas acríticamente y que constituyó el origen de reestructuraciones posteriores, dirigiendo la atención hacia las concepciones subyascentes acerca de la ciencia, provocando una revisión crítica de las mismas, etc. (Gil 1993). 1.2. TRANSMISIÓN/RECEPCIÓN DE CONOCIMIENTOS COMO GARANTÍA DE UN APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO. La crítica, muy justificada, del "aprendizaje por descubrimiento", se vio acompañada por una defensa renovada del "aprendizaje por recepción", es decir, de la enseñanza por transmisión de conocimientos ya elaborados. Esta orientación -en la que destaca el nombre de Ausubel (1978)- resaltó adecuadamente aspectos como el papel de guía del profesor (para evitar las adquisiciones dispersas que proporciona el descubrimiento incidental) o la impor-tancia de las estructuras conceptuales de los alumos en la adquisición de nuevos conocimien-tos. La innovación en la enseñanza se orientó así al estudio de las jerarquías de los conceptos a introducir y a la elaboración de "mapas conceptuales" (Moreira y Novak 1988) para presentar ordenadamente los conocimientos, de forma que pudieran integrarse signifi-cativamente -es decir, de forma no arbitraria, sustancial (no literal) e intencionada- en las estructuras conceptuales de los alumnos. La principal aportación del trabajo de Ausubel fue, sin duda, el esfuerzo explícito de fundamentación teórica; ello permitió cuestionar las propuestas ingenuas del "aprendizaje por descubrimiento" y mostrar que, tras la idea vaga y peyorativa de "enseñanza tradicional" existía un modelo coherente de enseñanza/ aprendizaje por transmisión/ recepción. Por lo demás, algunos de los resultados que se obtuvieron en los intentos de fundamentar la en-señanza por transmisión/recepción -como, p.e., la distinción entre aprendizaje significativo (aprendizaje consciente) y aprendizaje memorístico- forman parte hoy del bagaje de la ma-yoría de los educadores. Sin embargo, la renovación de la enseñanza por transmisión de conocimientos, no resolvió los problemas de aprendizaje, ni siquiera en lo que se refiere a la adquisición de conceptos. Como veremos en el apartado 2.1, el problema de los "errores conceptuales" cometidos por los alumnos de todos los niveles en dominios reiteradamente enseñados, vino a confirmar de forma contundente la ineficacia de las estrategias de transmisión de conocimientos, que siguen siendo las utilizadas mayoritariamente por el profesorado. Se podía así dudar de que la transmisión de conocimientos se traduzca en asimilación significativa para la mayoría de los alumnos. En definitiva, si bien la crítica de Ausubel al aprendizaje "por descubrimiento" parece justa y bien fundamentada, el simple retorno a la enseñanza por transmisión, liberada de algunos errores, plantea serias dudas. En cualquier caso, como el mismo Ausubel reconoce, la actividad de los alumnos durante la asimilación de conceptos es menos rica que durante la formación de conceptos. Y ello incluso en lo que se refiere a aspectos considerados como oca-sión privilegiada para la iniciativa de los alumnos como son los trabajos prácticos o la resolución de problemas. En efecto, en una enseñanza por transmisión de conocimientos ya elaborados, los trabajos prácticos desempañan un papel de simple ilustración y se limitan a manipulaciones siguiendo

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recetas muy pormenorizadas en las que falta la mínima posibilidad de emitir hipótesis, diseñar experimentos o incluso analizar los resultados (González 1992). Las consecuencias no pueden ser más lógicas: los estudiantes reconocen obtener poco beneficio de los trabajos prácticos realizados cuando las experiencias han sido totalmente preparadas. En lo que se refiere a la resolución de problemas de lápiz y papel, la situación es en todo comparable (Gil, Mtnez-Torregrosa y Senet 1988). Y es aquí, quizás, donde el fracaso de la enseñanza por transmisión resulta más evidente; de hecho, como ya hemos señalado, no se enseña a resolver problemas sino a comprender soluciones explicadas por el profesor como ejercicios de "aplicación de la teoría" y, en consecuencia, el grado de transferencia es mínimo. El modelo de enseñanza/aprendizaje por transmisión/recepción no parece, pues, resolver estos y otros graves problemas de la educación científica. Sin embargo ha supuesto, insisti-mos, un serio esfuerzo de fundamentación teórica y perfeccionamiento del modelo de ense-ñanza que sigue siendo hoy mayoritariamente utilizado por el profesorado. 1.3. UTILIZACIÓN DE LAS COMPUTADORAS EN LA ENSEÑANZA. La utilización de las computadoras en la enseñanza de las ciencias está, sin duda, ple-namente justificada si tenemos en cuenta que uno de los objetivos básicos de la educación es preparar a las nuevas generaciones para vivir y trabajar en una sociedad en que parece no existir una sola esfera de actividad en que éstas no sean imprescindibles. Por otra parte, su empleo en la enseñanza de las ciencias es ya una realidad (Keeport 1990, Barberá y Sanjosé 1990, Herrán y Parrilla 1994, etc.). Las discusiones se centran en la actualidad alrededor de la cuestión de cuáles son el alcance y las perspectivas que tiene la introducción de esta nueva tecnología. En relación con esta cuestión pueden distinguirse dos concepciones que difieren sustancialmente entre sí. En una de ellas, el objetivo de introducir las computadoras en la enseñanza de las ciencias consiste, fundamentalmente, en familiarizar a los alumnos con conceptos y procedimientos que caracterizan a la actividad científico-técnica contemporánea (Valdés y Valdés 1994): son bien conocidas sus potencialidades como medio de cálculo en la resolución de ciertos problemas; para la realización de experimentos con modelos, o simulación; para la automatización de experimentos y procesos tecnológicos; para recabar informaciones y contrastarlas, etc. La otra concepción ve en la computadora un novísimo medio didáctico (tutorial interactivo, multimedia, etc.) capaz de revolucionar el proceso de enseñanza/aprendizaje. Creemos necesario, a este respecto, llamar la atención contra visiones simplistas que ven en el uso de las nuevas tecnologías el fundamento de renovaciones radicales de la enseñanza-/aprendizaje. Y no se trata únicamente de que en algunos países la prensa se haga eco con frecuencia de la "revolución informática en la enseñanza" o de la "muerte del profesor" (a manos de las microcomputadoras): amplios sectores del profesorado e incluso autoridades académicas contemplan la introducción de la informática como una posible solución a los problemas de la enseñanza. A ello contribuye -como ha denunciado McDermott (1990)- una publicidad agresiva cuya atractiva presentación dificulta, a menudo, una apreciación objetiva de las ofertas. Es preciso, insistimos, llamar la atención contra estas expectativas, que terminan generando frustación. Cabe señalar, por otra parte, que la búsqueda de la solución en "nuevas tecnologías" ... es ya antigua y fue acertadamente criticada por Piaget (1969) en relación a los medios audiovisuales y a las "máquinas de enseñar" utilizadas por la "enseñanza

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programada". Vale la pena recordar la argumentación de Piaget que, pensamos, continúa conservando su vigencia. "La imagen, el film, los procedimientos audiovisuales con que toda pedagogía que quiere parecer moderna nos golpea hoy constantemente los oídos, son auxiliares preciosos (...) y es evidente que están en claro progreso en relación a una enseñanza puramente verbal. No obstante, existe un verbalismo de la imagen como hay un verbalismo de la palabra". En cuanto a las "máquinas de enseñar" -precedente en tantos aspectos del auge actual del uso de la computadora- afirma, con una buena dosis de ironía: "Los espíritus sentimentales o pesaro-sos se han entristecido de que se pueda sustituir a los maestros por máquinas; sin embargo, estas máquinas nos parece que prestan el gran servicio de demostrar sin posible réplica el carácter mecánico de la función del maestro tal como la concibe la enseñanza tradicional: si esta enseñanza no tiene más ideal que hacer repetir correctamente lo que ha sido correcta-mente expuesto, está claro que la máquina puede cumplir correctamente estas condiciones" (Piaget 1969). En definitiva, las nuevas tecnologías -cuyo valor nadie pone en duda- no pueden ser consideradas, como algunos siguen pretendiendo, el fundamento de una tendencia realmente transformadora del proceso de enseñanza/aprendizaje. Tras esta pretensión se esconde, una vez más, la suposición ingenua de que una transformación efectiva de dicho proceso puede ser algo sencillo, cuestión de alguna receta adecuada, como "enseñanza programada", "informatización"... La realidad del fracaso escolar, de las actitudes negativas de los alumnos, de la frustración del profesorado, acaban imponiéndose sobre el espejismo de las fórmulas mágicas. 2. EL SURGIMIENTO DE LAS PROPUESTAS CONSTRUCTIVISTAS. Queremos llamar la atención, en primer lugar, contra cualquier tentación de ver en los planteamientos constructivistas hoy en auge -a los que dedicamos básicamente este segundo apartado- "la solución" a los problemas de enseñanza/ aprendizaje de las ciencias. Ello les convertirían en un nuevo "eslogan" superficial, ineficaz por tanto para la mejora del apren-dizaje. Si algo comienza a estar claro hoy, precisamente, es la necesidad de romper con la idea ingénua -pero extraordinariamente extendida- de que enseñar es fácil: cuestión de per-sonalidad, de sentido común o... de encontrar la receta adecuada para acabar con la "enseñanza tradicional". Más aún, resulta necesario comprender, como ya hemos señalado anteriormente, que tras la idea vaga de enseñanza tradicional existe un modelo coherente de enseñanza/ aprendizaje por transmisión/ recepción de conocimientos ya elaborados (Gil 1983) y que la renovación de la enseñanza no puede ser cuestión de simples retoques, sino que pre-senta las características y dificultades de un cambio de paradigma. El modelo constructivista está jugando hoy ese papel integrador, tanto de las investigacio-nes en los diferentes aspectos de la enseñanza/aprendizaje de las ciencias, como de las aportaciones procedentes del campo de la epistemología, psicología del aprendizaje, etc. De este modo, las propuestas constructivistas se han convertido en el eje de una transformación fundamentada de la enseñanza de las ciencias. 2.1. UN FRACASO MOVILIZADOR.

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La asimilación por los alumnos de los contenidos conceptuales transmitidos por el profe-sorado o los manuales y su capacidad para reproducirlos, ha constituido el objetivo más bá-sico de la enseñanza por transmisión de conocimientos ya elaborados. Y todo parecía indicar que, frente a las dificultades encontradas en otros campos como el de la resolución de problemas o el de los trabajos prácticos, un porcentaje suficientemente elevado de estudiantes alcanzaba este objetivo. Bastantes alumnos contestan, efectivamente, con relativa corrección al tipo de cuestiones teóricas habitualmente empleadas en los exámenes escritos. Puede comprenderse, pues, el aldabonazo que supuso -gracias a la introducción de otro tipo de cuestiones- la puesta en evidencia de una grave y general incomprensión de incluso los conceptos más fundamentales y reiteradamente enseñados. Una sencilla pregunta cualitativa del tipo "una piedra cae desde cierta altura en un segundo ¿cuánto tiempo tardará en caer desde la misma altura otra piedra de doble masa?" mostraba que un porcentaje muy alto de alumnos al final de su educación media (e incluso de estudiantes universitarios) consideraba que una masa doble se traducía en mitad de tiempo de caída. Y ello después de haber resuelto decenas de ejercicios numéricos sobre "caída libre" e incluso después de haber hecho la práctica de laboratorio correspondiente. No es de extrañar, pues, que el estudio de los que se denominaron errores conceptuales se convirtiera rápidamente en una potente línea de investigación y que el profesorado concediera a dichos estudios una particular atención, como si conectara con algo que en cierto modo se hubiera ya intuido más o menos confusamente a través de la práctica docente. Desde mediados de los años 70 la detección de errores conceptuales relevantes ha dado lugar a una abundante literatura (Carrascosa 1985). Diferentes partes de la física han sido analizadas: la Mecánica en primer lugar, en donde parece que se dan los errores más persis-tentes (McDermott 1984; Sebastiá 1984) pero también el Calor (Macedo y Soussan 1985) la Electricidad (Varela 1989), la Optica (Viennot y Kaminsky 1989)... Una vez puesta en evidencia la extensión y gravedad de los errores conceptuales, la in-vestigación se centró en la comprensión de sus causas y en el diseño de estrategias de ense-ñanza que permitieran salir al paso de unos resultados tan negativos. Las investigaciones sobre errores conceptuales condujeron muy rápidamente a distintos autores a verificar la hipótesis más plausible de la existencia en los niños y niñas de ideas sobre temas científicos previas al aprendizaje escolar y que fueron designadas como teorías ingenuas, ciencia de los niños, esquemas conceptuales alternativos, etc. (Driver 1986). Conviene señalar que, aunque el interés por las preconcepciones es reciente, existen precedentes que, con notable antelación, llamaron la atención sobre la correlación entre las nociones habituales y los conceptos científicos (Vigotsky 1966) o se refirieron 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 psicoló-gico de las nociones hasta sus estadios precientíficos, o de Ausubel (1978), quien llega hasta afirmar: "si yo tuviera que reducir toda la psicología educativa a un sólo principio, enunciaría este: averígüese lo que el alumno ya sabe y enséñese consecuentemente". La mayoría de los autores coincide en considerar esas preconcepciones como el fruto de las experiencias cotidianas individuales de los niños, tanto de sus experiencias físicas (que están constantemente reforzando la idea de que los cuerpos más pesados caen más aprisa, o de que hace falta aplicar una fuerza para que un cuerpo se mueva, etc, etc), como de las sociales,

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a través, p.e., del lenguaje (Llorens et al 1989), que constituye la cristalización de un conocimiento precientífico en el que calor y frío aparecen como sustancias o la palabra animal constituye un insulto. El carácter reiterado de estas experiencias explicaría, en parte, la persistencia y demás propiedades de las preconcepciones (ser comunes a estudiantes de diferentes medios y edades, etc). Las claras semejanzas entre las concepciones infantiles sobre el movimiento y el para-digma aristotélico -mostradas por ejemplo en los estudios de Piaget (1970) sobre epistemo-logía genética- no puede ser accidental, sino la consecuencia de una misma metodología, consistente en sacar conclusiones a partir de observaciones cualitativas no controladas, en extrapolar las "evidencias", aceptándolas acríticamente (Piaget 1969). Esta es la forma de pensamiento que llevaba a Aristóteles a escribir: "Un peso dado cubre una cierta distancia en un tiempo dado, un peso mayor cubre la misma distancia en un tiempo menor, siendo los tiempos inversamente proporcionales a los pesos. Así, si un peso es doble de otro, tardará la mitad de tiempo en realizar un movimiento dado" (De Caelo). Y esta es la metodología que lleva a los alumnos (e incluso a estudiantes universitarios y profesores en formación) a afirmar que "un cuerpo con doble masa que otro caerá en la mitad de tiempo que este". El paradigma aristotélico es, sin duda, más elaborado y coherente que los esquemas conceptuales de los alumnos, pero ambos se basan en "evidencias de sentido común". Podríamos así decir que la distinción entre el pensamiento infantil y el pensamiento pre-científico de los adultos es sólo de grado, no categórica. Podemos afirmar, en conclusión, que la existencia de esquemas conceptuales espontáneos es difícilmente cuestionable. Dichos esquemas tendrían en cierto modo la categoría de conoci-mientos pre-científicos, fruto de una epistemología del sentido común, próxima a la que explica la constitución de la física aristotélico-escolástica, vigente durante más de 20 siglos y cuyo desplazamiento por la física clásica no fue precisamente fácil. Tenemos aquí un primer elemento explicativo de la persistencia de las preconcepciones. El segundo, que abordaremos a continuación, se refiere al tipo de enseñanza de las ciencias habitualmente impartida. La existencia de preconcepciones no puede por si sóla justificar los resultados tan nega-tivos logrados por la enseñanza habitual en la comprensión de los conocimientos científicos por los alumnos. Una mínima aproximación a la historia de las ciencias basta para darse cuenta de que los conocimientos científicos no fueron construcciones ex nihilo sino que partieron de -y, a menudo, se enfrentaron con- concepciones pre-científicas de una cierta coherencia. La existencia de preconcepciones -o, si se prefiere, de concepciones pre-científi-cas- fruto de experiencias reiteradas, era algo perfectamente esperable, con lo que había que contar. No sería, según esto, la existencia de preconcepciones en sí lo que explicaría los mediocres resultados obtenidos en el aprendizaje de conceptos, sino las características de la propia enseñanza. En efecto, la sorpresa general con que fueron recibidos los primeros resultados sobre "errores conceptuales" es ya un claro índice de que las estrategias de enseñanza no tenían en cuenta las concepciones iniciales de los alumnos. Esa ausencia de atención a lo que los es-tudiantes pueden pensar, a los obstáculos que esas preconcepciones puedan representar, resul-ta muy evidente en los libros de texto. Pero quizás más grave que esto es la visión que en ellos se transmite del trabajo científico: los conceptos son introducidos de forma aproblemática, es decir, sin referencia a los problemas que condujeron a su construcción (Otero 1989) ni

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detenerse en los conflictos de ideas que el tratamiento de esos problemas generó. No sólo se ignora así que el estudiante no es una tabula rasa, sino que se trivializa el cambio de ideas que la construcción de los conocimientos científicos supone, llegando incluso a presentarlos como expresión del sentido común, cuando a menudo constituyen, precisamente, la ruptura con las "evidencias" de ese sentido común. Todo esto apunta, pues, a que una enseñanza que se limita a presentar los conocimientos elaborados, escondiendo todo el proceso que conduce a su elaboración, impide que los alumnos puedan hacer suyas las nuevas ideas, que sólo tienen sentido en la medida en que el tratamiento de determinados problemas exige su construcción (a menudo contra concepciones previas más o menos sólidas). 2.2. UN MODELO DE APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS COMO CAMBIO CONCEPTUAL. 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 como imprescindible para un correcto planteamiento de las situaciones de aprendizaje. La fecundidad de esta línea de investigación está asociada, sobre todo, a la elaboración de un nuevo modelo de ense-ñanza/aprendizaje de las ciencias. La necesidad de nuevas estrategias de aprendizaje que hicieran posible el desplazamiento de las concepciones espontáneas por los conocimientos científicos, ha dado lugar a propuestas que -al margen de algunas diferencias, particularmente terminológicas- coinciden básicamente en concebir el aprendizaje de las ciencias como una construcción de conocimientos, que parte necesariamente de un conocimiento previo. Se puede hablar así de la emergencia de un modelo constructivista de aprendizaje de las ciencias (Novak 1988) que integra las in-vestigaciones recientes sobre didáctica de las ciencias (Gil 1983; Driver 1986...) con muchas otras contribuciones precedentes (Bachelard, Piaget, Vigotsky, ...). Driver (1986) resume así las principales características de la visión constructivista: -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 relacionan de múltiples formas. -Quien aprende construye activamente significados. -Los estudiantes son responsables de su propio aprendizaje. Particular influencia en el replanteamiento de la enseñanza de las ciencias ha ejercido la propuesta de considerar el aprendizaje como un cambio conceptual. Según esto, el aprendi-zaje significativo de las ciencias constituye una actividad racional semejante a la investiga-ción científica y sus resultados -el cambio conceptual-puede contemplarse como el equiva-lente a un cambio de paradigma. Estas concepciones sobre el aprendizaje de las ciencias han conducido en los últimos años a diversos modelos de enseñanza que tienen como objetivo explícito provocar en los estudian-tes cambios conceptuales. Así, para Driver (1986), la secuencia de actividades incluiría las recogidas en el siguiente cuadro.

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Cuadro 1. Estrategias de enseñanza para el cambio conceptual

1. Identificación y clarificación de las ideas que ya poseen los alumnos. 2. Puesta en cuestión de las ideas de los estudiantes a través del uso de contraejemplos. 3. Introducción de nuevos conceptos, bien mediante "torbellino de ideas" de los alumnos, opor presentación explícita del profesor, o a través de los materiales de instrucción; 4. Proporcionar oportunidades a los estudiantes para usar las nuevas ideas y hacer así queadquieran confianza en las mismas.

¿Hasta qué punto estas orientaciones son realmente efectivas? Algunos resultados expe-rimentales sugieren que las estrategias de enseñanza basadas en el modelo de cambio concep-tual producen la adquisición de conocientos científicos más eficazmente que la estrategia habitual de transmisión/recepción. Pese a ello, algunos autores han constatado que ciertas concepciones alternativas son resistentes a la instrucción, incluso cuando ésta se ha orientado explícitamente a producir el cambio conceptual. En nuestra opinión, ello indica la necesidad de profundizar en el modelo de aprendizaje de las ciencias, teniendo en cuenta otros aspectos además de la existencia de preconcepciones. Nos referiremos a ello en lo que sigue. La importancia de las concepciones alternativas de los alumnos y la necesidad de orientar el aprendizaje como un cambio conceptual y no como una adquisición ex nihilo puede basarse en la existencia de un cierto isomorfismo entre el aprendizaje (es decir, la construcción de conocimientos por los alumnos a partir -y en ocasiones en contra- de sus preconcepciones) y la investigación (es decir, la construcción de conocimientos por la comunidad científica a partir -y en ocasiones en contra- del paradigma vigente). Pero este mismo isomorfismo sugiere que para producir el cambio conceptual no basta con tomar en consideración las preconcepciones de los alumnos. De forma resumida podemos decir que los esquemas conceptuales alternativos están asociados, al igual que lo estuvo la física pre-clásica, con una metodología caracterizada, como ya hemos indicado, por la certidumbre, por la ausencia de dudas y la no consideración de soluciones alternativas, por respuestas muy rápidas y seguras basadas en las evidencias del sentido común y por tratamientos puntuales con falta de coherencia en el análisis de diferentes situaciones. Según esto cabría pensar que un cambio conceptual no es posible sin un cambio metodo-lógico. De hecho, el paradigma pre-clásico sólo pudo ser desplazado gracias a la nueva meto-dología, que combinaba la creatividad del pensamiento divergente con el rigor de la fun-damentación y contrastación de las hipótesis, mediante experimentos en condiciones contro-ladas y la búsqueda de coherencia global. Históricamente, ese cambio conceptual no fue en absoluto fácil y es lógico pensar que lo mismo ocurrirá con los alumnos: sólamente si son puestos reiteradamente en situación de aplicar esta metodología (es decir, en situación de construir hipótesis, diseñar experimentos, realizarlos y analizar cuidadosamente los resulta-dos, con una atención particular a la coherencia global, etc) será posible que superen su me-todología del sentido común, al tiempo que se producen los profundos cambios conceptuales que exige la construcción del conocimiento científico.

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Las consideraciones anteriores implican una crítica de las estrategias de enseñanza basadas en el "cambio conceptual" en un doble aspecto. En primer lugar, dichas estrategias parecen poner exclusivamente el acento en la modificación de las ideas, y aunque es cierto que el cambio conceptual no debe considerarse como un simple cambio del contenido de las ideas, en nuestra opinión es necesario una mayor insistencia en que dicho cambio comporta un cambio metodológico y, en consecuencia, que las estrategias de enseñanza han de incluir explícitamente actividades que asocien el cambio conceptual con la práctica de aspectos clave de la metodología científica, tal como ocurrió históricamente. En segundo lugar, las estrategias basadas en el cambio conceptual proponen, como se recordará, sacar a la luz las ideas de los alumnos, favoreciendo su formulación y consolidación, para después crear conflictos que las pongan en cuestión e introducir a continuación las nuevas concepciones. Es cierto que dicha estrategia puede, puntualmente, dar resultados muy positivos al llamar la atención sobre el peso de ciertas ideas de sentido común, asumidas acríticamente como evidencias; pero también es cierto que se trata de una estrategia de cierto modo "perversa". En efecto, ¿qué sentido tiene hacer que los estudiantes expliciten y afiancen sus ideas para seguidamente cuestionarlas?, ¿cómo no ver en ello un artificio que aleja la situación de lo que constituye la construcción de conocimientos? Esa construcción nunca se plantea para cuestionar ideas, sino como resultado de las investigaciones realizadas para resolver pro-blemas de interés; problemas que se abordan, como es lógico, a partir de los conocimientos que se poseen y de nuevas ideas que se construyen a título tentativo. En ese proceso, las concepciones iniciales podrán experimentar cambios e incluso, aunque más raramente, ser cuestionadas radicalmente, pero ese no será nunca el objetivo, sino que es, repetimos, la re-solución de los problemas planteados. 2.3. UN MODELO DE APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS COMO INVESTIGACIÓN DIRIGIDA. Como acabamos de señalar, desde un punto de vista constructivista, resulta esencial plantear el aprendizaje como tratamiento de situaciones problemáticas abiertas que los alumnos puedan considerar de interés. Un esquema de esta estrategia de enseñanza queda reflejado en el cuadro 2.

Cuadro 2. Estrategias de enseñanza para un aprendizaje como investigación

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1. Plantear situaciones problemáticas que -teniendo en cuenta las ideas, visión delmundo, destrezas y actitudes de los estudiantes-generen interés y proporcionen una concep-ción preliminar de la tarea. 2. Proponer a los estudiantes el estudio cualitativo de las situaciones problemáticasplanteadas y la toma de decisiones, con la ayuda de las necesarias búsquedas bibliográficas,para acotar problemas precisos (ocasión para que comiencen a explicitar funcionalmentesus ideas y formas de pensamiento). 3. Orientar el tratamiento científico de los problemas planteados, lo que conlleva, entreotros: -La invención de conceptos y emisión de hipótesis (ocasión para que las ideas previas seanutilizadas con el fin de hacer predicciones). -La elaboración de estrategias de resolución (incluyendo, en su caso, diseños experimenta-les) para la constrastación de las hipótesis a la luz del cuerpo de conocimientos de que sedispone. -La resolución y el análisis de los resultados, cotejándolos con los obtenidos por otrosgrupos de alumnos y por la comunidad científica. Ello puede convertirse en ocasión deconflicto socio-cognoscitivo entre distintas concepciones (tomadas todas ellas como hipó-tesis) y obligar a concebir nuevas hipótesis. 4. Plantear el manejo reiterado de los nuevos conocimientos en una variedad de si-tuaciones para hacer posible la profundización y afianzamiento de los mismos, poniendoun énfasis especial en las relaciones Ciencia/Técnica/Sociedad que enmarcan el desarrollocientífico (propiciando, a este respecto, la toma de decisiones) y dirigiendo este tratamientoa mostrar el carácter de cuerpo coherente que tiene toda la ciencia.

El desarrollo de una unidad puede verse ahora como el tratamiento de la problemática de interés planteada; un tratamiento que ha de ser inicialmente cualitativo -lo que constituirá una excelente ocasión para que los alumnos comiencen a explicitar funcionalmente sus preconcepciones- y conducir a la formulación de problemas más precisos y a la construcción de hipótesis que focalicen el estudio a realizar. Debemos precisar que al hablar de construcción de hipótesis, elaboración de estrategias, etc., no nos estamos refiriendo exclusivamente a investigaciones experimentales: todo el trabajo de construcción de conocimientos, y muy particularmente la resolución de problemas de lápiz y papel, puede plantearse como investigación de situaciones problemáticas. El análisis de los resultados obtenidos por los estudiantes y/o por la comunidad científica a lo largo de su historia, puede, por supuesto, generar conflictos cognoscitivos y llevar a la emi-sión de nuevas hipótesis que conduzcan a la (re)construcción de las concepciones científicas. Pero ello se produce, insistimos, de una forma funcional, como resultado de un tratamiento de problemas y no como confrontación entre concepciones "personales" y "científicas". El manejo reiterado de los nuevos conocimientos en una variedad de situaciones incluídas aquellas que permiten detectar la persistencia de preconcepciones, etc.- hará posible la profundización y afianzamiento de los mismos, mostrando su carácter de cuerpo coherente. Se

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puede para ello recurrir a actividades que vayan desde el establecimiento de semejanzas y diferencias, límites de validez de expresiones y leyes, estimación semicuantitativa de can-tidades, etc, etc, hasta la realización de contrastaciones experimentales, o la resolución de problemas de lápiz y papel, planteados como situaciones abiertas a investigar en el marco del cuerpo de conocimientos construido. Por otra parte, es necesario tener muy presente en todo este tratamiento las complejas relaciones Ciencia/Técnica/Sociedad (C/T/S) que enmarcan el desarrollo científico. Pueden incluirse así actividades muy diversas, como la lectura y discusión de noticias científicas, visitas a laboratorios y otros centros (o, mejor, estancias de trabajo en los mismos), estudio de situaciones de interés en la vida práctica, toma de decisiones y dramatizaciones en torno a situaciones conflictivas, etc, etc. Nos referiremos, por último, a las actividades que podríamos denominar de "recapitulación y perspectivas" que deberían conducir, en lo posible, a la elaboración de productos destinados a ser presentados y comentados en la clase y/o, en ocasiones, mostrados a otros colectivos (otras clases, otros centros y público en general). Podemos considerar así la reelaboración de la información obtenida construyendo esquemas, síntesis, mapas conceptuales, ... que permita a los alumnos consolidar una visión global y disponer de un material adecuado para las necesarias revisiones. Puede pensarse también en la confección de artículos, posters, etc, sobre temas científicos -y, muy concretamente, de relación C/T/S-, la construcción de aparatos científicos sencillos, la organización de colecciones de material científico, etc, etc. Estas propuestas de orientar el aprendizaje como una actividad de investigación suelen generar -pese a lo riguroso de su fundamentación- cierto escepticismo y una serie de inte-rrogantes entre muchos profesores e investigadores, que conviene explicitar y discutir, con-tribuyendo así al desarrollo del nuevo modelo. 2.4. ALGUNAS INTERROGANTES Y DIFICULTADES QUE SUELE PLANTEAR LA PROPUESTA DE APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS COMO INVESTIGACIÓN. Como todo modelo emergente, el de aprendizaje como investigación requiere que sean precisados y concretados múltiples aspectos. Con este fin, y también para salir al paso de expectativas simplistas y empobrecedoras soluciones-milagro, comentaremos algunas de las cuestiones que con mayor frecuencia suelen plantearse los profesores. Advertimos, sin em-bargo, que para muchas de estas cuestiones sólo existen respuestas parciales, que exigen delicados equilibrios no siempre fáciles de lograr o mantener. ¿Pueden los estudiantes, por sí sólos (?) construir todos (?) los conocimientos que tanto tiempo y esfuerzo exigieron de los más relevantes científicos? Ésta y parecidas críticas se repiten una y otra vez. Es difícil no estar de acuerdo, por supuesto, en que los alumnos por si sólos no pueden construir todos los conocimientos científicos. Sin embargo, de aquí no se sigue que se haya de recurrir necesariamente a la transmisión de dichos conocimientos ni que se hayan de poner en cuestión las orientaciones constructivistas. En efecto, es bien sabido que cuando alguien se incorpora a un equipo de investigadores, rápidamente puede alcanzar el nivel del resto del equipo. Y ello no mediante una transmisión verbal, sino abordando problemas en los que quienes actúan de directores/ formadores son expertos. La situación cambia, por supuesto, cuando se abordan problemas

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que son nuevos para todos. El avance -si lo hay- se hace entonces lento y sinuoso. La pro-puesta de organizar el aprendizaje de los alumnos como una construcción de conocimientos, responde a la primera de las situaciones, es decir, a la de una investigación dirigida, en dominios perfectamente conocidos por el "director de investigaciones" (profesor) y en la que los resultados parciales, embrionarios, obtenidos por los alumnos, pueden ser reforzados, matizados o puestos en cuestión, por los obtenidos por los científicos que les han precedido. No se trata, pues, de "engañar" a los alumnos, de hacerles creer que los conocimientos se construyen con la aparente facilidad con que ellos los adquieren, sino de colocarles en una si-tuación por la que los científicos habitualmente pasan durante su formación, y durante la que pueden familiarizarse mínimamente con lo que es el trabajo científico y sus resultados, repli-cando para ello investigaciones ya realizadas por otros, abordando problemas conocidos por quienes dirigen su trabajo. Se trata, pues, de favorecer en el aula un trabajo colectivo de investigación dirigida, tan alejado del descubrimiento autónomo como de la transmisión de conocimientos ya elaborados (Gil 1983). En asociación con la pregunta formulada, se señala el considerable tiempo que precisa toda propuesta diferente de la simple transmisión/recepción, basada en métodos activos de enseñanza, y se plantea la siguiente cuestión: ¿No conlleva una propuesta como ésta serias dificultades para cumplir los actuales pro-gramas de estudio?. Es cierto que los programas enciclopédicos son una de las barreras fundamentales para un correcto planteamiento de la enseñanza/aprendizaje y que una drástica reducción de los curricula es una antigua y fundamentada revindicación (Piaget 1969) que ofrece elementos de respuesta a la crítica mencionada. Y es cierto también que es precisamente en la medida en que una estrategia de aprendizaje exige tiempo, que un auténtico aprendizaje se hace posible: los tratamientos rápidos no pueden producir más que visiones superficiales y, a menudo, confusas. La mayor exigencia de tiempo de las propuestas constructivistas aparece así como una virtualidad, más que como un inconveniente. Ello no significa, sin embargo, que carezca to-talmente de importancia la mayor o menor cantidad de materia que se estudia: un aprendizaje significativo exige unos contenidos mínimos que muestren el carácter de cuerpo coherente de los conocimientos científicos. Así pues, el problema del tiempo no puede despacharse como una cuestión irrelevante: es preciso un equilibrio nada fácil entre las necesidades contrapuestas de profundización y de visión global coherente. La preocupación por el tiempo disponible para cumplir los programas y por las dificultades de materiales e instalaciones en los laboratorios, unida a la concepción habitual que reduce actividad investigativa a trabajo experimental, genera entre los profesores preguntas como la siguiente: ¿Por qué no aceptar una pluralidad de enfoques que incluya junto a los momentos de investigación (es decir, de trabajo experimental) otros de recepción (a través de la lectura o de una buena conferencia)? ¡Al fin y al cabo mucho de lo que aprendemos proviene de la lectura! Ante todo es necesario insistir contra las visiones reduccionistas del trabajo científico que esta misma pregunta pone en evidencia: ¿Cómo puede imaginarse que una estrategia investi-

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gativa esté basada sólo en actividades de laboratorio y deje de lado, por ejemplo, la lectura, si más de la mitad del tiempo de un investigador se emplea en dicha actividad? ¿Y cómo suponer que la investigación no implique escuchar a otros, si las presentaciones, debates, etc, constituyen una actividad regular dentro de cualquier equipo, además de una forma de comunicación privilegiada con el conjunto de la comunidad científica? Este "reduccionismo experimentalista" que asimila trabajo científico, casi exclusivamente, a trabajo de laboratorio es una de las muchas deformaciones que los profesores solemos transmitir sobre la naturaleza de la ciencia. El reconocimiento de la importancia de actividades asociadas tradicionalmente al modelo de transmisión/recepción no debe hacer pensar, sin embargo, en un ecléctico "todo vale". Desde una perspectiva de enseñanza/aprendizaje que se inspire en las estrategias del trabajo científico, leer un texto o escuchar al profesor no responden a la recepción de un conoci-miento ya elaborado, sino que aparecen asociadas a, p.e., una búsqueda bibliográfica desti-nada a precisar un problema o fundamentar una hipótesis, a la confrontación de la propia actividad con otros resultados o puntos de vista, etc. Se trata, pues, de actividades coherentes con lo que supone el tratamiento de situaciones problemáticas de interés y no, insistimos, de momentos de recepción que se combinan con otros de investigación. Hay que subrayar que una orientación como la que se propone exige la transformación de las actividades fundamentales del aprendizaje de las ciencias -desde la introducción de conceptos al trabajo de laboratorio, pasando por la resolución de problemas de lápiz y papel, la lectura, la comunicación... sin olvidar la evaluación- para que se conviertan en ocasión de construcción de conocimientos. Existe una abundante literatura en la que se muestra, me-diante ejemplos concretos, la posibilidad de transformar en la dirección indicada las prácticas de laboratorio (Gil, Navarro y González 1993; Gil y Valdés 1995a y 1995b...), los problemas de lápiz y papel (Gil et al 1993 y 1994...), la introducción y tratamiento de conceptos (Gil et al 1991...), la evaluación del aprendizaje (Alonso, Gil y Mtnez-Torregosa 1992...). Más aún, las investigaciones realizadas en esta dirección convergen en la necesidad de un planteamiento integrado, en el cual la rígida distinción habitual entre "resolución de problemas", "prácticas de laboratorio" y "teoría" no tiene cabida (Gil y Valdés 1995b) y el proceso de aprendizaje es concebido, en cambio, como un único proceso investigativo, complejo, multiforme, de construcción de conocimientos, en el que se integran las actividades experimentales y de lápiz y papel, la lectura de documentos, la interacción entre los diferentes equipos de estudiantes y el profesor... El hecho de que la construcción de conocimientos aparezca asociada a un complejo pro-ceso, que integra en sí toda una multiplicidad de actividades, genera una nueva preocupación: ¿No hay peligro de que en un modelo de aprendizaje como el propuesto, de naturaleza abierta y compleja, los estudiantes "se pierdan"? La idea básica que subyace en el modelo de aprendizaje como investigación es que los alumnos puedan construir y afianzar conocimientos, al tiempo que se familiarizan con las características básicas del trabajo científico y adquieren un interés crítico por las ciencias y sus repercusiones. Pero ello exige, obviamente, que el conjunto de actividades que realicen posea una lógica interna que evite aprendizajes desconexos y procesos excesivamente erráti-cos; no puede, pues, pensarse en actividades sueltas ni en la improvisación, sino en un ver-dadero programa de investigación que permita orientar y prever el trabajo de los estudiantes y

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proporcione a éstos un hilo conductor que de sentido a su trabajo. Dicho de otro modo, ello exige la elaboración de "programas de actividades" (programas de investigación) capaces de estimular y orientar adecuadamente la (re)construcción de conocimientos por los alumnos. Conviene recordar aquí, a este respecto, que no se está planteando el trabajo de los es-tudiantes como una investigación "frontera" en dominios desconocidos para todos los inves-tigadores, sino más bien como investigaciones "réplica" semejantes a las que realizan los investigadores novatos en dominios en los que el profesor puede jugar el papel de un experto director de investigaciones. La elaboración de estos programas de actividades es hoy, sin duda, uno de los mayores retos de la innovación en la enseñanza de las ciencias. En este sentido, resulta útil desarrollar el modelo de aprendizaje como investigación, expuesto en el cuadro 2, precisando aquellas cuestiones que deben ser consideradas durante la confección de los programas de actividades. Hemos intentado así hacer un resumen de dichas cuestiones en el cuadro 3, pero nos apre-suramos a señalar que ellas no constituyen ningún algoritmo a seguir linealmente, sino un recordatorio de la extraordinaria riqueza de la actividad investigativa. Unas preguntas como ésas pueden resultar útiles no sólo para la confección de los pro-gramas de actividades, sino también para su evaluación. En relación con esto queremos re-saltar que un programa de actividades es un material didáctico "auto-correctivo": los profeso-res podemos constatar qué actividades han funcionado y merecen ser retenidas, cuáles convie-ne modificar o eliminar, etc, adquiriendo así nuestro trabajo una componente investigativa que rompe con planificaciones superficiales y nos obliga a un esfuerzo de profundización y creatividad. Cuadro 3. Cuestiones a considerar durante la confección de los programas de activi-dades

1. ¿Se presentan situaciones problemáticas abiertas (con objeto de que los alumnos puedan tomar decisiones paraprecisarlas) de un nivel de dificultad adecuado (correspondiente a su zona de desarrollo potencial)? 2. ¿Se plantea una reflexión sobre el posible interés de las situaciones propuestas que dé sentido a su estudio(considerando su relación con el programa general de trabajo adoptado, las posibles implicaciones C/T/S, etc)? ¿Se presta atención, en general, a potenciar las actitudes positivas y a que el trabajo se realice en un clima próximoa lo que es una investigación colectiva (situación en la que las opiniones, intereses, etc de cada individuo cuentan)y no en un clima de sometimiento a tareas impuestas por un profesor/"capataz"? ¿Se procura evitar toda discriminación (por razones étnicas, sociales...) y, en particular, el uso de un lenguaje sexis-ta, transmisor de expectativas negativas hacia las mujeres? 3. ¿Se plantea un análisis cualitativo, significativo, que ayude a comprender y a acotar las situaciones planteadas (ala luz de los conocimientos disponibles, del interés del problema ,etc) y a formular preguntas operativas sobre lo quese busca? ¿Se muestra, por otra parte, el papel esencial de las matemáticas como instrumento de investigación, que intervie-ne desde la formulación misma de problemas al análisis de los resultados, sin caer en operativismos ciegos?

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4. ¿Se plantea la emisión de hipótesis, fundamentadas en los conocimientos disponibles, susceptibles de orientar eltratamiento de las situaciones y de hacer explícitas, funcionalmente, las preconcepciones? ¿Se presta atención, en ese sentido, a la actualización de los conocimientos que constituyan prerrequisitos para elestudio emprendido? ¿Se propone, al menos, el manejo de alguna hipótesis? ¿Se presta atención a las preconcepciones (contempladas como hipótesis)? 5. ¿Se plantea la elaboración de estrategias (en plural), incluyendo, en su caso, diseños experimentales? ¿Se pide, al menos, la evaluación crítica de algún diseño, etc? ¿Se presta atención a la actividad práctica en sí misma (montajes, medidas...)? ¿Se potencia la incorporación de la tecnología actual a los diseños experimentales (ordenadores, electrónica, au-tomación...) con objeto de favorecer una visión más correcta de la actividad científico-técnica contemporánea? 6. ¿Se plantea el análisis detenido de los resultados (su interpretación física, fiabilidad, etc), a la luz del cuerpo deconocimientos disponible, de las hipótesis manejadas y/o de los resultados de otros autores? ¿Se plantea alguna reflexión sobre los posibles conflictos entre algunos resultados y las concepciones iniciales? ¿Se favorece la "autorregulación" del trabajo de los alumnos? ¿Se promueve que los estudiantes cotejen su evolución conceptual y metodológica con la experimentada históri-camente por la comunidad científica? 7. ¿Se plantea la consideración de posibles perspectivas (replanteamiento del estudio a otro nivel de complejidad,problemas derivados...)? ¿Se consideran, en particular, las implicaciones C/T/S del estudio realizado (posibles aplicaciones, repercusionesnegativas...)? ¿Se pide la elaboración de "productos" (carteles, colecciones de objetos...)? 8. ¿Se pide un esfuerzo de integración que considere la contribución del estudio realizado a la construcción de uncuerpo coherente de conocimientos, las posibles implicaciones en otros campos de conocimientos, etc? ¿Se pide algún trabajo de construcción de síntesis, mapas conceptuales, etc, que ponga en relación conocimientosdiversos? 9. ¿Se plantea la elaboración de memorias científicas del trabajo realizado? ¿Se pide la lectura y comentario crítico de textos científicos? ¿Se presta atención a la verbalización, solicitando comentarios significativos que eviten el "operativismo mudo"?

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10. ¿Se potencia la dimensión colectiva del trabajo científico organizando equipos de trabajo y facilitando lainteracción entre los equipos y la comunidad científica (representada en la clase por el resto de los equipos, elcuerpo de conocimientos ya construido, los textos, el profesor como experto...)? ¿Se hace ver, en particular, que los resultados de una sola persona o de un solo equipo no pueden bastar paraverificar o falsar una hipótesis? ¿Se muestra el cuerpo de conocimientos disponible como la cristalización del trabajo realizado por la comunidadciéntífica y la expresión del consenso alcanzado en un determinado momento?

La confección de programas con las características descritas, que integren las múltiples actividades del proceso de enseñanza/aprendizaje y consideren los aspectos fundamentales del trabajo científico, genera una justificada preocupación entre los profesores, a la que nos referiremos en último lugar: ¿No plantea la confección de programas de actividades exigencias demasiado elevadas para los profesores? Es obvio que una tarea de la envergadura que representa la elaboración de programas de actividades, susceptibles de interesar a los alumnos y favorecer un trabajo creativo y efectivo de construcción de conocimientos, no puede ser realizada por un sólo profesor. Y de nuevo aquí, la concepción del proceso de enseñanza/aprendizaje -esta vez centrada la atención en la enseñanza- como una actividad investigativa, arroja luz sobre esta cuestión. En efecto, a ningún científico se le exige que posea el conjunto de saberes y destrezas necesarios para el tratamiento científico de los problemas: se tiene muy claro que se trata de una tarea colectiva. Del mismo modo, el trabajo docente tampoco es, o mejor dicho, no debería ser, una tarea aislada y ningún profesor/a ha de sentirse oprimido por un conjunto de saberes que, con toda seguridad, sobrepasan las posibilidades de un ser humano. Lo esencial es que pueda darse un trabajo colectivo en todo el proceso de enseñanza/ aprendizaje: desde la preparación de las clases a la evaluación. Señalemos, para concluir, que con este punto de vista la complejidad de la actividad do-cente deja de verse como un obstáculo a la eficacia y un factor de desánimo, para convertirse en una invitación a romper con la inercia de una enseñanza monótona y sin perspectivas y a aprovechar la enorme creatividad potencial de la nueva orientación de la docencia. De este modo, el problema de la falta de interés por la docencia de muchos profesores puede encon-trar una vía de solución similar a la que se contempla para los propios alumnos: implicación en tareas abiertas, creativas, en la difusión de experiencias innovadoras, en los intercambios entre grupos de profesores; en definitiva: en un trabajo colectivo de innovación e investiga-ción que puede transmitir a la docencia, al igual que al aprendizaje, todo el interés propio de la actividad científica. Agradecimientos Los autores desean expresar su agradecimiento a la Dirección General de Investigación Científica y Técnica del Ministerio de Educación y Ciencia de España, cuya ayuda ha hecho posible la estancia del Dr. Valdés en la Universitat de València y la elaboración conjunta del presente trabajo.

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Capítulo 2¿Qué visiones de la ciencia y la actividad

científica tenemos y transmitimos?

La superación de las visiones deformadas de la cienciay la tecnología: Un requisito esencial para larenovación de la educación científica

Isabel Fernández, Daniel Gil Pérez, Pablo Valdés y Amparo Vilches

ALGUNAS CUESTIONES QUE SE ABORDAN EN ESTE CAPÍTULO• ¿Cuáles pueden ser las concepciones erróneas sobre la actividad científica a las que

la enseñanza de las ciencias debería prestar atención, evitando su transmisión ex-plícita o implícita?

• ¿Qué aspectos deberían incorporarse al currículo para evitar visiones distorsionadasy empobrecidas de la actividad científica, que dificultan el aprendizaje y generanactitudes negativas?

• ¿Qué cambio radical en el proceso de enseñanza/aprendizaje de las ciencias implicadicha incorporación? ¿Qué dificultades puede conllevar dicho cambio?

EXPRESIONES CLAVEAprendizaje como investigación orientada; características de la actividad científica

y/o tecnológica; naturaleza de la ciencia y la tecnología; relaciones ciencia-tecnología-sociedad-ambiente (CTSA); visiones deformadas de la ciencia y la tecnología.

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INTRODUCCIÓNEn el capítulo anterior hemos estudiado las razones que apoyan la idea de una alfabeti-

zación científica para todos los ciudadanos y ciudadanas y hemos analizado las reticenciasy barreras sociales que se han opuesto (y continúan oponiéndose) a una educación cien-tífica generalizada, con argumentos que expresan implícitamente la oposición a la am-pliación del período de escolarización obligatoria para toda la ciudadanía, la supuestaincapacidad de la mayoría de la población para una formación científica, etc.

La educación científica aparece así como una necesidad del desarrollo social y perso-nal. Pero las expectativas puestas en la contribución de las ciencias a unas humanidadesmodernas (Langevin, 1926) no se han cumplido y asistimos a un fracaso generalizado y, loque es peor, a un creciente rechazo de los estudiantes hacia el aprendizaje de las cienciase, incluso, hacia la ciencia misma.

Esta preocupante distancia entre las expectativas puestas en la contribución de laeducación científica a la formación de ciudadanos conscientes de las repercusiones socialesde la ciencia –y susceptibles de incorporarse, en un porcentaje significativo, a sus tareas–y la realidad de un amplio rechazo de la ciencia y su aprendizaje, ha terminado por dirigirla atención hacia cómo se está llevando a cabo esa educación científica.

Este análisis de la enseñanza de las ciencias ha mostrado, entre otras cosas, gravesdistorsiones de la naturaleza de la ciencia que justifican, en gran medida, tanto el fracasode buen número de estudiantes como su rechazo de la ciencia. Hasta el punto de quehayamos comprendido, como afirman Guilbert y Meloche (1993), que la mejora de laeducación científica exige, como requisito ineludible, modificar la imagen de la naturalezade la ciencia que los profesores tenemos y transmitimos.

En efecto, numerosos estudios han mostrado que la enseñanza transmite visiones dela ciencia que se alejan notoriamente de la forma como se construyen y evolucionan losconocimientos científicos (McComas, 1998; Fernández, 2000). Visiones empobrecidas ydistorsionadas que generan el desinterés, cuando no el rechazo, de muchos estudiantes yse convierten en un obstáculo para el aprendizaje.

Ello está relacionado con el hecho de que la enseñanza científica –incluida la univer-sitaria– se ha reducido básicamente a la presentación de conocimientos ya elaborados, sindar ocasión a los estudiantes de asomarse a las actividades características de la actividadcientífica (Gil-Pérez et al., 1999). De este modo, las concepciones de los estudiantes–incluidos los futuros docentes– no llegan a diferir de lo que suele denominarse una ima-gen “folk”, “naif” o “popular” de la ciencia, socialmente aceptada, asociada a un supuesto“Método Científico”, con mayúsculas, perfectamente definido (Fernández et al., 2002).

Se podría argumentar que esta disonancia carece, en el fondo, de importancia, puestoque no ha impedido que los docentes desempeñemos la tarea de transmisores de losconocimientos científicos. Sin embargo, las limitaciones de una educación científica cen-trada en la mera transmisión de conocimientos –puestas de relieve por una abundanteliteratura, recogida en buena medida en los Handbooks ya aparecidos (Gabel, 1994; Frasery Tobin, 1998; Perales y Cañal, 2000)– han impulsado investigaciones que señalan a lasconcepciones epistemológicas “de sentido común” como uno de los principales obstácu-los para movimientos de renovación en el campo de la educación científica.

Se ha comprendido así que, si se quiere cambiar lo que los profesores y los alumnoshacemos en las clases de ciencias, es preciso previamente modificar la epistemología de

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C A P Í T U L O 2 / ¿ Q U É V I S I O N E S D E L A C I E N C I A Y L A A C T I V I D A D C I E N T Í F I C A T E N E M O S Y T R A N S M I T I M O S ?

los profesores (Bell y Pearson, 1992). Y aunque poseer concepciones válidas acerca de laciencia no garantiza que el comportamiento docente sea coherente con dichas concepcio-nes, constituye un requisito sine qua non (Hodson, 1993). El estudio de dichas concepcio-nes se ha convertido, por esa razón, en una potente línea de investigación y ha planteadola necesidad de establecer lo que puede entenderse como una imagen básicamente correctasobre la naturaleza de la ciencia y de la actividad científica, coherente con la epistemolo-gía actual. Esto es lo que pretendemos abordar en este capítulo.

POSIBLES VISIONES DEFORMADAS DE LA CIENCIAY LA TECNOLOGÍA

Somos conscientes de la dificultad que entraña hablar de una “imagen correcta” de laactividad científica, que parece sugerir la existencia de un supuesto método universal, deun modelo único de desarrollo científico. Es preciso, por supuesto, evitar cualquier inter-pretación de este tipo, pero ello no se consigue renunciando a hablar de las característi-cas de la actividad científica, sino con un esfuerzo consciente por evitar simplismos ydeformaciones claramente contrarias a lo que puede entenderse, en sentido amplio, comoaproximación científica al tratamiento de problemas.

Se trataría, en cierto modo, de aprehender por vía negativa una actividad compleja queparece difícil de caracterizar positivamente. Ésta es la primera tarea que nos proponemos:


Explicitemos, a título de hipótesis, cuáles pueden ser las concepciones erróneas

sobre la actividad científica a las que la enseñanza de las ciencias debe prestar

atención, evitando su transmisión explícita o implícita.

Podría pensarse que esta actividad ha de ser escasamente productiva ya que se estápidiendo a los profesores, que solemos incurrir en dichas deformaciones, que investigue-mos cuáles pueden ser éstas. Sin embargo, al crearse una situación de investigación(preferiblemente colectiva), los profesores podemos distanciarnos críticamente de nues-tras concepciones y prácticas habituales, fruto de una impregnación ambiental que nohabíamos tenido ocasión de analizar y valorar.

El resultado de este trabajo, que ha sido realizado con numerosos grupos de profesoresen formación y en activo, es que las deformaciones conjeturadas son siempre las mismas;más aún, no sólo se señalan sistemáticamente las mismas deformaciones, sino que seobserva una notable coincidencia en la frecuencia con que cada una es mencionada.

Cabe señalar, por otra parte, que si se realiza un análisis bibliográfico, buscandoreferencias a posibles errores y simplismos en la forma en que la enseñanza de la cienciapresenta la naturaleza de la ciencia, los resultados de dicho análisis son sorprendente-mente coincidentes con las conjeturas de los equipos docentes en lo que se refieren a lasdeformaciones mencionadas y, en general, incluso a la frecuencia con que lo son (Fernández,2000). Esta coincidencia básica muestra la efectividad de la reflexión de los equiposdocentes.

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Conviene detenerse en discutir las deformaciones conjeturadas (como veremos, estre-chamente relacionadas entre sí), que expresan, en su conjunto, una imagen ingenua pro-fundamente alejada de lo que supone la construcción de conocimientos científicos, peroque ha ido consolidándose hasta convertirse en un estereotipo socialmente aceptado que,insistimos, la propia educación científica refuerza por acción u omisión.

Los lectores que se hayan detenido a conjeturar estas posibles distorsiones podránahora comparar sus reflexiones con los resultados de las investigaciones recogidas en laliteratura.

1. Una visión descontextualizadaHemos elegido comenzar por una deformación criticada por todos los equipos docen-

tes implicados en este esfuerzo de clarificación y por una abundante literatura: la trans-misión de una visión descontextualizada, socialmente neutra, que olvida dimensionesesenciales de la actividad científica y tecnológica, como su impacto en el medio natural ysocial o los intereses e influencias de la sociedad en su desarrollo (Hodson, 1994). Seignoran, pues, las complejas relaciones CTS, ciencia-tecnología-sociedad, o, mejor, CTSA,agregando la A de ambiente para llamar la atención sobre los graves problemas de degra-dación del medio que afectan a la totalidad del planeta. Este tratamiento descontextuali-zado comporta, muy en particular, una falta de clarificación de las relaciones entre cienciay tecnología.


¿Qué relación concebimos entre ciencia y tecnología?

Habitualmente, la tecnología es considerada una mera aplicación de los conocimien-tos científicos. De hecho, la tecnología ha sido vista tradicionalmente como una actividadde menor estatus que la ciencia “pura” (Acevedo, 1996; De Vries, 1996; Cajas, 1999 y2001), por más que ello haya sido rebatido por epistemólogos como Bunge (1976 y 1997).Hasta muy recientemente, su estudio no ha formado parte de la educación general de losciudadanos (Gilbert, 1992 y 1995), sino que ha quedado relegado, en el nivel secundario,a la llamada formación profesional, a la que se orientaba a los estudiantes con peoresrendimientos escolares, frecuentemente procedentes de los sectores sociales más desfa-vorecidos (Rodríguez, 1998). Ello responde a la tradicional primacía social del trabajo“intelectual” frente a las actividades prácticas, “manuales”, propias de las técnicas (Medway,1989; López Cubino, 2001).

Es relativamente fácil, sin embargo, cuestionar esta visión simplista de las relacionesciencia-tecnología: basta reflexionar brevemente sobre el desarrollo histórico de ambas(Gardner, 1994) para comprender que la actividad técnica ha precedido en milenios a laciencia y que, por tanto, en modo alguno puede considerarse como mera aplicación deconocimientos científicos. A este respecto cabe subrayar que los dispositivos e instala-ciones, y en general los inventos tecnológicos, no pueden ser considerados como merasaplicaciones de determinadas ideas científicas, en primer lugar, porque ellos tienen unaprehistoria que muchas veces es independiente de dichas ideas como, muy en particular,necesidades humanas que han ido evolucionando, otras invenciones que le precedieron o

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conocimientos y experiencia práctica acumulada de muy diversa índole. Así, la desviaciónde una aguja magnética por una corriente eléctrica (experiencia de Oersted, efectuada en1819), por sí misma no sugería su utilización para la comunicación a distancia entre laspersonas. Se advirtió esa posibilidad sólo porque la comunicación a distancia era unanecesidad creciente, y ya se habían desarrollado antes otras formas de “telegrafía”, sono-ra y visual, en las cuales se empleaban determinados códigos; también se habían cons-truido baterías de potencia considerable, largos conductores y otros dispositivos queresultaban imprescindibles para el invento de la telegrafía. Ello permite comenzar a rom-per con la idea común de la tecnología como subproducto de la ciencia, como un simpleproceso de aplicación del conocimiento científico para la elaboración de artefactos (loque refuerza el supuesto carácter neutral, ajeno a intereses y conflictos sociales, delbinomio ciencia-tecnología).

Pero lo más importante es clarificar lo que la educación científica de los ciudadanos yciudadanas pierde con esta minusvaloración de la tecnología. Ello nos obliga a preguntar-nos, como hace Cajas (1999), si hay algo característico de la tecnología que pueda serútil para la formación científica de los ciudadanos y que los profesores de ciencias noestemos tomando en consideración.


Consideremos posibles características de la tecnología que puedan ser

útiles para la formación científica de los ciudadanos y que los profesores

de ciencias no estemos tomando en consideración.

Nadie pretende hoy, por supuesto, trazar una neta separación entre ciencia y tecnolo-gía: desde la revolución industrial los tecnólogos han incorporado de forma creciente lasestrategias de la investigación científica para producir y mejorar sus productos. La interde-pendencia de la ciencia y la tecnología ha seguido creciendo debido a su incorporación alas actividades industriales y productivas, y eso hace difícil hoy –y, al mismo tiempo, caren-te de interés– clasificar un trabajo como puramente científico o puramente tecnológico.

Sí que interesa destacar, por el contrario, algunos aspectos de las relaciones ciencia-tecnología, con objeto de evitar visiones deformadas que empobrecen la educación cien-tífica y tecnológica. El objetivo de los tecnólogos ha sido y sigue siendo, fundamentalmente,producir y mejorar artefactos, sistemas y procedimientos que satisfagan necesidades ydeseos humanos, más que contribuir a la comprensión teórica, es decir, a la construcciónde cuerpos coherentes de conocimientos (Mitcham, 1989; Gardner, 1994). Ello no signifi-ca que no utilicen o construyan conocimientos, sino que los construyen para situacionesespecíficas reales (Cajas 1999) y, por tanto, complejas, en las que no es posible dejar a unlado toda una serie de aspectos que en una investigación científica pueden ser obviadoscomo no relevantes, pero que es preciso contemplar en el diseño y manejo de productostecnológicos que han de funcionar en la vida real.

De este modo, el estudio resulta a la vez más limitado (interesa resolver una cuestiónespecífica, no construir un cuerpo de conocimientos) y más complejo (no es posible tra-bajar en condiciones ‘ideales’, fruto de análisis capaces de eliminar influencias ‘espu-rias’). El cómo se convierte en la pregunta central, por encima del porqué. Un cómo que,

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en general, no puede responderse únicamente a partir de principios científicos: al pasarde los diseños a la realización de prototipos y de éstos a la optimización de los procesospara su producción real, son innumerables –y, a menudo, insospechados– los problemasque deben resolverse. El resultado final ha de ser el funcionamiento correcto, en lassituaciones requeridas, de los productos diseñados (Moreno, 1988).

Esta compleja interacción de comprensión y acción en situaciones específicas peroreales, no “puras”, es lo que caracteriza el trabajo tecnológico (Hill, 1998; Cajas, 1999).Como vemos, en modo alguno puede concebirse la tecnología como mera aplicación de losconocimientos científicos. No debemos, pues, ignorar ni minusvalorar los procesos dediseño, necesarios para convertir en realidad los objetos y sistemas tecnológicos y paracomprender su funcionamiento. La presentación de esos productos como simple aplica-ción de algún principio científico sólo es posible en la medida en que no se presta aten-ción real a la tecnología. Se pierde así una ocasión privilegiada para conectar con la vidadiaria de los estudiantes, para familiarizarles con lo que supone la concepción y realiza-ción práctica de artefactos y su manejo real, superando los habituales tratamientos pura-mente librescos y verbalistas.

Estos planteamientos afectan también, en general, a las propuestas de incorporaciónde la dimensión CTSA, que se han centrado en promover la absolutamente necesaria con-textualización de la actividad científica, discutiendo la relevancia de los problemas abor-dados, estudiando sus aplicaciones y posibles repercusiones (poniendo énfasis en la tomade decisiones), pero que han dejado a un lado otros aspectos clave de lo que supone latecnología: el análisis medios-fines, el diseño y realización de prototipos (con la resoluciónde innumerables problemas prácticos), la optimización de los procesos de producción, elanálisis riesgo-coste-beneficio, la introducción de mejoras sugeridas por el uso en definitiva,todo lo que supone la realización práctica y el manejo real de los productos tecnológicosde los que depende nuestra vida diaria.

De hecho las referencias más frecuentes a las relaciones CTSA que incluyen la mayoríade los textos escolares de ciencias se reducen a la enumeración de algunas aplicaciones delos conocimientos científicos (Solbes y Vilches, 1997), cayendo así en una exaltaciónsimplista de la ciencia como factor absoluto de progreso.

Frente a esta ingenua visión de raíz positivista comienza a extenderse una tendenciaa descargar sobre la ciencia y la tecnología la responsabilidad de la situación actual dedeterioro creciente del planeta, lo que no deja de ser una nueva simplificación maniqueaen la que resulta fácil caer y que llega a afectar, incluso, a algunos libros de texto(Solbes y Vilches, 1998). No podemos ignorar, a este respecto, que son científicos quie-nes estudian los problemas a que se enfrenta hoy la humanidad, advierten de los riesgosy ponen a punto soluciones (Sánchez Ron, 1994). Por supuesto, no sólo los científicos nitodos los científicos. Es cierto que son también científicos y tecnólogos quienes hanproducido, por ejemplo, los compuestos que están destruyendo la capa de ozono, perojunto a economistas, políticos, empresarios y trabajadores. Las críticas y las llamadas a laresponsabilidad han de extenderse a todos, incluidos los “simples” consumidores de losproductos nocivos.

El olvido de la tecnología es expresión de visiones puramente operativistas que igno-ran completamente la contextualización de la actividad científica, como si la cienciafuera un producto elaborado en torres de marfil, al margen de las contingencias de la vidaordinaria. Se trata de una visión que conecta con la que contempla a los científicos como

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seres especiales, genios solitarios que manejan un lenguaje abstracto, de difícil acceso.La visión descontextualizada se ve reforzada, pues, por las concepciones individualistas yelitistas de la ciencia.

2. Una concepción individualista y elitista


Consideremos en qué medida la enseñanza puede estar contribuyendo a

una concepción individualista y elitista de la actividad científica.

Ésta es, junto a la visión descontextualizada que acabamos de analizar –y a la queestá estrechamente ligada–, otra de las deformaciones más frecuentemente señaladas porlos equipos docentes, y también más tratadas en la literatura. Los conocimientos cientí-ficos aparecen como obra de genios aislados, ignorándose el papel del trabajo colectivo,de los intercambios entre equipos... En particular, se deja creer que los resultados obteni-dos por un solo científico o equipo pueden bastar para verificar o falsar una hipótesis o,incluso, toda una teoría.

A menudo se insiste explícitamente en que el trabajo científico es un dominio reserva-do a minorías especialmente dotadas, transmitiendo expectativas negativas hacia la ma-yoría de los alumnos y, muy en particular, de las alumnas, con claras discriminaciones denaturaleza social y sexual: la ciencia es presentada como una actividad eminentemente“masculina”.

Se contribuye, además, a este elitismo escondiendo la significación de los conoci-mientos tras presentaciones exclusivamente operativistas. No se realiza un esfuerzo porhacer la ciencia accesible (comenzando con tratamientos cualitativos, significativos), nipor mostrar su carácter de construcción humana, en la que no faltan confusiones ni erro-res, como los de los propios alumnos.

En algunas ocasiones nos encontramos con una deformación de signo opuesto quecontempla la actividad científica como algo sencillo, próximo al sentido común, olvidan-do que la construcción científica parte, precisamente, del cuestionamiento sistemático delo obvio (Bachelard, 1938), pero en general la concepción dominante es la que contemplala ciencia como una actividad de genios aislados.

La falta de atención a la tecnología contribuye a esta visión individualista y elitista:por una parte, se obvia la complejidad del trabajo científico-tecnológico que exige, comoya hemos señalado, la integración de diferentes clases de conocimientos, difícilmenteasumibles por una única persona; por otra, se minusvalora la aportación de técnicos,maestros de taller, etc., quienes a menudo han jugado un papel esencial en el desarrollocientífico-tecnológico. El punto de partida de la Revolución Industrial, por ejemplo, fuela máquina de Newcomen, que era fundidor y herrero. Como afirma Bybee (2000), “Alrevisar la investigación científica contemporánea, uno no puede escapar a la realidad deque la mayoría de los avances científicos están basados en la tecnología”. Y ello cuestionala visión elitista, socialmente asumida, de un trabajo científico-intelectual por encimadel trabajo técnico.

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La imagen individualista y elitista del científico se traduce en iconografías que repre-sentan al hombre de bata blanca en su inaccesible laboratorio, repleto de extraños instru-mentos. De esta forma, conectamos con una tercera y grave deformación: la que asocia eltrabajo científico, casi exclusivamente, con ese trabajo en el laboratorio, donde el cientí-fico experimenta y observa en busca del feliz “descubrimiento”. Se transmite así unavisión empiro-inductivista de la actividad científica, que abordaremos seguidamente.

3. Una concepción empiro-inductivista y ateórica


¿Cuál sería el papel de la observación y de la experimentación en la

actividad científica?

Quizás sea la concepción empiro-inductivista la deformación que ha sido estudiada enprimer lugar, y la más ampliamente señalada en la literatura. Una concepción que defien-de el papel de la observación y de la experimentación “neutras” (no contaminadas porideas apriorísticas), olvidando el papel esencial de las hipótesis como focalizadoras de lainvestigación y de los cuerpos coherentes de conocimientos (teorías) disponibles, queorientan todo el proceso.

Numerosos estudios han mostrado las discrepancias entre la imagen de la ciencia pro-porcionada por la epistemología contemporánea y ciertas concepciones docentes, amplia-mente extendidas, marcadas por un empirismo extremo (Giordan, 1978; Hodson, 1985;Nussbaum, 1989; Cleminson, 1990; King, 1991; Stinner, 1992; Désautels et al., 1993; Lakiny Wellington, 1994; Hewson, Kerby y Cook, 1995; Jiménez Aleixandre, 1995; Thomaz et al.,1996; Izquierdo, Sanmartí y Espinet, 1999…). Hay que insistir, a este respecto, en el recha-zo generalizado de lo que Piaget (1970) denomina “el mito del origen sensorial de losconocimientos científicos”, es decir, en el rechazo de un empirismo que concibe los conoci-mientos como resultado de la inferencia inductiva a partir de “datos puros”. Esos datos notienen sentido en sí mismos, sino que requieren ser interpretados de acuerdo con un sistemateórico. Así, por ejemplo, cuando se utiliza un amperímetro no se observa la intensidad deuna corriente, sino la simple desviación de una aguja (Bunge, 1980). Se insiste, por ello, enque toda investigación y la misma búsqueda de datos vienen marcadas por paradigmasteóricos, es decir, por visiones coherentes, articuladas, que orientan dicha investigación.

Es preciso, además, insistir en la importancia de los paradigmas conceptuales, de lasteorías, en el desarrollo del trabajo científico (Bunge, 1976), en un proceso complejo, noreducible a un modelo definido de cambio científico (Estany, 1990), que incluye eventua-les rupturas, cambios revolucionarios (Kuhn, 1971), del paradigma vigente en un determi-nado dominio y surgimiento de nuevos paradigmas teóricos. Y es preciso también insistiren que los problemas científicos constituyen inicialmente “situaciones problemáticas”confusas: el problema no viene dado, es necesario formularlo de manera precisa, modeli-zando la situación, haciendo determinadas opciones para simplificarlo más o menos conel fin de poder abordarlo, clarificando el objetivo, etc. Y todo esto partiendo del corpusde conocimientos que se posee en el campo específico en que se desarrolla el programa deinvestigación (Lakatos, 1989).

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Estas concepciones empiro-inductivistas de la ciencia afectan a los mismos científicos–pues, como explica Mosterín (1990), sería ingenuo pensar que éstos “son siempre explíci-tamente conscientes de los métodos que usan en su investigación”–, así como, lógicamen-te, a los mismos estudiantes (Gaskell, 1992; Pomeroy, 1993; Roth y Roychondhury, 1994;Solomon, Duveen y Scott, 1994; Abrams y Wandersee, 1995; Traver, 1996; Roth y Lucas,1997; Désautels y Larochelle, 1998). Conviene señalar que esta idea, que atribuye la esen-cia de la actividad científica a la experimentación, coincide con la de “descubrimiento”científico, transmitida, por ejemplo, por los cómics, el cine y, en general, por los mediosde comunicación (Lakin y Wellington, 1994). Dicho de otra manera, parece que la visión delos profesores –o la que proporcionan los libros de texto (Selley, 1989; Stinner, 1992)– noes muy diferente, en lo que respecta al papel atribuido a los experimentos, de lo que hemosdenominado la imagen “ingenua” de la ciencia, socialmente difundida y aceptada.

Cabe señalar que aunque ésta es, parece ser, la deformación más estudiada y criticadaen la literatura, son pocos los equipos docentes que se refieren a esta posible deforma-ción. Ello puede interpretarse como índice del peso que continúa teniendo esta concep-ción empiro-inductivista en el profesorado de ciencias. Es preciso tener en cuenta a esterespecto que, pese a la importancia dada (verbalmente) a la observación y experimenta-ción, en general la enseñanza es puramente libresca, de simple transmisión de conoci-mientos, sin apenas trabajo experimental real (más allá de algunas “recetas de cocina”).La experimentación conserva, así, para profesores y estudiantes el atractivo de una “revo-lución pendiente”, como hemos podido percibir en entrevistas realizadas a profesores enactivo (Fernández, 2000).

Esta falta de trabajo experimental tiene como una de sus causas la escasa familiariza-ción de los profesores con la dimensión tecnológica y viene, a su vez, a reforzar lasvisiones simplistas sobre las relaciones ciencia-tecnología a las que ya hemos hecho refe-rencia. En efecto, el trabajo experimental puede ayudar a comprender que, si bien latecnología se ha desarrollado durante milenios sin el concurso de la ciencia, inexistentehasta muy recientemente (Niiniluoto, 1997; Quintanilla y Sánchez Ron, 1997), la cons-trucción del conocimiento científico siempre ha sido y sigue siendo deudora de la tecno-logía: basta recordar que para someter a prueba las hipótesis que focalizan una investigaciónestamos obligados a construir diseños experimentales; y hablar de diseños es ya utilizarun lenguaje tecnológico.

Es cierto que, como ya señalaba Bunge (1976), los diseños experimentales son deudo-res del cuerpo de conocimientos (la construcción, por ejemplo, de un amperímetro sólotiene sentido a la luz de una buena comprensión de la corriente eléctrica), pero su reali-zación concreta exige resolver problemas prácticos en un proceso complejo con todas lascaracterísticas del trabajo tecnológico. Es precisamente éste el sentido que debe darse alo que manifiesta Hacking (1983) cuando -parafraseando la conocida frase de que “laobservación está cargada de teoría” (Hanson 1958)- afirma que “la observación y la expe-rimentación científica están cargadas de una competente práctica previa”.

Cuando, por ejemplo, Galileo concibe la idea de “debilitar”, la caída de los cuerposmediante el uso de un plano inclinado de fricción despreciable, con objeto de someter aprueba la hipótesis de que la caída de los graves constituye un movimiento de acelera-ción constante, la propuesta resulta conceptualmente sencilla: si la caída libre tienelugar con aceleración constante, el movimiento de un cuerpo que se deslice por un planoinclinado con fricción despreciable también tendrá aceleración constante, pero tantomás pequeña cuanto menor sea el ángulo del plano, lo que facilita la medida de los

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tiempos y la puesta a prueba de la relación esperada entre las distancias recorridas y lostiempos empleados. Sin embargo, la realización práctica de este diseño comporta resol-ver toda una variedad de problemas: preparación de una superficie suficientemente planay pulida, por la que pueda rodar una esferita, como forma de reducir la fricción; cons-trucción de una canaleta para evitar que la esferita se desvíe y caiga del plano inclinado;establecimiento de la forma de soltar la esferita y de determinar el instante de llegada,etc. Se trata, sin duda alguna, de un trabajo tecnológico destinado a lograr un objetivoconcreto, a resolver una situación específica, lo que exige una multiplicidad de habilida-des y conocimientos. Y lo mismo puede decirse de cualquier diseño experimental, inclusode los más sencillos.

No se trata, pues, de señalar, como a veces se hace, que “algunos” desarrollos tecno-lógicos han sido imprescindibles para hacer posible “ciertos” avances científicos (como,p.e., el papel de las lentes en la investigación astronómica): la tecnología está siempreen el corazón de la actividad científica; la expresión diseño experimental es perfectamen-te ilustrativa a este respecto.

Desafortunadamente, las escasas prácticas de laboratorio escolares escamotean a losestudiantes (¡incluso en la universidad!) toda la riqueza del trabajo experimental, puestoque presentan montajes ya elaborados para su simple manejo siguiendo guías tipo “recetade cocina”.

De este modo, la enseñanza centrada en la simple transmisión de conocimientos yaelaborados no sólo impide comprender el papel esencial que la tecnología juega en eldesarrollo científico, sino que, contradictoriamente, favorece el mantenimiento de lasconcepciones empiro-inductivistas que sacralizan un trabajo experimental, al que nuncase tiene acceso real, como elemento central de un supuesto “método científico”, lo que sevincula con otras dos graves deformaciones que abordaremos brevemente a continuación.

4. Una visión rígida, algorítmica, infalible…


Analicemos críticamente la concepción, ampliamente recogida en la

literatura, que presenta el “Método Científico” como un conjunto de

etapas a seguir correlativamente, resaltando lo que supone tratamiento

cuantitativo, control riguroso, etc., y olvidando –o, incluso, rechazando–

todo lo que significa invención, creatividad, duda...

Ésta es una concepción ampliamente difundida entre el profesorado de ciencias, comose ha podido constatar utilizando diversos diseños (Fernández, 2000). Así, en entrevistasmantenidas con profesores, una mayoría se refiere al “método científico” como una se-cuencia de etapas definidas, en las que las “observaciones” y los “experimentos riguro-sos” juegan un papel destacado, contribuyendo a la “exactitud y objetividad” de losresultados obtenidos.

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Frente a ello es preciso resaltar el papel jugado en la investigación por el pensamien-to divergente, que se concreta en aspectos fundamentales y erróneamente relegados enlos planteamientos empiro-inductivistas, como son la invención de hipótesis y modelos oel propio diseño de experimentos. No se razona, pues, en términos de certezas más omenos basadas en “evidencias”, sino en términos de hipótesis, que se apoyan, es ciertoen los conocimientos adquiridos, pero que son contempladas como “tentativas de res-puesta” que han de ser puestas a prueba lo más rigurosamente posible, lo que da lugar aun proceso complejo, en el que no existen principios normativos, de aplicación universal,para la aceptación o rechazo de hipótesis o, más en general, para explicar los cambios enlos conocimientos científicos (Giere, 1988). Es preciso reconocer, por el contrario, queese carácter tentativo se traduce en dudas sistemáticas, en replanteamientos, búsquedade nuevas vías, etc., que muestran el papel esencial de la invención y la creatividad,contra toda idea de método riguroso, algorítmico. Y, si bien la obtención de datos expe-rimentales en condiciones definidas y controladas (en las que la dimensión tecnológicajuega un papel esencial) ocupa un lugar central en la investigación científica, es precisorelativizar dicho papel, que sólo cobra sentido, insistimos, con relación a las hipótesis acontrastar y a los diseños concebidos a tal efecto. En palabras de Hempel (1976), “alconocimiento científico no se llega aplicando un procedimiento inductivo de inferencia apartir de datos recogidos con anterioridad, sino más bien mediante el llamado método delas hipótesis a título de intentos de respuesta a un problema en estudio y sometiendoluego éstas a la contrastación empírica”. Son las hipótesis, pues, las que orientan labúsqueda de datos. Unas hipótesis que, a su vez, nos remiten al paradigma conceptual departida, poniendo de nuevo en evidencia el error de los planteamientos empiristas.

La concepción algorítmica, como la empiro-inductivista, en la que se apoya, puedemantenerse en la medida misma en que el conocimiento científico se transmite en formaacabada para su simple recepción, sin que ni los estudiantes ni los profesores tenganocasión de constatar prácticamente las limitaciones de ese supuesto “método científico”.Por la misma razón se incurre con facilidad en una visión aproblemática y ahistórica de laactividad científica a la que nos referiremos a continuación.

5. Una visión aproblemática y ahistórica(ergo acabada y dogmática)

Como ya hemos señalado, el hecho de transmitir conocimientos ya elaborados conducemuy a menudo a ignorar cuáles fueron los problemas que se pretendían resolver, cuál hasido la evolución de dichos conocimientos, las dificultades encontradas, etc., y, más aún,a no tener en cuenta las limitaciones del conocimiento científico actual o las perspectivasabiertas.


¿Cuáles pueden ser las consecuencias de no referirse a los problemas que

están en el origen de la construcción de unos conocimientos?

Al presentar unos conocimientos ya elaborados, sin siquiera referirse a los problemasque están en su origen, se pierde de vista que, como afirma Bachelard (1938), “todo

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conocimiento es la respuesta a una cuestión”, a un problema. Este olvido dificulta captarla racionalidad del proceso científico y hace que los conocimientos aparezcan como cons-trucciones arbitrarias. Por otra parte, al no contemplar la evolución de los conocimientos,es decir, al no tener en cuenta la historia de las ciencias, se desconoce cuáles fueron lasdificultades, los obstáculos epistemológicos que fue preciso superar, lo que resulta funda-mental para comprender las dificultades de los alumnos (Saltiel y Viennot, 1985).

Debemos insistir, una vez más, en la estrecha relación existente entre las deformacio-nes contempladas hasta aquí. Esta visión aproblemática y ahistórica, por ejemplo, haceposible las concepciones simplistas acerca de las relaciones ciencia-tecnología. Pensemosque si toda investigación responde a problemas, a menudo, esos problemas tienen unavinculación directa con necesidades humanas y, por tanto, con la búsqueda de solucionesadecuadas para problemas tecnológicos previos.

De hecho, el olvido de la dimensión tecnológica en la educación científica impregna lavisión distorsionada de la ciencia, socialmente aceptada, que estamos sacando aquí a laluz. Precisamente por ello hemos denominado este apartado “Posibles visiones deforma-das de la ciencia y la tecnología”, tratando así de superar un olvido que históricamentetiene su origen en la distinta valoración del trabajo intelectual y manual y que afectagravemente a la necesaria alfabetización científica y tecnológica del conjunto de la ciu-dadanía (Maiztegui et al., 2002).

La visión distorsionada y empobrecida de la naturaleza de la ciencia y de la construc-ción del conocimiento científico, en la que la enseñanza de las ciencias incurre, poracción u omisión, incluye otras dos visiones deformadas, que tienen en común olvidar ladimensión de la ciencia como construcción de cuerpos coherentes de conocimientos.

6. Visión exclusivamente analíticaNos referiremos, en primer lugar, a lo que hemos denominado visión “exclusivamente

analítica”, que está asociada a una incorrecta apreciación del papel del análisis en elproceso científico:


Consideremos el papel del análisis en la actividad científica,

contemplando sus ventajas y peligros.

Señalemos, para empezar, que una característica esencial de una aproximación cientí-fica es la voluntad explícita de simplificación y de control riguroso en condiciones prees-tablecidas, lo que introduce elementos de artificialidad indudables, que no deben serignorados ni ocultados: los científicos deciden abordar problemas resolubles y comienzan,para ello, ignorando consciente y voluntariamente muchas de las características de lassituaciones estudiadas, lo que evidentemente les “aleja” de la realidad; y continúan ale-jándose mediante lo que, sin duda, hay que considerar la esencia del trabajo científico: lainvención de hipótesis y modelos...

El trabajo científico exige, pues, tratamientos analíticos, simplificatorios, artificiales.Pero ello no supone, como a veces se critica, incurrir necesariamente en visiones parcializadas

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y simplistas: en la medida en que se trata de análisis y simplificaciones conscientes, setiene presente la necesidad de síntesis y de estudios de complejidad creciente. Pensemos,por ejemplo, que el establecimiento de la unidad de la materia –que constituye un claroapoyo a una visión global, no parcializada– es una de las mayores conquistas del desarrollocientífico de los últimos siglos: los principios de conservación y transformación de la mate-ria y de la energía fueron establecidos, respectivamente, en los siglos XVIII y XIX, y fue sóloa fines del XIX cuando se produjo la fusión de tres dominios aparentemente autónomos–electricidad, óptica y magnetismo– en la teoría electromagnética, abriendo un enormecampo de aplicaciones que sigue revolucionando nuestra vida diaria. Y no hay que olvidarque estos procesos de unificación han exigido, a menudo, actitudes críticas nada cómodas,que han tenido que vencer fuertes resistencias ideológicas e incluso persecuciones y conde-nas, como en los casos, bien conocidos, del heliocentrismo o del evolucionismo. La historiadel pensamiento científico es una constante confirmación de que los avances tienen lugarprofundizando en el conocimiento de la realidad en campos definidos, acotados; es estaprofundización inicial la que permite llegar posteriormente a establecer lazos entre camposaparentemente desligados (Gil-Pérez et al., 1991).

7. Visión acumulativa, de crecimiento linealUna deformación a la que tampoco suelen hacer referencia los equipos docentes y que

es la segunda menos mencionada en la literatura –tras la visión exclusivamente analítica–consiste en presentar el desarrollo científico como fruto de un crecimiento lineal, pura-mente acumulativo (Izquierdo, Sanmartí y Espinet, 1999), ignorando las crisis y las remo-delaciones profundas, fruto de procesos complejos que no se dejan ahormar por ningúnmodelo definido de desarrollo científico (Giere, 1988; Estany, 1990). Esta deformación escomplementaria, en cierto modo, de lo que hemos denominado visión rígida, algorítmica,aunque deben ser diferenciadas: mientras la visión rígida o algorítmica se refiere a cómose concibe la realización de una investigación dada, la visión acumulativa es una interpre-tación simplista de la evolución de los conocimientos científicos, a lo largo del tiempo,como fruto del conjunto de investigaciones realizadas en determinado campo. Una visiónsimplista a la que la enseñanza suele contribuir al presentar las teorías hoy aceptadas sinmostrar el proceso de su establecimiento, ni referirse a las frecuentes confrontacionesentre teorías rivales, ni a los complejos procesos de cambio, que incluyen auténticas“revoluciones científicas” (Kuhn, 1971)”

8. Relaciones entre las distintas visiones deformadas de laactividad científica y tecnológica

Éstas son, en síntesis, las siete grandes deformaciones que hemos visto tratadas en laliteratura y que son mencionadas como fruto de la reflexión (auto)crítica de los equiposdocentes. Se trata también de las deformaciones que hemos visto reflejadas en la docen-cia habitual, en un estudio detenido que ha utilizado cerca de 20 diseños experimentales(Fernández et al., 2002). Pero estas deformaciones no constituyen una especie de “sietepecados capitales” distintos y autónomos; por el contrario, al igual que se ha mostrado enel caso de las preconcepciones de los estudiantes en un determinado dominio (Driver yOldham, 1986), forman un esquema conceptual relativamente integrado.

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Indiquemos posibles relaciones entre las visiones deformadas de la

ciencia y tecnología que hemos analizado y que caracterizan, en su

conjunto, una imagen ingenua de la ciencia, aceptada socialmente.

Podemos recordar que una visión individualista y elitista de la ciencia, por ejemplo,apoya implícitamente la idea empirista de “descubrimiento” y contribuye, además, a unalectura descontextualizada, socialmente neutra, de la actividad científica (realizada por“genios” solitarios). Del mismo modo, por citar otro ejemplo, una visión rígida, algorítmica,exacta, de la ciencia refuerza una interpretación acumulativa, lineal, del desarrollo cien-tífico, ignorando las crisis y las revoluciones científicas.

Así pues, estas concepciones aparecen asociadas entre sí como expresión de una ima-gen ingenua de la ciencia que se ha ido decantando, pasando a ser socialmente aceptada.De hecho, esa imagen tópica de la ciencia parece haber sido asumida incluso por numerososautores del campo de la educación, que critican como características de la ciencia lo que noson sino visiones deformadas de la misma. Así, por ejemplo, Kemmis y McTaggert (Hodson,1992) atribuyen a la investigación académica deformaciones y reduccionismos que los au-tores dan por sentado que corresponden al “método científico” utilizado por “las cienciasnaturales”, tales como su carácter “neutral”, su preocupación exclusiva por “acumularconocimientos” (sin atención a “la mejora de la práctica”), su limitación a “un mero proce-dimiento de resolución de problemas” (olvidando el planteamiento de los mismos), etc.

Incluso entre algunos investigadores en didáctica de la ciencia parece aceptarse quela ciencia clásica sería puramente analítica, “neutra”, etc. Ya no se trata de que la ense-ñanza haya transmitido esas concepciones reduccionistas, empobrecedoras, sino que todala ciencia clásica tendría esos defectos.

Pero, ¿cómo se puede afirmar que la ciencia clásica es –como suele decirse– puramenteanalítica, si su primer edificio teórico significó la integración de dos universos considera-dos esencialmente distintos, derribando la supuesta barrera entre el mundo celeste y elsublunar? Una integración, además, que implicaba desafiar dogmas, tomar partido por lalibertad de pensamiento, correr riesgos de condenas.

Y no es sólo la mecánica: toda la ciencia clásica puede interpretarse como la supera-ción de supuestas barreras, la integración de dominios separados (por el sentido común ypor los dogmas). Pensemos en la teoría de la evolución de las especies; en la síntesisorgánica (¡en el siglo XIX todavía se sostenía la existencia de un “elan vital” y se negabala posibilidad de sintetizar compuestos orgánicos!); en el electromagnetismo, que mostrólos vínculos entre electricidad, magnetismo y óptica; en los principios de conservación ytransformación de la masa y de la energía, aplicables a cualquier proceso (Gil-Pérez et al.,1991). ¿Dónde está el carácter puramente analítico? ¿Dónde está el carácter neutro, asép-tico, de esa ciencia? Hay que reconocer que, al menos, no toda la ciencia clásica ha sidoasí. Parece más apropiado, pues, hablar de visiones (o, en todo caso, tendencias) defor-madas de la ciencia, que atribuir esas características a toda la ciencia clásica.

Las concepciones docentes sobre la naturaleza de la ciencia y la construcción delconocimiento científico serían, pues, expresión de esa visión común, que los profesoresde ciencias aceptaríamos implícitamente debido a la falta de reflexión crítica y a una

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educación científica que se limita, a menudo, a una simple transmisión de conocimientosya elaborados. Ello no sólo deja en la sombra las características esenciales de la actividadcientífica y tecnológica, sino que contribuye a reforzar algunas deformaciones, como elsupuesto carácter “exacto” (ergo dogmático) de la ciencia, o la visión aproblemática. Deeste modo, la imagen de la ciencia que adquirimos los docentes no se diferenciaría signi-ficativamente de la que puede expresar cualquier ciudadano y resulta muy alejada de lasconcepciones actuales acerca de la naturaleza de la ciencia y de la construcción del cono-cimiento científico.

El trabajo realizado hasta aquí nos ha permitido sacar a la luz, a título de hipótesis,posibles visiones deformadas de la ciencia que la enseñanza podría estar contribuyendo atransmitir por acción u omisión. Las numerosas investigaciones recogidas en la literaturaconfirman la extensión de esta imagen distorsionada y empobrecida de la ciencia y latecnología, así como la necesidad de superarla para hacer posible una educación científi-ca susceptible de interesar a los estudiantes y de facilitar su inmersión en una culturacientífica. Con tal propósito, dedicaremos el siguiente apartado a afianzar el cuestiona-miento de estas deformaciones.

ANÁLISIS DE LA PRESENCIA DE LAS VISIONES DEFORMADASDE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA EN LA ENSEÑANZA

Tal como hemos indicado, dedicaremos este apartado a analizar en qué medida laenseñanza de las ciencias transmite las visiones deformadas que acabamos de discutir.


Sugiramos algunos diseños para analizar la posible transmisión de

visiones deformadas de la ciencia y la tecnología por la enseñanza.

Son posibles numerosos diseños para llevar a cabo dicho análisis, como se detalla enalgunos trabajos citados (Fernández, 2000; Fernández et al., 2002). Por ejemplo, es posi-ble analizar lo que en los textos, libros, artículos, etc., se señala en torno a la naturalezadel trabajo científico. O lo que reflejan los diagramas de un proceso de investigación queincluyen algunos textos y libros de prácticas. Se puede recoger, mediante cuestionarios yentrevistas, lo que para los profesores significa un proceso de investigación, etc. O sepuede proceder a observaciones directas de cómo se orienta el trabajo en el aula, etc.

Nuestra intención aquí, sin embargo, no es, fundamentalmente, poner de relieve laincidencia de una imagen deformada y empobrecida de la ciencia en la enseñanza (puestaen evidencia por una abundante investigación, a la que hemos ido haciendo referencia),sino utilizar este trabajo de análisis para profundizar en la comprensión de lo que repre-sentan estas visiones distorsionadas de la actividad científica y afianzar el necesariodistanciamiento crítico respecto de dichas deformaciones. Pasamos, pues, a poner enpráctica algunos de estos diseños.

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Señalemos las visiones deformadas que, por acción u omisión, se aprecian en el

dibujo que se proporciona, elaborado por un profesor en formación como

representación de la actividad científica. Modifiquémoslo, seguidamente, hasta

lograr que salga al paso de las visiones deformadas de la ciencia que ahora

transmite por acción u omisión.

No resulta difícil constatar que este dibujo “típico” incide claramente en las siguien-tes visiones deformadas:

• Individualista y elitista (representa un único investigador, varón, …).

• Descontextualizada (no se dice nada acerca del posible interés y relevancia de lainvestigación, sus posibles repercusiones… y el lugar de trabajo parece una autén-tica torre de marfil absolutamente aislada… ¡ni siquiera se dibuja una ventana!).

• Aproblemática (no se indica que se esté investigando algún problema).

• Empiro-inductivista (su actividad parece reducirse a la observación y experimenta-ción en busca del descubrimiento feliz… no se representa ni un libro que permitapensar en el cuerpo de conocimientos).

Poco más puede decirse de lo que aparece en el dibujo, pero sí de las ausencias, quevienen a incidir, por omisión, en otras visiones deformadas:

• Rígida, algorítmica, infalible (nada se dice, por ejemplo, de posibles revisiones yreplanteamientos de la investigación).

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• Exclusivamente analítica (no se plantea la posible vinculación del problema aborda-do a diferentes campos de la ciencia, ni la conveniencia de un tratamiento interdis-ciplinar…).

• Acumulativa (ninguna mención de cómo el nuevo “descubrimiento” afecta al cuerpode conocimientos…).

Es posible, sin embargo, salir al paso de estas deformaciones con relativa facilidad.Por ejemplo, se puede agregar algún investigador más, incluyendo algunas mujeres yjóvenes investigadores en formación, cuestionando así las visiones individualistas y eli-tistas. Y se puede cuestionar la visión rígida con algún comentario acerca de las numero-sas revisiones, dibujando una papelera de la que desborden papeles arrugados. Y de lavisión acumulativa con una exclamación del tipo “¡Si se confirman estos resultados seránecesario revisar la teoría vigente!”, etc.

Es importante detenerse en análisis y rectificaciones como éstos. Podemos, por ejem-plo, plantear esta otra actividad:


Analicemos críticamente el diagrama de flujo que se proporciona, que aparece en un

libro de texto como representación del “Método Científico”. Modifiquemos a

continuación dicho diagrama para representar las estrategias del trabajo científico,

intentado evitar las visiones deformadas de la ciencia que ahora transmite por

acción u omisión.

Belmonte Nieto, M., 1987. AKAL

De nuevo resulta fácil detectar bastantes de las distorsiones y empobrecimientos típi-cos en un diagrama como éste: desde el carácter rígido, algorítmico, de etapas a seguirordenadamente, a la visión descontextualizada, aunque al menos se hace referencia a unproblema como origen de la investigación.

Problema

Hipótesis de trabajo

Diseño experimental

Conclusiones

Análisis e interpretación de datos

Fase experimental

Nuevos Problemas

DATOS

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Un esfuerzo explícito por no incurrir en estas deformaciones permite elaborar diagra-mas más ricos, como el que se muestra a continuación.

Una lectura cuidadosa permite constatar cómo los autores han evitado incurrir, poracción u omisión, en los reduccionismos y distorsiones típicos. Podemos ver, por ejemplo,cómo se sale al paso de visiones individualistas y elitistas con las referencias a “equiposde científicos y científicas”, a la “comunicación del trabajo realizado: artículos, encuen-tros e intercambios con otros equipos, congresos…” y a la formación de investigadores einvestigadoras como una de las contribuciones del trabajo científico. Y, por citar otrosejemplos, se evita transmitir una visión puramente analítica señalando que las investiga-ciones realizadas pueden contribuir a “establecer ‘puentes’ con otros campos de la cienciay favorecer los procesos de unificación entre dominios inicialmente autónomos”.

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UN DIAGRAMA DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICARepresentación esquemática de un proceso abierto sin

reglas ni etapas rígidas

Cuerpos de conocimientoscientíficos y tecnológicos de

que se parteEquipos de científicos y científicas:Estudian la bibliografía, debaten y

toman decisiones

Este trabajo puedecontribuir a

más creencias, actitudes e intereses(personales y colectivos), necesidadessocioeconómicas, situación política...

Replant

ear pro

blemas

Nuevas hipótesis

Nuevos diseños

que pueden demandar

que pueden demandarComunicación del trabajo

realizado: artículos,encuentros e intercambios conotros equipos, congresos...

Elaboración de estrategiasdiversas de contrastaciónincluyendo, en su caso, el

diseño y realización deexperimentos

Posibilitar aplicacionestécnicas, que exigen la tomade decisiones en torno a las

relaciones entre ciencia,tecnología, sociedad y medio

ambiente.

Forma investigadores einvestigadoras

Verificar o falsar las hipótesisy a construir nuevos

conocimientos

Modificar creencias y actitudes(personales o sociales) así comolas concepciones sobre la ciencia

Establecer “puentes” con otroscampos de la ciencia, favorecerlos procesas de unificaciónentre dominios inicialmente

autónomos

que mediante ampliaciones,retoques o (muy raramente)replanteamientos globales se

integran en

Interpretación de losresultados a la luz de las

hipótesis, de los conocimientosteóricos y de los resultados de

otras investigaciones

Situación problemáticaabierta y, a menudo, confusaque puede tener su origenen otras investigaciones,necesidades tecnológicas,

observaciones, azar...

Generar nuevos problemas

Planteamiento precisodel problema

Construcción de hipótesissusceptibles de ser contrastadas

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Para terminar el análisis de las visiones deformadas de la ciencia y la tecnología en laenseñanza, proponemos la siguiente actividad, que da paso a la elaboración de propues-tas para evitar dichas deformaciones, con una aproximación a una descripción más ade-cuada de la actividad científica y tecnológica:


Analicemos la visión de la ciencia que transmite el texto que se proporciona

(tomado de un libro universitario), indicando las visiones deformadas en las que

incurre por acción u omisión y elaboremos un texto alternativo que describa más

adecuadamente la naturaleza de la actividad científica.

PARRY, R. W., STEINER, L. E., TELLEFSEN, R. L. y DIETZ, P. M. (1973). Química. Fundamentos experi-mentales. Barcelona: Ed. Reverté.

“Resumiendo, las actividades básicas de la ciencia son:

(1) acumulación de información mediante la observación,

(2) organización de esta información y búsqueda de regularidades,

(3) búsqueda de una explicación de las regularidades, y

(4) comunicación de los resultados y de las probables explicaciones.

Para la realización de estas actividades no existe un orden prefijado, no hay un “método científico”,que exija que se sigan estrictamente los pasos indicados en ese orden. En realidad, cuando se tratade buscar una explicación, aparece generalmente la necesidad de realizar observaciones mejor con-troladas. Una secuencia de observaciones cuidadosamente controladas suelen denominarse frecuen-temente experimento. En el caso de los experimentos de química, las condiciones se controlan másfácilmente en el laboratorio, pero el estudio de la naturaleza no debiera limitarse al que puederealizarse en un local cerrado, porque la ciencia nos rodea completamente”.

Podemos empezar señalando que dicho texto intenta evitar una visión rígida de laactividad científica cuando señala: “Para la realización de estas actividades no existe unorden prefijado, no hay un ‘método científico’ que exija que se sigan estrictamente lospasos indicados en ese orden”.

También se tiene en cuenta el carácter social de la ciencia al hablar de “comunica-ción”, aunque no se cuestiona con claridad la visión individualista y elitista. Con muybuena voluntad se puede aceptar que este texto intenta también salir al paso de unavisión descontextualizada en la frase en la que se afirma que “la ciencia nos rodea com-pletamente”.

En el resto de las visiones incide, bien por acción (como ocurre con la concepciónempiro-inductivista), bien por omisión, puesto que no se menciona nada que permitaevitar visiones aproblemáticas, exclusivamente analíticas o de crecimiento lineal, pura-mente acumulativo, de los conocimientos científicos.

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La elaboración de un texto alternativo es, naturalmente, una tarea bastante exigente,para la que se precisa tiempo y una cuidadosa atención para no olvidar ninguna de lasposibles deformaciones. A título de ejemplo reproducimos un texto elaborado por losautores de esta unidad didáctica, en el que se recogen las reflexiones tenidas en cuentaen el estudio de las visiones deformadas de la ciencia y la tecnología abordadas en apar-tados anteriores:

¿QUÉ PODEMOS ENTENDER POR ACTIVIDAD CIENTÍFICA?

Queremos señalar, en primer lugar, que somos conscientes de que la naturaleza de la actividadcientífica ha dado lugar a serios debates, en los que se manifiestan profundas discrepancias entrelos estudiosos (Popper, 1962; Khun, 1971; Bunge, 1976; Toulmin, 1977; Feyerabend, 1975; Lakatos,1982; Laudan, 1984...). Ello genera, en ocasiones, una cierta perplejidad entre los investigadores endidáctica y lleva a plantear si tiene sentido hablar de una concepción correcta de la ciencia. Existen,sin embargo, algunos aspectos esenciales en los que se da un amplio consenso y que podemosresumir así:

1. En primer lugar hemos de referirnos al rechazo de la idea misma de “Método Científico”, conmayúsculas, como conjunto de reglas perfectamente definidas a aplicar mecánicamente e inde-pendientes del dominio investigado. Con palabras de Bunge (1980): “La expresión (MétodoCientífico) es engañosa, pues puede inducir a creer que consiste en un conjunto de recetasexhaustivas e infalibles...”.

2. En segundo lugar hay que resaltar el rechazo generalizado de lo que Piaget (1970) denomina “elmito del origen sensorial de los conocimientos científicos”, es decir, el rechazo de un empiris-mo que concibe los conocimientos como resultado de la inferencia inductiva a partir de“datos puros”. Esos datos no tienen sentido en sí mismos, sino que requieren ser interpretadosde acuerdo con un sistema teórico. Así, p.e., cuando se utiliza un amperímetro no se observa laintensidad de una corriente, sino la simple desviación de una aguja. Se insiste, por ello, en quetoda investigación y la misma búsqueda de datos vienen marcadas por paradigmas teóricos, esdecir, por visiones coherentes, articuladas, que orientan dicha investigación.

Es preciso insistir en la importancia de los paradigmas conceptuales, de las teorías, como origeny término del trabajo científico (Bunge 1976), en un proceso complejo que incluye eventualesrupturas, cambios revolucionarios del paradigma vigente en un determinado dominio y surgi-miento de nuevos paradigmas teóricos. Y es preciso también insistir en que los problemascientíficos constituyen inicialmente “situaciones problemáticas” confusas: el problema no vie-ne dado, siendo necesario formularlo de manera precisa, modelizando la situación, haciendodeterminadas opciones de cara a simplificarlo más o menos para poder abordarlo, clarificando elobjetivo, etc. Y todo esto partiendo del corpus de conocimientos que se posee en el campoespecífico en que se realiza la investigación.

3. En tercer lugar hay que resaltar el papel jugado en la investigación por el pensamientodivergente, que se concreta en aspectos fundamentales y erróneamente relegados en los plan-teamientos empiristas, como son la invención de hipótesis y modelos, o el propio diseño deexperimentos. No se razona, pues, en términos de certezas más o menos basadas en “eviden-cias”, sino en términos de hipótesis, que se apoyan, es cierto, en los conocimientos adquiridos,pero que son contempladas como simples “tentativas de respuesta” que han de ser puestas aprueba lo más rigurosamente posible. Y si bien la obtención de evidencia experimental encondiciones definidas y controladas ocupa un lugar central en la investigación científica, espreciso relativizar dicho papel, que sólo cobra sentido con relación a la hipótesis a contrastar ya los diseños concebidos a tal efecto. En palabras de Hempel (1976), “al conocimiento científico

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no se llega aplicando un procedimiento inductivo de inferencia a datos recogidos con anteriori-dad, sino más bien mediante el llamado método de las hipótesis a título de intentos de respues-ta a un problema en estudio y sometiendo luego éstas a la contrastación empírica”. Son lashipótesis, pues, las que orientan la búsqueda de datos. Unas hipótesis que, a su vez, nosremiten al paradigma conceptual de partida, poniendo de nuevo en evidencia el error de losplanteamientos empiristas.

4. Otro punto fundamental es la búsqueda de coherencia global (Chalmers, 1990). El hecho detrabajar en términos de hipótesis introduce exigencias suplementarias de rigor: es preciso dudarsistemáticamente de los resultados obtenidos y de todo el proceso seguido para obtenerlos, loque conduce a revisiones continuas, a intentar obtener esos resultados por caminos diversos y,muy en particular, a mostrar su coherencia con los resultados obtenidos en otras situaciones. Esnecesario llamar aquí la atención contra las interpretaciones simplistas de los resultados de losexperimentos y contra un posible “reduccionismo experimentalista”: no basta con un tratamien-to experimental para falsar o verificar una hipótesis; se trata sobre todo de la existencia, o no,de coherencia global con el marco de un corpus de conocimientos.

De hecho, uno de los fines más importantes de la ciencia estriba en la vinculación de dominiosaparentemente inconexos. En efecto, en un mundo en el que lo primero que se percibe es laexistencia de una gran diversidad de materiales y de seres, sometidos a continuos cambios, laciencia busca establecer leyes y teorías generales que sean aplicables al estudio del mayornúmero posible de fenómenos. La teoría atómico molecular de la materia, la síntesis electro-magnética, los principios de conservación y transformación, los esfuerzos que se realizan paraunificar los distintos tipos de interacción existentes en la naturaleza, etc., son buenos ejemplosde esa búsqueda de coherencia y globalidad, aunque ello se deba realizar partiendo de proble-mas y situaciones particulares inicialmente muy concretas. El desarrollo científico, pues, entra-ña la finalidad de establecer generalizaciones aplicables a la naturaleza. Precisamente esaexigencia de aplicabilidad, de funcionamiento correcto para describir fenómenos, realizar pre-dicciones, abordar y plantear nuevos problemas, etc., es lo que da validez (que no certeza ocarácter de verdad indiscutible) a los conceptos, leyes y teorías que se elaboran.

5. Por último, es preciso comprender el carácter social del desarrollo científico, lo que seevidencia no sólo en el hecho de que el punto de partida del paradigma teórico vigente es lacristalización de las aportaciones de generaciones de investigadores, sino también en que lainvestigación responde cada vez más a estructuras institucionalizadas (Bernal, 1967; Kuhn,1971; Matthews, 1991 y 1994) en las que la labor de los individuos es orientada por las líneasde investigación establecidas, por el trabajo del equipo del que forman parte, careciendo prác-ticamente de sentido la idea de investigación completamente autónoma. Más aún, el trabajo delos hombres y mujeres de ciencias –como cualquier otra actividad humana– no tiene lugar almargen de la sociedad en que viven, y se ve afectado, lógicamente, por los problemas y circuns-tancias del momento histórico, del mismo modo que su acción tiene una clara influencia sobreel medio físico y social en que se inserta. Señalar esto puede parecer superfluo; sin embargo, laidea de que hacer ciencia es poco menos que una tarea de “genios solitarios” que se encierranen una torre de marfil, desconectando de la realidad, constituye una imagen tópica muy exten-dida y que la enseñanza, lamentablemente, no ayuda a superar, dado que se limita a la transmi-sión de contenidos conceptuales y, a lo sumo, entrenamiento en alguna destreza, pero dejandode lado los aspectos históricos, sociales... que enmarcan el desarrollo científico.

Se dibuja así una imagen imprecisa, nebulosa, de la metodología científica –lejos de toda ideade algoritmo– en la que nada garantiza que se llegará a un buen resultado, pero que representa,sin duda, la mejor forma de orientar el tratamiento de un problema científico (como atestiguanlos impresionantes edificios teóricos construidos).

Puede decirse, en síntesis, que la esencia de la orientación científica –dejando de lado toda ideade “método”– se encuentra en el cambio de un pensamiento y acción basados en las “evidencias”

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del sentido común, a un razonamiento en términos de hipótesis, a la vez más creativo (esnecesario ir más allá de lo que parece evidente e imaginar nuevas posibilidades) y más riguroso(es necesario fundamentar y después someter a prueba, cuidadosamente, las hipótesis, dudar delos resultados y buscar la coherencia global).

Es preciso tener presente, por otra parte, que una característica esencial de una aproximacióncientífica es la voluntad explícita de simplificación y de control riguroso en condiciones prees-tablecidas, lo que introduce elementos de artificialidad indudables, que no deben ser ignoradosni ocultados: los científicos deciden abordar problemas resolubles y comienzan, para ello, igno-rando consciente y voluntariamente muchas de las características de las situaciones estudiadas,lo que evidentemente les “aleja” de la realidad; y continúan alejándose mediante lo que, sinduda, hay que considerar la esencia del trabajo científico: la invención de hipótesis, la construc-ción de modelos imaginarios. El trabajo científico exige, pues, tratamientos analíticos, simplifi-catorios, artificiales. Pero ello no supone, como a veces se critica, incurrir necesariamente envisiones parcializadas y simplistas: en la medida en que se trata de análisis y simplificacionesconscientes, se tiene presente la necesidad de síntesis y de estudios de complejidad creciente.Pensemos, por ejemplo, que el establecimiento de la unidad de la materia –que constituye unclaro apoyo a una visión global, no parcializada– es una de las conquistas mayores del desarro-llo científico de los últimos siglos: los principios de conservación y transformación de la materiay de la energía fueron establecidos, respectivamente, en los siglos XVIII y XIX, y fue sólo a finesdel XIX que se produjo la fusión de tres dominios aparentemente autónomos –electricidad,óptica y magnetismo– en la teoría electromagnética, abriendo un enorme campo de aplicacio-nes que sigue revolucionando nuestra vida diaria. Y no hay que olvidar que estos procesos deunificación han exigido, a menudo, actitudes críticas nada cómodas, que han tenido que vencerfuertes resistencias ideológicas e incluso persecuciones y condenas, como en los casos, bienconocidos, del heliocentrismo o del evolucionismo. La historia del pensamiento científico esuna constante confirmación de que ésta es la forma de hacer ciencia, profundizando en elconocimiento de la realidad en campos definidos, acotados; es esta profundización la que per-mite, posteriormente, llegar a establecer lazos entre campos aparentemente desligados.

La idea de “método científico”, en resumen, ha perdido hoy sus mayúsculas, es decir, su supues-ta naturaleza de camino preciso –conjunto de operaciones ordenadas– e infalible, así como susupuesta neutralidad. Ello no supone, sin embargo, negar lo que de específico ha aportado laciencia moderna al tratamiento de los problemas: la ruptura con un pensamiento basado enestudios puntuales, en las “evidencias” del sentido común y en seguridades dogmáticas, intro-duciendo un razonamiento que se apoya en un sistemático cuestionamiento de lo obvio y enuna exigencia de coherencia global que se ha mostrado de una extraordinaria fecundidad.

El análisis del texto anterior permite constatar, una vez más, que es perfectamenteposible evitar las visiones deformadas que la enseñanza de las ciencias suele transmitirpor acción u omisión. De hecho, estas actividades de análisis crítico y de elaboración deproductos alternativos terminan de afianzar una concepción más adecuada de la ciencia,y permiten comprender que la extensión de las visiones deformadas es el resultado de laausencia casi absoluta de reflexión epistemológica y de la aceptación acrítica de unaenseñanza por simple transmisión de conocimientos ya elaborados que contribuye, comohemos ido mostrando, a afianzar dichas deformaciones. Basta, sin embargo, una reflexióncrítica como la que estamos favoreciendo para apropiarse, con relativa facilidad, de con-cepciones de la actividad científica y tecnológica más adecuadas. Pero, ¿merece realmen-te la pena todo este esfuerzo de clarificación? Nos detendremos ahora en la consideraciónde sus implicaciones.

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ALGUNAS IMPLICACIONES PARA LA ENSEÑANZADE LAS CIENCIAS

Lograr una mejor comprensión de la actividad científica tiene, en sí mismo, un indu-dable interés, en particular para quienes somos responsables, en buena medida, de laeducación científica de futuros ciudadanos de un mundo impregnado de ciencia y tecnolo-gía. Conviene recordar, sin embargo, que, como señalan Guilbert y Meloche (1993), “unamejor comprensión por los docentes de los modos de construcción del conocimiento cien-tífico (...) no es únicamente un debate teórico, sino eminentemente práctico”. Se trata,pues, de comprender la importancia práctica, para la docencia, del trabajo realizado ypoder sacar un mayor provecho del mismo, preguntándonos qué es lo que queremos poten-ciar en el trabajo de nuestros alumnos y alumnas.


Elaboremos una red o “parrilla” para orientar el diseño de actividades (o para

facilitar su análisis), cuyos ítems recojan todos aquellos aspectos que consideremos

conveniente contemplar para no caer en visiones distorsionadas de la ciencia que

dificultan el aprendizaje y generan actitudes negativas.

El trabajo de clarificación realizado nos permite alejarnos de los habituales reduccio-nismos e incluir aspectos que no sólo son esenciales en una investigación científica, sinoque resultan imprescindibles para favorecer un aprendizaje realmente significativo, nomemorístico, de las ciencias (Ausubel, 1968). En efecto, como diversas líneas de investi-gación han mostrado, un aprendizaje significativo y duradero se ve facilitado por la par-ticipación de los estudiantes en la construcción de conocimientos científicos y sufamiliarización con las destrezas y actitudes científicas (Gil-Pérez, 1993), tales como losque se recogen, a modo de recapitulación, en el cuadro 1.

Cuadro 1.Aspectos a incluir en un currículo de ciencias para

favorecer la construcción de conocimientos científicos

1. ¿Se presentan situaciones problemáticas abiertas (con objeto de que los alumnos puedantomar decisiones para precisarlas) de un nivel de dificultad adecuado (correspondiente a suzona de desarrollo próximo)?

2. ¿Se plantea una reflexión sobre el posible interés de las situaciones propuestas que dé sentidoa su estudio (considerando su relación con el programa general de trabajo adoptado, las posi-bles implicaciones CTSA…)?

¿Se presta atención, en general, a potenciar las actitudes positivas y a que el trabajo se realiceen un clima próximo a lo que es una investigación colectiva (situación en la que las opinio-nes, intereses, etc., de cada individuo cuentan) y no en un clima de sometimiento a tareasimpuestas por un profesor/”capataz”?

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¿Se procura evitar toda discriminación (por razones étnicas, sociales...) y, en particular, el usode un lenguaje sexista, transmisor de expectativas negativas hacia las mujeres?

3. ¿Se plantea un análisis cualitativo, significativo, que ayude a comprender y a acotar las situa-ciones planteadas (a la luz de los conocimientos disponibles, del interés del problema, etc.) y aformular preguntas operativas sobre lo que se busca?

¿Se muestra, por otra parte, el papel esencial de las matemáticas como instrumento de investi-gación, que interviene desde la formulación misma de problemas al análisis de los resultados,sin caer en operativismos ciegos?

4. ¿Se plantea la emisión de hipótesis, fundamentadas en los conocimientos disponibles, suscep-tibles de orientar el tratamiento de las situaciones y de hacer explícitas, funcionalmente, laspreconcepciones?

¿Se presta atención a las preconcepciones (que, insistimos, deben ser contempladas comohipótesis)?

¿Se presta atención a la actualización de los conocimientos que constituyen prerrequisitospara el estudio emprendido?

5. ¿Se plantea la elaboración de estrategias (en plural), incluyendo, en su caso, diseños experi-mentales?

¿Se presta atención a la actividad práctica en sí misma (montajes, medidas...), dando a ladimensión tecnológica el papel que le corresponde en este proceso?

¿Se potencia la incorporación de la tecnología actual a los diseños experimentales (ordenado-res, electrónica, automación...), con objeto de favorecer una visión más correcta de la actividadcientífico-técnica contemporánea?

6. ¿Se plantea el análisis detallado de los resultados (su interpretación física, fiabilidad, etc.) ala luz del cuerpo de conocimientos disponible, de las hipótesis manejadas y/o de los resultadosde otros equipos?

¿Se plantea una reflexión sobre los posibles conflictos entre algunos resultados y las concepcionesiniciales (conflictos cognitivos), favoreciendo la “autorregulación” del trabajo de los alumnos?

¿Se promueve que los estudiantes cotejen su evolución conceptual y metodológica con la expe-rimentada históricamente por la comunidad científica?

7. ¿Se plantea la consideración de posibles perspectivas (replanteamiento del estudio a otro nivelde complejidad, problemas derivados...)?

¿Se consideran, en particular, las implicaciones CTSA del estudio realizado (posibles aplicacio-nes, repercusiones negativas, toma de decisiones...)?

¿Se pide la elaboración de “productos” (prototipos, colecciones de objetos, carteles,...) ponien-do énfasis en la estrecha relación ciencia-tecnología?

8. ¿Se pide un esfuerzo de integración que considere la contribución del estudio realizado a laconstrucción de un cuerpo coherente de conocimientos, las posibles implicaciones en otroscampos de conocimientos, etc.?

¿Se pide algún trabajo de construcción de síntesis, mapas conceptuales, etc., que ponga enrelación conocimientos diversos?

9. ¿Se presta atención a la comunicación como aspecto esencial de la actividad científica?

¿Se plantea la elaboración de memorias científicas del trabajo realizado?

¿Se pide la lectura y comentario crítico de textos científicos?

¿Se presta atención a la verbalización, solicitando comentarios significativos que eviten el“operativismo mudo”?

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10. ¿Se potencia la dimensión colectiva del trabajo científico organizando equipos de trabajo yfacilitando la interacción entre los equipos y la comunidad científica (representada en la clasepor el resto de los equipos, el cuerpo de conocimientos ya construido, los textos, el profesorcomo experto...)?

¿Se hace ver, en particular, que los resultados de una sola persona o de un solo equipo nopueden bastar para verificar o falsar una hipótesis?

¿Se contempla (y utiliza) el cuerpo de conocimientos disponible como la cristalización deltrabajo realizado por la comunidad científica y la expresión del consenso alcanzado?

El enriquecimiento del currículo de enseñanza de las ciencias que refleja el cuadro 1es un buen ejemplo de la incidencia positiva que puede tener la clarificación de la natu-raleza de la ciencia. Pero contemplar estos aspectos supone mucho más que ampliar elcurrículo, incluyendo las dimensiones procedimental y axiológica (es decir, relativa a losvalores) de la actividad científica, habitualmente olvidadas en la educación.


¿Qué cambio radical en el proceso de enseñanza/aprendizaje de las ciencias puede

generar la introducción del conjunto de aspectos señalados en el cuadro 1?

Podríamos decir que la incorporación de aspectos como los que recoge el cuadro 1exige que el proceso de enseñanza/aprendizaje de las ciencias deje de estar basado en latransmisión por el profesor y libros de texto de conocimientos ya elaborados para surecepción/asimilación por los estudiantes. Partir de situaciones problemáticas abiertas,discutiendo su posible interés y relevancia, procediendo a aproximaciones cualitativas y ala construcción de soluciones tentativas, hipotéticas, destinadas a ser puestas a prueba ya integrarse, en su caso, en el cuerpo de conocimientos de que se parte, transformándolo,etc., supone actuar como científicos. Y ello, a su vez, exige un ambiente adecuado, en elque el profesor impulse y oriente esta actividad de los estudiantes, que de simples recep-tores pasan a jugar el papel de investigadores noveles, que cuentan con el apoyo delprofesor como experto (Gil-Pérez et al., 1991).

En síntesis, no es posible superar la imagen reduccionista y distorsionada de laciencia sin incorporar los aspectos que recoge el cuadro 1, y esa incorporación suponereorientar el trabajo de los estudiantes para aproximarlo a lo que es la actividad cientí-fica. Aunque las estrategias de aprendizaje como investigación e innovación orientadasaparecen sólidamente fundamentadas por una abundante investigación y suponen unclaro avance respecto a las de simple recepción de conocimientos transmitidos por elprofesor, su introducción tropieza con los lógicos temores que acompañan a las innova-ciones radicales. Es preciso, pues, analizar con cuidado sus posibles limitaciones einconvenientes.

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Señalen posibles inconvenientes y dificultades de las estrategias que orientan el

trabajo de los estudiantes como una construcción de conocimientos mediante la

investigación de situaciones problemáticas de interés.

Una pregunta como ésta conduce a formular toda una serie de cuestiones que nospreocupan a los docentes, como las siguientes:

• Un aprendizaje como investigación, ¿no exigirá un tiempo excesivo? (¿no suponeuna pérdida de tiempo?).

• ¿Hasta qué punto los estudiantes pueden construir unos conocimientos que tantotiempo y esfuerzo exigieron a notables científicos?

• ¿Por qué insistir en que los alumnos hagan ciencia? ¿No sería más razonable limitarlos objetivos, en este nivel, al aprendizaje de algunos conocimientos científicos y ala comprensión de la naturaleza de la ciencia?

• ¿Por qué no aceptar una pluralidad de enfoques, con momentos de investigación enel laboratorio (a través de la lectura o de una buena conferencia)?

• ¿Una clase organizada en equipos no escapará al control del profesor? ¿No ahogaráa las individualidades?

• ¿Tiene sentido pretender que un profesor o profesora posea todos los conocimientosque se necesitan para este tipo de enseñanza (y, en particular, para la elaboraciónde los programas de actividades que orienten la investigación)?

Es preciso discutir con cierto detenimiento estas cuestiones para salir al paso delógicas reticencias. Por ejemplo, para muchos profesores “no tiene sentido suponer quelos alumnos, por sí solos, puedan construir todos los conocimientos que tanto tiempo yesfuerzo exigieron de los más relevantes científicos”. Por supuesto, es difícil no estar deacuerdo en que los alumnos por sí solos (?) no pueden construir todos (?) los conocimien-tos científicos. Como señala Pozo (1987), “es bien cierto que muchos de los conceptoscentrales de la ciencia son bastantes difíciles de descubrir para la mayor parte –si no parala totalidad– de los adolescentes e incluso de los adultos universitarios”. Sin embargo, deaquí no se sigue que se haya de recurrir necesariamente a la transmisión de dichos cono-cimientos ni que se haya de poner en cuestión las orientaciones constructivistas. Enefecto, es bien sabido que cuando alguien se incorpora a un equipo de investigadores,rápidamente puede alcanzar el nivel del resto del equipo. Y ello no mediante una transmi-sión verbal, sino abordando problemas en los que quienes actúan de directores/formado-res son expertos. La situación cambia, por supuesto, cuando se abordan problemas queson nuevos para todos. El avance –si lo hay– se hace entonces lento y sinuoso. La pro-puesta de organizar el aprendizaje de los alumnos, como una construcción de conocimien-tos responde a la primera de las situaciones, es decir, a la de una investigación dirigida,en dominios perfectamente conocidos por el “director de investigaciones” (profesor) y enla que los resultados parciales, embrionarios, obtenidos por los alumnos pueden ser refor-zados, matizados o puestos en cuestión por los obtenidos por los científicos que les hanprecedido. No se trata, pues, de “engañar” a los alumnos, de hacerles creer que los cono-cimientos se construyen con la aparente facilidad con que ellos los adquieren (Hodson,

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1985), sino de colocarles en una situación por la que los científicos habitualmente pasandurante su formación, y durante la que podrán familiarizarse mínimamente con lo que esel trabajo científico y sus resultados, replicando para ello investigaciones ya realizadaspor otros, abordando, en definitiva, problemas conocidos por quienes dirigen su trabajo.

El aprendizaje de las ciencias ha de responder a estas características de investigacióndirigida. Un trabajo de investigación en el que constantemente se cotejan los resultadosde los distintos equipos y se cuenta con la inestimable ayuda de un experto. No creemosnecesario insistir aquí en los bien conocidos y documentados argumentos en favor deltrabajo en pequeños grupos como forma de incrementar el nivel de participación y lacreatividad necesaria para abordar situaciones no familiares y abiertas (Ausubel, 1968;Solomon, 1987; Linn, 1987), como indudablemente son las concebidas para posibilitar laconstrucción de conocimientos. Sí queremos insistir, por el contrario, en la necesidad defavorecer la máxima interacción entre los grupos, a través de la cual los alumnos puedenasomarse a una característica fundamental del trabajo científico: la insuficiencia de lasideas y resultados obtenidos por un único colectivo y la necesidad de cotejarlos con losobtenidos por otros, hasta que se produzca suficiente evidencia convergente para que lacomunidad científica los acepte. Nunca se insistirá bastante, en efecto, en que, por ejem-plo, unos pocos resultados experimentales como los que se pueden obtener en un labora-torio escolar no permiten hablar de verificación de hipótesis (Hodson, 1985); de ahí laimportancia de los intercambios intergrupos y la participación del profesor como “porta-voz de otros muchos investigadores”, es decir, de lo que la comunidad científica ha idoaceptando como resultado de un largo y difícil proceso. En este sentido, estamos total-mente de acuerdo con Pozo (1987) cuando afirma que “de lo que se trata es que el alumnoconstruya su propia ciencia ‘subido a hombros de gigantes’ y no de un modo autista, ajenoal propio progreso del conocimiento científico”. No pensamos, sin embargo, que ello sefavorezca con “la integración de la enseñanza por descubrimiento y de la enseñanzareceptiva” (Pozo, 1987), sino mediante un trabajo colectivo de investigación dirigida,tan alejado del descubrimiento autónomo como de la transmisión de conocimientos yaelaborados (Gil-Pérez, 1983; Millar y Driver, 1987).

Es preciso, pues, ir discutiendo las distintas dificultades o inconvenientes planteados.Así, con relación al tiempo “excesivo” que esta forma de trabajo puede conllevar, cabereconocer que los programas de actividades han de estar diseñados para que los alumnosse impliquen en los problemas estudiados un tiempo superior al que permiten las estrate-gias de transmisión/recepción de conocimientos. Pero ese mayor tiempo, no sólo no repre-senta un inconveniente, sino que constituye un factor esencial para que se produzca unauténtico aprendizaje. Se rompe así con la tendencia habitual consistente en programarexplicaciones o actividades destinadas a lograr una “fácil comprensión” de los alumnos.Esa comprensión, muy a menudo, es tan sólo aparente y debe ser cuestionada introducien-do nuevas actividades que conduzcan al tratamiento de los problemas desde distintosángulos con objeto de alcanzar una coherencia global. Dicho de otro modo, es preciso dara la enseñanza –en contra de lo que suele hacerse– una aspiración científica que cuestionelas apariencias de aprendizajes superficiales. Sólo así son concebibles los profundos cam-bios conceptuales y epistemológicos que el aprendizaje de las ciencias exige.

¿Y qué decir de la preocupación que expresa la pregunta de si tiene sentido pretenderque un profesor o profesora posea todos los saberes que implica la orientación del trabajo delos alumnos como investigación? Por supuesto que ello es imposible, pero es la propia pre-gunta la que carece de sentido. En efecto, a ningún científico se le exige que posea el

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conjunto de saberes y destrezas necesarios para el desarrollo científico. Del mismo modo, eltrabajo docente tampoco es, o mejor dicho, no debería ser, una tarea aislada, y ningúnprofesor o profesora ha de sentirse oprimido por un conjunto de saberes que, con todaseguridad, sobrepasan las posibilidades de un ser humano. Lo esencial es que pueda darse untrabajo colectivo de investigación e innovación en todo el proceso de enseñanza/aprendiza-je: desde la preparación de las clases a la evaluación. Ello tiene, por supuesto, sus exigenciasen lo que respecta a la formación del profesorado y, más aún, en lo que se refiere a suscondiciones de trabajo; pero es algo absolutamente necesario si queremos que la enseñanzay el aprendizaje dejen de ser tareas monótonas y repetitivas, alejadas de toda creatividad.

De hecho, las investigaciones didácticas sobre las conocidas dificultades de muchosestudiantes ante el aprendizaje conceptual o la resolución de problemas de lápiz y papelhan conducido, como veremos en los capítulos siguientes, a replanteamientos que soncoherentes con la propuesta que aquí estamos avanzando de orientar el aprendizaje comouna investigación de equipos de estudiantes con el apoyo del profesor como experto.

Pasaremos ahora, pues, en la segunda parte de este libro/taller, a desarrollar el modelode aprendizaje de las ciencias que acabamos de esbozar, estudiando, en particular, cómose integran, transformándose, las actividades “clásicas”: adquisición de conocimientos teó-ricos, resolución de problemas de lápiz y papel y realización de prácticas de laboratorio.

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NOTA:Este capítulo ha sido preparado a partir del siguiente trabajo:

GIL-PÉREZ, D., FERNÁNDEZ, I., VILCHES, A., CACHAPUZ, A., PRAIA, J., VALDÉS, P. y SALINAS, J.(2004). Questioning and Overcoming Distorted Views of Science: An Essential Requisite for TheRenewal of Science Education. En W.F. McComas, (ed.), The nature of science in science education.Rationales and strategies, Netherlands, Kluwer Academic Publishers. (Segunda edición, pendientede publicación).

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Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales, 18, 41-63 (2004)

El problema de las concepciones alternativas, hoy

Carrascosa Alís, J. y Gil Pérez, D.

Universitat de València Valdés Castro, P.

Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas. Cuba Este artículo ha sido concebido como contribución a la Década de la Educación para el De-sarrollo Sostenible, instituida por Naciones Unidas para el periodo 2005-2014

Resumen:

En este trabajo se pretende realizar una revisión actualizada de la investigación sobre el tema de las concepciones alternativas de los estudiantes. Se analiza el origen atribuido a las mismas y algunas de las propuestas avanzadas para su tratamiento, que han contribuido al desarrollo del modelo de aprendizaje de las ciencias como investigación dirigida.

Al considerar las perspectivas de este campo de investigación, se argumenta la necesidad de dirigir la atención hacia preconcepciones relacionadas con la naturaleza de la ciencia y, muy particularmente, con las interacciones CTSA (ciencia-tecnología-sociedad-ambiente) que es-tán obstaculizando la formación ciudadana requerida para hacer frente a la actual situación de emergencia planetaria, tal como ha reclamado Naciones Unidas al instituir una “Década de la Educación para el Desarrollo Sostenible (2005-2014)”. Palabras clave: Preconcepciones; aprendizaje como cambio conceptual; cambios episte-mológicos y axiológicos; aprendizaje como investigación; emergencia planetaria; desarrollo sostenible.

Abstract:

This paper seeks to update research on students’ alternative conceptions. In particular, we analyse the origin of these conceptions, as well as the proposals put forward, that have con-tributed to the development of science learning as an oriented research model.

We contemplate the necessity of paying attention to preconceptions related to the STSE (Sci-ence-Technology-Society-Environment) interactions which are hindering citizens’ education to deal with the current situation of planetary emergency, as proposed by United Nations, trough the establishment of a Decade of Education for Sustainable Development(2005-2014).

Key words: Preconceptions; conceptual change learning model; epistemological and axio-logical changes; science learning as an oriented research; planetary emergency; sustainable development.

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1. DE LOS ERRORES CONCEPTUALES A LAS IDEAS ALTERNATIVAS

Durante mucho tiempo, la enseñanza de conceptos teóricos preocupó al profesorado de cien-cias bastante menos que otros aspectos como la resolución de problemas o la realización de prácticas de laboratorio. Análogamente sucedía entre quienes se dedicaban a trabajos de in-vestigación educativa sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias. Esta situación inicial era debida, en parte, a que los fallos en la resolución de problemas (con su alto índice de fra-casos) o las carencias y limitaciones de las prácticas de laboratorio (apenas presentes), resul-taban más preocupantes que las dificultades en la comprensión de los conceptos, puesto que la mayoría de los estudiantes obtenía mejores resultados en la parte teórica de los exámenes. No obstante, cabía pensar que la aparente facilidad para responder a las preguntas “teóricas” que habitualmente se proponían era más bien el fruto de una simple repetición memorística. En efecto, ¿podía hablarse de comprensión real de unos conceptos cuando esos alumnos no eran capaces de aplicarlos adecuadamente para resolver sencillos problemas?

Cualquier profesor con cierta experiencia puede recordar ejemplos de respuestas “curiosas” que revelan ocasionalmente la profunda incomprensión de algún concepto clave. Fue preci-samente la introducción de otro tipo de cuestiones, diferentes a las habituales, lo que permitió sacar a la luz una grave y general incomprensión de los conceptos más fundamentales y reite-radamente enseñados. Una sencilla pregunta cualitativa del tipo "Una piedra cae al suelo des-de cierta altura en 1 segundo ¿cuánto tiempo tardará en caer desde la misma altura otra piedra de doble masa?" mostraba que un porcentaje muy alto de alumnos de secundaria e incluso universitarios, consideraba que una masa doble se traducía en mitad de tiempo de caída. Y ello después de haber resuelto numerosos ejercicios y de haber realizado trabajos experimen-tales sobre caída de graves.

La publicación de algunos estudios rigurosos, como la tesis de Viennot (1979), atrajo la aten-ción sobre el problema del aprendizaje conceptual, que cuestionaba la efectividad de la ense-ñanza allí donde los resultados parecían más positivos; los alumnos no sólo terminaban sus estudios sin saber resolver problemas, y sin una apropiación adecuada de lo que es el trabajo científico, sino que la inmensa mayoría de ellos ni siquiera había logrado comprender el signi-ficado de los conceptos científicos más básicos. Particularmente relevante era el hecho de que los errores que cometían al responder cuestiones como la mencionada anteriormente, no cons-tituían simples olvidos o equivocaciones momentáneas, sino que se expresaban como ideas seguras y persistentes, afectando de forma similar a alumnos de distintos países y niveles e incluso a un porcentaje significativo de profesores.

No es de extrañar, pues, que el estudio de los que se denominaron errores conceptuales se convirtiera rápidamente a partir de los años 80 en una potente línea de investigación y que el profesorado concediera a dichos estudios una atención muy particular, como si eso conectara con algo que, en cierto modo, se hubiera ya intuido más o menos confusamente a través de la práctica docente.

En particular, se ha utilizado y recopilado un gran número de cuestiones a fin de revelar tales errores conceptuales (Duit, 2004). Puede ser interesante, antes de proseguir, analizar, a modo de ejemplo, un par de errores característicos.

a) La figura adjunta representa un bloque que se encuentra en reposo sobre una mesa horizontal y la fuerza de gravedad que actúa sobre el mismo.

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3

Dibujad la fuerza de reacción, pareja de dicha fuerza.

En la primera de las cuestiones es bastante habitual encontrar como respuesta un vector centrado en el cuerpo y dirigido verticalmente hacia arriba oponiéndose a la fuerza peso. Naturalmente la respuesta es incoherente con el tercer principio de la dinámica ya que la fuerza gravitatoria se ejerce entre la Tierra y el bloque y, por tanto, la pareja deberá estar aplicada en la Tierra y no en el propio bloque. Esa fuerza vertical hacia arriba que muchos estudiantes dibujan es la debida a la interacción entre el bloque y la superficie de la mesa, de naturaleza electromagnética. Es una fuerza de igual magnitud que la fuerza de gravedad (en el caso que estamos analizando), de la misma dirección y sentido contrario, pero ambas actúan sobre el mismo cuerpo y responden a dos intercciones distintas.

En cuanto a la segunda de las cuestiones planteadas, se suelen cometer diversos errores con-ceptuales, tales como afirmar que el astronauta flota “porque la gravedad es muy pequeña o nula”, o bien, señalar que “la fuerza de atracción gravitatoria se anula con la fuerza centrífu-ga” que actúa sobre el astronauta. No se tiene en cuenta que, tanto la estación espacial como el astronauta que va dentro de ella, se encuentran sometidos a la atracción gravitatoria terres-tre que en todo momento es perpendicular a la trayectoria circular que describen en torno a la Tierra. Es precisamente la existencia de esa fuerza gravitatoria lo que explica que la estación orbital esté girando, cambiando continuamente de dirección.

¿Por qué se dice entonces habitualmente que los astronautas trabajan en ausencia de grave-dad? La sensación física que tenemos acerca de nuestro propio peso se debe a la existencia de otras fuerzas que habitualmente lo equilibran. Así, por ejemplo, cuando nos colocamos enci-ma de una balanza de baño en nuestra casa, la fuerza peso con que la Tierra nos atrae es equi-librada por la fuerza ejercida sobre nosotros por la balanza. Nosotros notamos esa fuerza, lo mismo que la que nos hace el suelo cuando permanecemos de pie en él y esto nos da la sensa-ción de que pesamos. Pero en ocasiones, como, por ejemplo, cuando un ascensor arranca y acelera hacia arriba, la superficie sobre la que estamos nos hace una fuerza mayor que nuestro peso (y nosotros a ella), por eso notamos como si pesáramos más (aunque la Tierra nos sigue atrayendo con la misma fuerza y realmente seguimos pesando igual). En otros casos (por ejemplo, cuando un ascensor acelera hacia abajo) ocurre lo contrario y la fuerza que nos hace la superficie (y nosotros a ella) es menor que nuestro peso y, consecuentemente, nos da la sensación de que pesamos menos.

¿Y qué ocurrirá en aquellas situaciones en las que la superficie no ejerce ninguna fuerza sobre nosotros o, simplemente, no hay ninguna superficie y estamos en caída libre? En esos casos nos parecería que no pesamos nada. Sentimos un estado de "ingravidez" pero eso, naturalmente, no debe interpretarse como que no hay gravedad o que la Tierra ha dejado de

b) Un astronauta se halla en una nave que órbita alrededor de la Tierra con movimiento circular y uniforme. Explicad por qué “flota” dentro de la nave.

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atraernos y realmente no pesamos. Esa misma sensación la experimentan por unos segundos, los saltadores de trampolín, los paracaidistas y también (de forma continua) los astronautas en órbita alrededor de la Tierra. Así pues, cuando se dice que un astronauta está en estado de “ingravidez” debe interpretarse que se halla en caída libre, sometido a la acción de la fuerza gravitatoria terrestre sin ninguna otra fuerza que la equilibre, pero no que se encuentre en un lugar donde no exista gravedad. Flota dentro de la estación espacial análogamente a como lo haría otra persona dentro de la cabina de un ascensor al que se le hubiesen roto los cables.

Mediante cuestiones como las anteriores podemos asomarnos al problema de los errores que suelen cometer los estudiantes al plantearles la utilización de algunos conceptos básicos de ciencias en determinados contextos. Dichos errores, afectan a la mayoría de los campos científicos. Miles de artículos publicados dan cuenta de ello. Pueden consultarse, por ejemplo, las periódicas recopilaciones de trabajos realizadas por Duit y colaboradores (Pfundt y Duit, 1998; Duit, 2004).

Pero nuestro principal interés aquí estriba en comprender sus causas y diseñar estrategias de enseñanza que permitan salir al paso de unos resultados tan negativos en el aprendizaje teórico (Gil-Pérez et al., 1991; Carrascosa, Gil-Pérez y Valdés, 2004).

2. CAUSAS DE LOS ERRORES CONCEPTUALES

Los intentos de explicación de la abundancia y persistencia de errores conceptuales en numerosos dominios de las ciencias han apuntado básicamente a dos causas, relacionadas, además, entre sí: por una parte se ha barajado la hipótesis -con unos u otros matices- de que esos "errores" constituyen más bien ideas espontáneas o preconcepciones que los alumnos ya tenían previamente al aprendizaje escolar. En segundo lugar, la atención se ha dirigido hacia el tipo de enseñanza habitual, poniendo en duda que la transmisión de conocimientos elaborados haga posible una recepción significativa de los mismos, es decir, haga posible que los alumnos aprendan significativamente las ideas que les han transmitido. Nos referiremos con algún detalle a los estudios realizados en ambos campos.

2.1. Las preconcepciones Las investigaciones sobre errores conceptuales condujeron muy rápidamente a distintos autores a avanzar la hipótesis relativamente plausible de la existencia en los niños de ideas sobre temas científicos, previas al aprendizaje escolar, que fueron designadas como teorías ingenuas (Caramazza, Mccloskey y Green, 1981), ciencia de los niños (Gilbert, Osborne y Fensham, 1982; Osborne y Bell, 1983), esquemas conceptuales alternativos (Driver y Easley, 1978), representaciones (Giordan, 1985), etc., etc.

Conviene señalar que, aunque el interés por las preconcepciones es reciente, existen precedentes que, con notable antelación, llamaron la atención sobre la "prehistoria del aprendizaje" (Vigotsky, 1973) o se refirieron 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 Ausubel (1978), quien llega hasta afirmar: "Si tuviese que reducir toda la Psicología educativa a un solo principio, enunciaría éste: el factor más importante que influye en el aprendizaje es lo que el alumno ya sabe. Averígüese esto y enséñese consecuentemente".

La mayoría de los estudios, realizados en campos muy diversos (Pfundt y Duit, 1998; Duit, 2004), coinciden básicamente en la caracterización de esos conocimientos previos (Driver, 1986):

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- Parecen dotados de cierta coherencia interna (de aquí que autores como Driver hablen de "esquemas conceptuales" y no de simples preconcepciones aisladas). - 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. - Son persistentes, es decir, no se modifican fácilmente mediante la enseñanza habitual, incluso reiterada.

También la mayoría de los autores coincide en considerar esas preconcepciones como el fruto de las experiencias cotidianas de los niños, tanto de sus experiencias físicas (que están constantemente reforzando la idea de que los cuerpos más pesados caen más aprisa, o de que hace falta aplicar una fuerza para que un cuerpo se mueva, etc., etc.), como de las sociales (a través, por ejemplo, del lenguaje (Llorens, De Jaime y Llopis, 1989), que constituye la cristalización de un conocimiento precientífico en el que, por ejemplo, calor y frío aparecen como sustancias o la palabra animal constituye un insulto). El carácter reiterado de estas experiencias explicaría la persistencia y demás características de las preconcepciones (ser comunes a estudiantes de diferentes medios y edades, etc.). Algunos autores, sin embargo, han defendido interpretaciones diferentes. Conviene detenerse en estudiar sus argumentos -compartidos intuitivamente por parte del profesorado- y profundizar así en el origen de esas preconcepciones para fundamentar un posible tratamiento de las mismas que facilite la comprensión de los conocimientos científicos por los alumnos, evitando los "errores conceptuales".

Nos referiremos en primer lugar a las tesis de McClelland (1984), quien expresa toda una serie de reservas acerca de la existencia misma de esquemas conceptuales alternativos:

a) Suponer que los alumnos poseen esquemas conceptuales de una cierta coherencia significa atribuirles un comportamiento similar al de los científicos, ignorando la diferencia radical entre el pensamiento de los niños y el de los científicos. b) Los fenómenos físicos no son lo suficientemente relevantes para la inmensa mayoría de los seres humanos y, por tanto, para muchos no pueden ser objeto de la concentración y esfuerzo necesarios que precisa la construcción de esquemas teóricos. c) Las respuestas de los niños a las cuestiones que se les plantean sobre los fenómenos físicos que forman parte de su experiencia, no son indicativas de la existencia de preconcepciones, sino el resultado de un cierto imperativo social que les obliga a una "inatención estratégica", es decir, a dar una respuesta dedicándole el mínimo de atención necesaria para no chocar con el profesor. d) Al suponer que el desarrollo histórico de las ideas científicas se reproduce en cada individuo, se infravalora gravemente la potencia y cohesión de las ideas de los adultos en cualquier sociedad humana y se olvidan las diferencias de contexto y de propósito entre el pensamiento adulto y el infantil.

No es difícil mostrar algunas insuficiencias en los argumentos de McClelland. En primer lugar, al imputar los errores conceptuales a una "inatención estratégica" de los alumnos y no a la existencia de verdaderas preconcepciones, no tiene en cuenta que algunos de esos errores -particularmente en el dominio de la mecánica- no son sólo cometidos por niños, sino también por estudiantes universitarios e incluso por profesores en activo. No se puede negar pues la existencia de preconcepciones -algunas profundamente enraizadas y de difícil substitución por los conceptos científicos- ni interpretar los errores conceptuales como resultado de la inatención de los niños frente a cuestiones que no les interesan.

Es cierto que, como McClelland señala, la diferencia entre el pensamiento de los niños y el de los científicos es categórica y no de grado; pero lo mismo puede decirse acerca de las

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concepciones elaboradas por los pensadores de la antigua Grecia: son esencialmente diferentes de las ideas científicas. De hecho, las claras semejanzas entre las concepciones infantiles sobre el movimiento y el paradigma aristotélico -mostradas por los estudios de Piaget (1970) sobre epistemología genética- no pueden ser accidentales, sino la consecuencia de una misma metodología, consistente en sacar conclusiones a partir de observaciones cualitativas no controladas, en extrapolar las "evidencias", aceptándolas acríticamente (Piaget, 1969). Ésta es la forma de pensamiento que llevaba a Aristóteles a escribir: "Un peso dado cubre una cierta distancia en un tiempo dado, un peso mayor cubre la misma distancia en un tiempo menor, siendo los tiempos inversamente proporcionales a los pesos. Así, si un peso es doble de otro, tardará la mitad de tiempo en realizar un movimiento dado" (De Caelo). Y ésta es la metodología que lleva a los alumnos (e incluso a estudiantes universitarios y profesores en formación) a afirmar que "un cuerpo con doble masa que otro caerá en la mitad de tiempo que éste". Podríamos así decir que la distinción entre el pensamiento infantil y el pensamiento pre-científico de los adultos es sólo de grado, no categórica: el paradigma aristotélico es, sin duda, más elaborado y coherente que los esquemas conceptuales de los alumnos, pero ambos se basan en "evidencias de sentido común" (Gil-Pérez y Carrascosa, 1985; Hashweh, 1986).

Quisiéramos señalar por último que, si bien los fenómenos físicos no son suficientemente relevantes para llevar a los alumnos a teorizar sobre ellos, no debemos olvidar que a lo largo de muchos años las experiencias cotidianas han impuesto inconscientemente una cierta visión del comportamiento de la materia (tendencia de los objetos al reposo, etc.) muy similar a las concepciones aristotélicas. No se trata, pues, de teorización, sino de aceptación acrítica de lo que parece evidente.

Una postura diametralmente opuesta es la que sostiene Preece (1984), quien para explicar la persistencia de las preconcepciones avanza la hipótesis de que no son fruto de la experiencia, sino ideas innatas (lo que explicaría también su semejanza con las concepciones históricas). Dicha hipótesis, sin embargo, no tiene en cuenta que las ideas intuitivas de nuestros alumnos no son fácilmente adquiridas; por el contrario, son el resultado de un largo proceso basado en experiencias cotidianas en un cierto medio cultural. Y lo mismo puede decirse del paradigma aristotélico. De hecho, los alumnos muy jóvenes o las culturas muy primitivas no tienen la relativa coherencia de los esquemas conceptuales alternativos de los adolescentes o de la física preclásica. Por otra parte, el punto de vista innatista no da ninguna explicación acerca de cómo el paradigma aristotélico fue históricamente substituido, ni de qué puede hacerse para ayudar a los alumnos a adquirir conceptos científicos que se oponen a las ideas innatas.

Los resultados concordantes de numerosas investigaciones permiten afirmar la existencia de esquemas conceptuales espontáneos. Fue en la década de los 70 cuando se inició un proceso sistemático de estudio de las concepciones alternativas de los estudiantes, y ello no únicamente como investigación de laboratorio sino también y fundamentalmente dentro del aula, por los propios profesores especialistas en las distintas materias científicas. La importancia atribuida al tema y la relevancia de los resultados obtenidos (principalmente en el área de la mecánica) pronto hicieron que éste se convirtiese en una de las primeras líneas de investigación didáctica. Así dos décadas más tarde nos encontramos con que, tal y como se desprende de las diversas selecciones bibliográficas publicadas (McDermott, 1984; Carrascosa, 1983, 1985; Carrascosa y Gíl, 1992; Varela, 1989; Pfundt y Duit, 1998, etc.), se han realizado ya miles de trabajos sobre el tema. Algunos de ellos han dado lugar a diversas tesis doctorales en nuestro país (Gené, 1986; Llorens, 1987; Carrascosa, 1987, Jiménez, 1989; Sanmartí, 1990; Cañal, 1990; Azcárate, 1990, etc.) y además los principales resultados obtenidos hasta hace poco, han sido ya recopilados en algunos libros y documentos informáticos (Hierrezuelo et al, 1989; Gíl et al, 1991; Duit, 2004; Carrascosa, Gil-Pérez y Valdés, 2004, etc.).

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En la actualidad prácticamente todos los campos de las ciencias han sido analizados. Por citar algunos trabajos a modo de ejemplo: la Mecánica en primer lugar (McDermott, 1984; Sebas-tiá, 1984; Fernández, 1987), pero también el Calor (Macedo y Soussan, 1985; García y Rodrí-guez de Avila, 1985; Cervantes, 1987), la Electricidad (Furió y Guisasola, 2001; Pontes y De Pro, 2001), la Óptica (De la Rosa et al., 1984; Kaminski y Viennot, 1989), la Biología (Jimé-nez, 1987), la Geología (Granda, 1988), la Química (Furió, 1986; Grupo Álcali, 1990; Jimé-nez y De Manuel, 2002; Furió, Azcona y Guisasola, 2002), el magnetismo (Guisasola, Almu-dí y Ceberio, 2003), la Relatividad (Alemán y Pérez, 2001; Pérez y Solbes, 2003), etc.

Así pues, el tema de los errores conceptuales y, más concretamente, de las concepciones al-ternativas que llevan a cometerlos constituye un problema de gran interés y como tal viene siendo, desde hace ya 3 décadas, una línea de investigación didáctica de gran importancia, tal y como lo muestran los numerosos trabajos realizados en este campo. A modo de ejemplo, digamos que en la recopilación realizada por Pfundt y Duit (1998) ya se recogían más de 3600 referencias al respecto.

Pero la existencia de preconcepciones no puede por si sola justificar los resultados tan negativos obtenidos por la enseñanza habitual en la comprensión de los conocimientos científicos por los alumnos. Una mínima aproximación a la historia de las ciencias basta para darse cuenta de que los conocimientos científicos no fueron construcciones ex nihilo sino que partieron de -y, a menudo, se enfrentaron con- concepciones precientíficas de una cierta coherencia. La existencia de preconcepciones, o, si se prefiere, de concepciones precientíficas, fruto de experiencias reiteradas, era algo perfectamente esperable, con lo que había que contar. Algo que Bachelard (1938) había ya señalado con toda claridad 50 años atrás: "Me ha sorprendido siempre que los profesores de ciencias, en mayor medida, si cabe, que los otros, no comprendan que no se comprenda (...) No han reflexionado sobre el hecho de que el adolescente llega a la clase de física con conocimientos empíricos ya constituidos: se trata, pues, no de adquirir una cultura experimental, sino más bien de cambiar de cultura experimental, de derribar los obstáculos ya acumulados por la vida cotidiana". No sería, según esto, la existencia de preconcepciones en sí lo que explicaría los mediocres resultados obtenidos en el aprendizaje de conceptos, sino la "falta de comprensión" del profesorado que señala Bachelard, es decir, la propia enseñanza. Conviene detenerse, pues, en analizar la posible inadecuación de esa enseñanza para facilitar la adquisición de los conocimientos científicos.

2.2. La responsabilidad de la enseñanza Lo que hemos visto hasta aquí sobre las preconcepciones incluye ya una primera crítica a la enseñanza habitual: su ignorancia de aquello que los alumnos ya conocen, la creencia de que basta transmitir los conocimientos científicos de forma clara y ordenada para que los alumnos los comprendan. La sorpresa general con que fueron recibidos los primeros resultados sobre "errores conceptuales" es ya un claro índice de que las estrategias de enseñanza no tenían en cuenta las concepciones iniciales de los alumnos. Esa ausencia de atención a lo que el alumno o alumna pueda pensar, a los obstáculos que esas preconcepciones puedan representar, resulta muy evidente en los libros de texto, como han mostrado diversos análisis (Gené, 1986; Carrascosa, 1987). Puede decirse, en efecto, que en la gran mayoría de los textos:

- no se incluyen actividades que permitan poner de manifiesto (directa o indirectamente) las posibles concepciones alternativas de los alumnos acerca de los temas estudiados; - no se incluyen actividades ni se hacen referencias que lleven a analizar críticamente lo que dice el sentido común o la experiencia cotidiana acerca de los conceptos implicados;

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- no se incluyen observaciones que llamen la atención sobre las ideas que históricamente han supuesto una barrera a la construcción de los conocimientos (y que podrían constituir también una barrera para el aprendizaje de los alumnos) en el dominio considerado; - no se incluyen actividades para ver en qué medida se ha conseguido la comprensión real de los conceptos introducidos, en qué medida las concepciones precientíficas han sido superadas.

Se han hecho también análisis de los errores conceptuales contenidos en los mismos textos: las "perlas" son innumerables y van desde títulos como "Las fuerzas como causa del movimiento" a explicaciones (?) del movimiento circular uniforme del tipo "Por el principio de acción y reacción, la fuerza centrípeta crea en el cuerpo otra igual y opuesta denominada centrífuga". Pero más grave que esta transmisión directa de concepciones incorrectas -que tiene, sobre todo, un valor de síntoma- es la visión que se transmite del trabajo científico (Fernández et al., 2004): los conceptos son introducidos de forma aproblemática, es decir, sin referencia a los problemas que condujeron a su construcción (Otero, 1985) ni detenerse en los conflictos de ideas que el tratamiento de esos problemas generó. No sólo se ignora así que el alumno no es una tabula rasa, sino que se trivializa el cambio de ideas que la construcción de los conocimientos científicos supone, llegando incluso a presentarlos como expresión del sentido común, cuando constituyen precisamente la ruptura con las "evidencias" de ese sentido común. Se olvida, en definitiva, que "las ciencias físicas y químicas, en su desarrollo contemporáneo, pueden caracterizarse epistemológicamente como dominios del pensamiento que rompen netamente con los conocimientos vulgares" (Bachelard, 1938).

Los resultados de la investigación apuntan a que una enseñanza que se limita a presentar los conocimientos elaborados, escondiendo todo el proceso que conduce a su construcción, impide que los alumnos puedan hacer suyas las nuevas ideas, que sólo tienen sentido en la medida en que el tratamiento de determinados problemas exige su construcción (a menudo contra concepciones previas más o menos sólidas).

¿En qué medida estas críticas explican realmente las dificultades de los alumnos? Tan sólo si teniéndolas en cuenta se consiguen resultados netamente mejores podrán aceptarse como válidas. Constituyen únicamente explicaciones "tentativas" que exigen, para ser contrastadas, la elaboración de estrategias de enseñanza basadas en las mismas y la constatación de que con ellas los resultados del aprendizaje son significativamente más positivos.

3. PROPUESTAS ALTERNATIVAS PARA LA INTRODUCCIÓN DE LOS CONCEPTOS CIENTÍFICOS

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 como imprescindible para un correcto planteamiento de las situaciones de aprendizaje. La fecundidad de esta línea de investigación está asociada, sobre todo, a la elaboración de un nuevo modelo de aprendizaje de las ciencias.

La necesidad de nuevas estrategias de aprendizaje que hicieran posible el desplazamiento de las concepciones espontáneas por los conocimientos científicos ha dado lugar a propuestas que -al margen de algunas diferencias, particularmente terminológicas- coinciden básicamente en concebir el aprendizaje de las ciencias como una construcción de conocimientos, que parte necesariamente de un conocimiento previo. Se puede hablar así de la emergencia de un modelo constructivista de aprendizaje de las ciencias (Novak, 1988) que integra las investigaciones sobre didáctica de las ciencias (Hewson 1981; Posner, et al., 1982; Gil-Pérez, 1983 y 1993; Osborne y Wittrock, 1983; Resnick, 1983; Hewson y Hewson 1984; Driver,

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1986 y 1988; Hodson, 1988...) con muchas otras contribuciones precedentes (Bachelard, Kelly, Piaget, Vigotsky...). Driver (1986) resumió así las principales características de la visión constructivista:

- 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 aquéllos muy estructurados y que se relacionan de múltiples formas. - Quien aprende construye activamente significados. - Los estudiantes son responsables de su propio aprendizaje.

Particular influencia en el replanteamiento de la enseñanza de las ciencias ejerció la propuesta de considerar el aprendizaje como un cambio conceptual (Posner et al., 1982), fundamentada en el paralelismo existente entre el desarrollo conceptual de un individuo y la evolución histórica de los conocimientos científicos. Según esto, el aprendizaje significativo de las ciencias constituye una actividad racional semejante a la investigación científica: y sus resultados -el cambio conceptual- pueden contemplarse como el equivalente, siguiendo la terminología de Kuhn (1971), a un cambio de paradigma. A partir de las ideas de Toulmin (1977) sobre filosofía de la ciencia, Posner et al. (1982) identifican una serie de condiciones para que tenga lugar el cambio conceptual:

- Es preciso que se produzca insatisfacción con los conceptos existentes. - Ha de existir una nueva concepción, mínimamente inteligible, que debe llegar a ser plausible (aunque inicialmente contradiga las ideas previas del alumno). - Dicha concepción también ha de ser potencialmente fructífera, dando explicación a las anomalías encontradas y abriendo nuevas áreas de investigación.

Para el logro de dicho cambio conceptual Driver (1986) propuso la siguiente secuencia de actividades:

- La identificación y clarificación de las ideas que ya poseen los alumnos. - La puesta en cuestión de las ideas de los estudiantes a través del uso de contraejemplos. - La introducción de nuevos conceptos, bien mediante "tormenta de ideas" de los alumnos, o por presentación explícita del profesor, o a través de los materiales de instrucción. - Proporcionar oportunidades a los estudiantes para usar las nuevas ideas y hacer así que adquieran confianza en las mismas.

Los resultados experimentales sugieren que estas estrategias de enseñanza basadas en el modelo de cambio conceptual favorecen la adquisición de conocimientos científicos más eficazmente que la estrategia habitual de transmisión/ recepción. De hecho, la atención a las ideas previas de los alumnos y la orientación de la enseñanza tendente a hacer posible el cambio conceptual aparecen hoy como adquisiciones relevantes de la didáctica de las ciencias, a la vez teóricamente fundamentadas y apoyadas por evidencia experimental. Las estrategias de cambio conceptual proponen comenzar el estudio de un tema, sacando a la luz las preconcepciones que los estudiantes tienen en este campo para, a continuación, ponerlas en cuestión, a través del uso de contraejemplos, y provocar así conflictos cognitivos que preparen para aceptar las ideas científicas correctas.

Pese a ello, algunos autores han constatado que ciertas concepciones alternativas son resistentes a la instrucción, incluso cuando ésta está orientada explícitamente a producir el cambio conceptual (Fredette y Lochhead, 1981; Engel y Driver, 1986; Shuell, 1987; White y Gunstone, 1989).

Los limitados avances logrados con el modelo de cambio conceptual condujeron a una profundización del modelo, teniendo en cuenta otros aspectos además de la existencia de

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preconcepciones. En efecto, como ya hemos mencionado, la importancia de las concepciones alternativas de los alumnos y la necesidad de orientar el aprendizaje como un cambio conceptual y no como una adquisición ex nihilo puede basarse en la existencia de un cierto isomorfismo entre el aprendizaje (es decir, la construcción de conocimientos por los alumnos a partir -y en ocasiones en contra- de sus preconcepciones) y la investigación (es decir, la construcción de conocimientos por la comunidad científica a partir -y en ocasiones en contra- del paradigma vigente). Pero este mismo isomorfismo sugiere que para producir el cambio conceptual no basta con tomar en consideración las preconcepciones de los alumnos.

Nos hemos referido a cómo algunas preconcepciones de nuestros alumnos (caída de graves, comportamiento de los gases, concepto de fuerza, origen de ciertos seres vivos, etc.) recuerdan ciertas ideas que estuvieron vigentes, a veces durante siglos, antes del desarrollo de la ciencia moderna. Este paralelismo ya ha sido puesto de manifiesto reiteradamente por muchos autores que han señalado su importancia para enfocar más adecuadamente el aprendizaje de las ciencias.

La semejanza entre las ideas intuitivas de los alumnos y las concepciones preclásicas no puede ser accidental, sino el resultado de una misma forma de abordar los problemas que ya hemos descrito. Recapitulando podemos decir que los esquemas conceptuales alternativos están asociados -al igual que lo estuvo la física preclásica- con una metodología caracterizada por la certidumbre, por la ausencia de dudas y la no consideración de soluciones alternativas, por respuestas muy rápidas y seguras basadas en las evidencias del sentido común y por tratamientos puntuales con falta de coherencia en el análisis de diferentes situaciones (Minestrell, 1982; Whitaker, 1983; Hewson, 1985).

Según esto cabría pensar que un cambio conceptual no es posible sin un cambio metodológico (Gil-Pérez y Carrascosa, 1985 y 1994; Duit y Treagust, 2003). De hecho, el paradigma preclásico solo pudo ser desplazado gracias a la nueva metodología que combinaba la creatividad del pensamiento divergente con el rigor de la contrastación de las hipótesis mediante experimentos en condiciones controladas y la búsqueda de coherencia global. Históricamente, ese cambio conceptual no fue en absoluto fácil y es lógico pensar que lo mismo ocurrirá con los alumnos: solamente si son puestos reiteradamente en situación de aplicar esta metodología (es decir, en situación de construir hipótesis, diseñar experimentos, realizarlos y analizar cuidadosamente los resultados, con una atención particular a la coherencia global, etc.) será posible que superen su metodología del sentido común al tiempo que se producen los profundos cambios conceptuales que exige la construcción del conocimiento científico.

Las consideraciones anteriores implican una crítica de las estrategias de enseñanza de cambio conceptual que hemos descrito, en un doble aspecto: por una parte dichas estrategias parecen poner exclusivamente el acento en la modificación de las ideas. Y aunque es cierto, como señala Hewson (1985), que el cambio conceptual tiene sus exigencias epistemológicas y no debe considerarse como un simple cambio del contenido de las concepciones, en nuestra opinión es necesario una mayor insistencia en que el cambio conceptual comporta un cambio metodológico, por lo que las estrategias de enseñanza han de incluir explícitamente actividades que asocien el cambio conceptual con la práctica de aspectos clave de la metodología científica, tal como ocurrió históricamente. Pensemos, a este respecto, que uno de los defectos de la enseñanza de las ciencias repetidamente denunciados ha sido el de estar centrada casi exclusivamente en los conocimientos declarativos (en los "qué") olvidando los procedimentales (los "cómo"). No puede así esperarse que baste hablar de cambio conceptual para que se tengan en cuenta las exigencias metodológicas y epistemológicas que ello comporta. Por el contrario, cabe temer que sin una insistencia muy explícita y fundamentada,

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las actividades creativas del trabajo científico -la invención de hipótesis, la elaboración de diseños experimentales, etc.- continúen prácticamente ausentes de las clases de ciencias. Sin embargo, las estrategias de enseñanza a que nos hemos referido en el apartado anterior no parecen incluir esta aproximación de la actividad de los alumnos a lo que constituye la investigación científica.

Aún es posible hacer otra crítica más fundamental, si cabe, a esas estrategias de enseñanza: la secuencia que proponen consiste, como se recordará, en sacar a la luz las ideas de los alumnos, favoreciendo su formulación y consolidación, para después crear conflictos que las pongan en cuestión e introducir a continuación las concepciones científicas cuya mayor potencia explicativa va a hacer posible el cambio conceptual.

Es cierto que dicha estrategia puede, puntualmente, dar resultados muy positivos al llamar la atención sobre el peso de ciertas ideas de sentido común, asumidas acríticamente como evidencias; pero también es cierto que se trata de una estrategia "perversa". En efecto ¿qué sentido tiene hacer que los alumnos expliciten y afiancen sus ideas para seguidamente cuestionarlas?, ¿cómo no ver en ello un artificio que aleja la situación de lo que constituye la construcción de conocimientos?

Esa construcción nunca se plantea para cuestionar ideas, para provocar cambios conceptuales, sino como resultado de las investigaciones realizadas para resolver problemas de interés; problemas que se abordan, como es lógico, a partir de los conocimientos que se poseen y de nuevas ideas que se construyen a título tentativo. En ese proceso, las concepciones iniciales podrán experimentar cambios e incluso, aunque más raramente, ser cuestionadas radicalmente, pero ése no será nunca el objetivo, sino, repetimos, la resolución de los problemas planteados.

Por esta razón la estrategia de enseñanza que nos parece más coherente con la orientación constructivista es la que plantea el aprendizaje como tratamiento de situaciones problemáticas de interés. Y de nuevo ello nos remite a la necesidad de asociar el aprendizaje de conocimientos teóricos a la familiarización con el trabajo científico: todo aprendizaje aparece ahora como tratamiento de situaciones problemáticas y desaparece la habitual separación entre las actividades de introducción de conceptos, resolución de problemas y trabajos prácticos (Gil-Pérez et al., 2002).

4. EL APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS COMO INVESTIGACIÓN ORIENTADA La convergencia de las investigaciones en torno a los distintos aspectos del proceso de enseñanza/ aprendizaje de las ciencias (prácticas, problemas, teoría) permite reforzar el modelo de aprendizaje como investigación orientada, que plantea el aprendizaje como tratamiento de situaciones problemáticas abiertas que los alumnos puedan considerar de interés (Gil-Pérez et al., 2002; Fernández et al., 2004). Este modelo se concreta en unas estrategias dirigidas, esencialmente, a implicar a los estudiantes –como “investigadores noveles”- en la construcción de conocimientos, aproximando la actividad que realizan a la riqueza de un tratamiento científico-tecnológico de problemas. Se trata, en síntesis, de plantear el aprendizaje como un trabajo de investigación y de innovación, a través del tratamiento de situaciones problemáticas relevantes para la construcción de conocimientos científicos y el logro de innovaciones tecnológicas susceptibles de satisfacer determinadas necesidades. Ello ha de contemplarse como una actividad abierta y creativa, debidamente orientada por el profesor como “investigador experto”, que se inspira en el trabajo de científicos y tecnólogos, y que debería incluir toda una serie de aspectos como los siguientes (Gil Pérez et al, 1999):

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* La discusión del posible interés y relevancia de las situaciones propuestas que dé sentido a su estudio y evite que los alumnos se vean sumergidos en el tratamiento de una situación sin haber podido siquiera formarse una primera idea motivadora o contemplado la necesaria toma de decisiones, por parte de la comunidad científica, acerca de la conveniencia o no de dicho trabajo (teniendo en cuenta su posible contribución a la comprensión y transformación del mundo, sus repercusiones sociales y medioambientales, etc.).

* El estudio cualitativo, significativo, de las situaciones problemáticas abordadas, que ayude a comprender y acotar dichas situaciones a la luz de los conocimientos disponibles, de los objetivos perseguidos... y a formular preguntas operativas sobre lo que se busca (ocasión para que los estudiantes comiencen a explicitar funcionalmente sus concepciones).

* La invención de conceptos y emisión de hipótesis fundamentadas, susceptibles de focalizar y orientar el tratamiento de las situaciones, al tiempo que permiten a los estudiantes utilizar sus 'concepciones alternativas' para hacer predicciones susceptibles de ser sometidas a prueba.

* La elaboración y puesta en práctica de estrategias de resolución, incluyendo, en su caso, el diseño y realización de montajes experimentales para someter a prueba las hipótesis a la luz del cuerpo de conocimientos de que se dispone, lo que exige un trabajo de naturaleza tecnológica para la resolución de los problemas prácticos que suelen plantearse (como, p.e., la disminución de las incertidumbres en las mediciones). Llamamos particularmente la atención sobre el interés de estos diseños y realización de experimentos que exigen (y ayudan a desarrollar) una multiplicidad de habilidades y conocimientos. Se rompe así con los aprendizajes mal llamados 'teóricos' (en realidad simplemente librescos) y se contribuye a mostrar la estrecha vinculación ciencia-tecnología.

* El análisis y comunicación de los resultados, cotejándolos con los obtenidos por otros grupos de estudiantes y por la comunidad científica. Ello puede convertirse en ocasión de conflicto cognoscitivo entre distintas concepciones (tomadas todas ellas como hipótesis) y favorecer la 'autorregulación' de los estudiantes, obligando a concebir nuevas conjeturas, o nuevas soluciones técnicas, y a replantear la investigación. Es preciso detenerse aquí en la importancia de la comunicación como substrato de la dimensión colectiva del trabajo científico y tecnológico. Ello supone que los estudiantes se familiaricen con la lectura y confección de memorias científicas y trabajos de divulgación.

* La consideración de las posibles perspectivas: conexión de los conocimientos construidos con otros ya conocidos, elaboración y perfeccionamiento de los productos tecnológicos que se buscaban o que son concebidos como resultado de las investigaciones realizadas, planteamiento de nuevos problemas... Todo ello se convierte en ocasión de manejo reiterado de los nuevos conocimientos en una variedad de situaciones, contribuyendo a su profundización y resaltando en particular las relaciones Ciencia, Tecnología Sociedad y Ambiente que enmarcan el desarrollo científico, con atención a las repercusiones de toda índole de los conocimientos científicos y tecnológicos, propiciando, a este respecto, la toma de decisiones.

Cabe insistir, además, en la necesidad de dirigir todo este tratamiento a mostrar el carácter de cuerpo coherente que tiene toda ciencia, favoreciendo, para ello, las actividades de síntesis (esquemas, memorias, recapitulaciones, mapas conceptuales...) y la elaboración de productos, susceptibles de romper con planteamientos excesivamente escolares y de reforzar el interés por la tarea.

Es conveniente remarcar que las orientaciones precedentes no constituyen un algoritmo que pretenda guiar paso a paso la actividad de los alumnos, sino indicaciones genéricas que llaman la atención sobre aspectos esenciales en la construcción de conocimientos científicos

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que, a menudo, no son suficientemente tenidos en cuenta en la educación científica. Nos referimos tanto a los aspectos metodológicos como a los axiológicos: relaciones CTSA, toma de decisiones, comunicación de los resultados... El aprendizaje de las ciencias es concebido, así, no como un simple cambio conceptual, sino como un cambio a la vez conceptual, metodológico y axiológico que convierte el aprendizaje en un proceso de investigación orientada que permite a los alumnos participar en la (re)construcción de los conocimientos científicos, lo que favorece un aprendizaje más eficiente y significativo (Hodson, 1992; National Research Council, 1996; Gil-Pérez et al., 2002).

5. Perspectivas de la investigación sobre preconcepciones El estudio de los errores conceptuales, preconcepciones, concepciones alternativas, etc., ha constituido posiblemente la línea de investigación más desarrollada en didáctica de las ciencias. Miles de artículos publicados lo atestiguan (Duit, 2004). Sin embargo, la inmensa mayoría de estos trabajos se centra en conceptos concretos en los distintos campos de la ciencia. En cambio, apenas si se ha prestado atención a otras concepciones como las referidas a las relaciones CTSA, de importancia capital en la formación ciudadana para hacer frente a la actual situación de emergencia planetaria. Una situación marcada por toda una serie de graves problemas estrechamente relacionados: contaminación y degradación de los ecosistemas, agotamiento de recursos, crecimiento incontrolado de la población mundial, desequilibrios insostenibles, conflictos destructivos, pérdida de diversidad biológica y cultural… (Bybee, 1991; Orr, 1995; Vilches y Gil, 2003). Sobre la importancia de las preconcepciones en torno a esta problemática baste recordar que, como afirma el director del Worldwatch Institute (Brown, 1998), el comportamiento humano se enfrenta a resistencias más o menos inconscientes para ir más allá de lo más próximo, espacial y temporalmente, y considerar las repercusiones generales de nuestros actos. Dichas resistencias obedecen en muchos casos a concepciones simplistas o deformadas sobre la ciencia, la tecnolo-gía, la sociedad y el medio ambiente, así como de las relaciones existentes entre estos campos. Es, pues, necesario que sean sacadas a la luz y analizadas si queremos evitar que jueguen un pa-pel bloqueador en la educación ciudadana.

Llamamientos como el de Naciones Unidas en la Primera Cumbre de la Tierra (Naciones Unidas, 1992) y la institución de una “Década de la Educación para el Desarrollo Sostenible (2005-2014)” constituyen un estímulo para que todos los educadores e investigadores asumamos el compromiso de prestar una atención sistemática a la situación del mundo, con el fin de proporcionar una percepción correcta de los problemas y de fomentar actitudes y comportamientos favorables para el logro de un desarrollo sostenible. Se trata, en definitiva, de contribuir a formar ciudadanas y ciudadanos conscientes de la gravedad y del carácter global de los problemas y preparados para participar en la toma de decisiones adecuadas. El estudio de las concepciones en este campo (tanto de los estudiantes como de los docentes) abre, en nuestra opinión, una perspectiva de gran interés para la investigación. Referencias Bibliográficas ALEMÁN BERENGUER, R. y A PÉREZ SELLES, J. F. (2001). Una nueva propuesta didáctica para la enseñanza de la relatividad en el bachillerato. Enseñanza de las ciencias, 19 (2), 335-343. AUSUBEL, D. P. (1978). Psicología Educativa. Un punto de vista cognoscitivo. (México: Trillas:. Existe una nueva versión en la que han colaborado Novak y Hanesian: Ausubel D.P., Novak, J. D. & Hanesian, H., 1978, Educational psychology: a cognitive view. (New York : Holt, Rinehart & Winston).

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Capítulo 5¿Cómo convertir los problemas de lápiz y

papel en auténticos desafíos de interés?

Joaquín Martínez Torregrosa y Carlos Sifredo

ALGUNAS CUESTIONES QUE SE ABORDAN EN ESTE CAPÍTULO• ¿Cuáles pueden ser las causas del fracaso generalizado en la resolución de proble-

mas de lápiz y papel?

• ¿Qué hemos de entender por problema?

• ¿En qué medida las explicaciones de los problemas realizadas por los profesores oexpuestas en los libros de texto están de acuerdo con su naturaleza de tarea desco-nocida, para la que de entrada no se posee solución?

• ¿Cómo habrá que enfocar la resolución de un auténtico problema, que constituyeuna situación para la que no se tiene respuesta elaborada?

EXPRESIONES CLAVEFracaso en la resolución de problemas; qué entender por problema; replanteamiento

de la resolución de problemas; resolución de problemas como investigación; situacionesproblemáticas abiertas.

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S E G U N DA PA R T E / ¿ C Ó MO C O N V E R T I R E L A P R E N D I Z A J E D E L A S C I E N C I A S E N U N A AC T I V I DA D A PA S IO N A N T E ?

INTRODUCCIÓN: PROVOCANDO EL CUESTIONAMIENTOComo ya hemos comentado en la conclusión del tema precedente, la transformación de

las prácticas de laboratorio en una actividad con las características de una investigaciónes rápidamente asumida por el profesorado, pero esa transformación encuentra mayoresdificultades en el caso de la resolución de problemas de lápiz y papel, de la que vamos aocuparnos en este capítulo, o en el de la introducción y manejo de conceptos, que abor-daremos en el capítulo 6. Ello sería expresión del peso de las concepciones empiro-induc-tivistas que asocian investigación, primordialmente, a trabajo experimental. La mismainvestigación didáctica sobre resolución de problemas se ha visto afectada por esta limi-tación y las propuestas elaboradas han tenido una orientación muy alejada de lo que esuna actividad de investigación (Maloney, 1994).

Sin embargo, las dificultades para lograr una mayor efectividad en lo que aparececomo una de las causas principales de fracaso en la educación científica, acabaron porobligar a un replanteamiento total de las orientaciones para la resolución de problemas.Reproduciremos aquí el proceso seguido en seminarios dirigidos a profesores en formacióny en activo sobre resolución de problemas, justamente considerada una actividad centralen la enseñanza de las ciencias y, en particular, en el proceso de evaluación. Intentare-mos mostrar así que dicho trabajo hace posible la puesta en cuestión de la didácticahabitual de resolución de problemas y la elaboración fundamentada de propuestas másefectivas en una de las actividades del proceso de enseñanza-aprendizaje que más contri-buye, insistimos, al fracaso escolar (Gil et al., 1991).

Proponemos, para empezar, el siguiente pequeño ejercicio, cuya realización favoreceuna fecunda discusión posterior.


Un objeto se mueve a lo largo de su trayectoria según la ecuación:

e = 25 + 40 t – 5 t2 (e en metros y t en segundos).

¿Qué distancia habrá recorrido a los 5 segundos?

Cuando se propone esta actividad en un curso para profesores de física y química enactivo, la casi totalidad de los asistentes solemos “resolver” muy rápidamente el ejercicio,dando como respuesta, en general, 100 m (por simple sustitución en la ecuación) o 75 m(cuando se tiene en cuenta que en el instante inicial el móvil se encuentra ya a 25 m delorigen). Sin entrar en la discusión de esta discrepancia, conviene proponer que se calcule ladistancia recorrida por el mismo móvil en 6 segundos. Los resultados obtenidos ahora (85 mquienes antes obtuvieron 100 m, y 60 m quienes obtuvieron 75) muestran claramente que“algo va mal” (¡el móvil no puede haber recorrido en más tiempo menos distancia!).

Éstos son los resultados obtenidos habitualmente por los alumnos y también, repeti-mos, por muchos profesores. La resolución de este aparente enigma es, por supuesto,sencilla: tras una pequeña reflexión, los asistentes (y también los alumnos en sus clases)comprenden que la ecuación e = 25 + 40 t – 5 t2 corresponde a la del movimiento de unobjeto que avanza con velocidad decreciente (v = 40 – 10 t) hasta pararse a los 4 s ycomenzar a retroceder. Obtienen así los resultados correctos, que son 85m a los 5s (80 mhacia delante y 5 hacia atrás) y 100 m a los 6 s (80 m hacia delante y 20 hacia atrás).

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C A P Í T U L O 5 / ¿ C Ó MO C O N V E R T I R L O S P R O B L E M A S D E L Á P I Z Y PA P E L E N AU T É N T I C O S D E SA F Í O S D E I N T E R É S ?

Dificultades similares se han detectado, a menudo, en talleres y seminarios desarrolla-dos en diversos países (Selvaratman, 1974; Sifredo Barrios, 2000). Es necesario, pues,reflexionar sobre el hecho de que problemas sencillos conduzcan a resultados erróneos deforma muy generalizada.


¿A qué cabe atribuir unos resultados erróneos tan generalizados en un problema

como el anterior? ¿De qué pueden ser índice? ¿Qué sugieren?

Los resultados del ejercicio que acabamos de comentar actúan como “toma de con-ciencia” y conducen a un minuciosos debate, que pone en cuestión nuestra propia activi-dad como profesores. Se hace referencia así, entre otras, a las siguientes característicasde la orientación dada habitualmente a la resolución de problemas:

• La falta de reflexión cualitativa previa, o, dicho de otro modo, el operativismo mecá-nico con que se abordan habitualmente los problemas, incluso por los mismos profe-sores. Conviene recordar a este respecto las palabras de Einstein: “Ningún científicopiensa con fórmulas. Antes que el físico comience a calcular debe tener en su cerebroel curso de los razonamientos. Estos últimos, en la mayoría de los casos, pueden serexpuestos con palabras sencillas. Los cálculos y las fórmulas constituyen el paso si-guiente”. Sin embargo, insistimos, la didáctica habitual de resolución de problemassuele impulsar a un operativismo abstracto, carente de significado, que poco puedecontribuir a un aprendizaje significativo.

• Un tratamiento superficial que no se detiene en la clarificación de los conceptos. Así,en el problema considerado se producen evidentes confusiones entre posición o dis-tancia al origen de referencia, desplazamiento y distancia recorrida. Y no se trata deuna cuestión puramente terminológica de escasa importancia, sino índice, repetimos,de un tratamiento superficial que en poco puede favorecer una auténtica comprensiónde los conceptos. Más aún, buscando una aparente mayor sencillez, se manejan casiexclusivamente situaciones que favorecen las confusiones. En el caso que nos ocupa,por ejemplo, la mayor parte de los problemas sobre móviles toman como sistema dereferencia (explícita, o, más a menudo, implícitamente) el punto e instante en que elmovimiento se inicia y el sentido positivo del movimiento, con lo cual la posición “e”(distancia al origen) coincide con el desplazamiento; si además no hay retrocesos, elvalor de la distancia recorrida coincide también. La repetición de ejemplos en queesto ocurre lleva no sólo a confundir los conceptos, sino incluso a hacer “innecesaria”la atención al sistema de referencia. El carácter relativo de todo movimiento es asíescamoteado, negado en la práctica, por mucho que se haya insistido en él teórica-mente. Y es necesario tener presente que esta costumbre de tomar siempre comoreferencia implícita el punto e instante de donde parte el móvil corresponde a tenden-cias profundamente arraigadas en el niño a centrar todo estudio en sí mismo, en supropia experiencia, generalizándola acríticamente (Piaget, 1970).

De este modo, los problemas, en vez de contribuir a un aprendizaje significativo,ayudando a romper con visiones confusas, favorecen su afianzamiento. Y ello ocurreincluso –o, mejor, sobre todo– cuando se llega a resultados correctos. Pensemos en los

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numerosos ejercicios sobre caída de graves que se realizan y que los alumnos llegan ahacer casi con los ojos cerrados: ello no impide que sigan pensando que “un cuerpo dedoble masa caerá en la mitad de tiempo”. Es decir, los problemas “correctamente”resueltos no han permitido poner en cuestión la idea ingenua de que el tiempo decaída libre de un cuerpo depende de su masa.

En resumen: los problemas, en vez de ser ocasión privilegiada para construir y profun-dizar los conocimientos, se convierten en refuerzo de errores conceptuales y metodológi-cos. (Volveremos sobre estas cuestiones en el capítulo siguiente, dedicado al aprendizajede conceptos). Podría pensarse que hay mucha exageración en estas conclusiones, perobasta referirse a los abundantes análisis realizados sobre los problemas resueltos en lostextos o por los profesores, para constatar que el operativismo, el tratamiento superficial-sin ni siquiera análisis de resultados- es realmente muy general entre el mismo profeso-rado, tanto de bachillerato como de primeros cursos universitarios (Bullejos, 1983; Gil-Pérez y Martínez Torregrosa, 1984; Garrett et al., 1990).

Una discusión como la anterior motiva, pues, que los profesores “tomemos concien-cia” de las deficiencias de la didáctica habitual de la resolución de problemas y compren-damos la necesidad de un replanteamiento en profundidad de la misma.

NECESIDAD DE UN REPLANTEAMIENTO EN PROFUNDIDADLas mayores dificultades que a menudo ha encontrado el desarrollo de una ciencia han

derivado de supuestos implícitos, aceptados sin cuestionamiento alguno, que escapan asía la crítica. En tales casos se impone –como la historia de las ciencias ha mostradoreiteradamente– un replanteamiento en profundidad que analice críticamente hasta lomás obvio. Por lo que se refiere a la didáctica de la resolución de problemas, ello suponedescender hasta la clarificación misma de la idea de problema. Ésta es, pues, la actividadque proponemos ahora a los equipos


¿Qué hemos de entender por problema?

Se ha señalado con frecuencia (Krulik y Rudnik, 1980; Prendergast, 1986) que losinvestigadores en la resolución de problemas de lápiz y papel no suelen plantearse qué esun problema –lo que, a nuestro entender, constituye una de las limitaciones de sus inves-tigaciones–, pero existe un acuerdo general, entre quienes sí han abordado la cuestión,en caracterizar como problemas aquellas situaciones que plantean dificultades para lasque no se poseen soluciones hechas.

La definición de Krulik y Rudnik (1980) resume bien este consenso: “Un problema esuna situación, cuantitativa o no, que pide una solución para la cual los individuos impli-cados no conocen medios o caminos evidentes para obtenerla”. Esta misma idea apareceindirectamente cuando se habla de resolución de problemas. Así, Polya (1980) señala que“resolver un problema consiste en encontrar un camino allí donde previamente no seconocía tal, encontrar una salida para una situación difícil, para vencer un obstáculo,para alcanzar un objetivo deseado que no puede ser inmediatamente alcanzado por medios

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adecuados”. Algunos autores insisten justamente en el hecho de que la existencia dedificultades no es una característica intrínseca de una situación y que depende tambiénde los conocimientos, experiencia, etc., del resolvente (Garrett, 1987). La clarificación delo que hemos de entender por problema permite avanzar en la comprensión de los resulta-dos tan negativos alcanzados en la enseñanza habitual. Nos plantearemos para ello larelación entre dichas ideas sobre lo que son los problemas y lo que se hace en clase.


¿En qué medida las explicaciones de los problemas realizadas por los profesores o

expuestas en los libros de texto están de acuerdo con su naturaleza de tarea

desconocida, para la que de entrada no se posee solución?

La discusión propiciada por esta actividad pone totalmente en cuestión la prácticadocente habitual; se señala, en efecto, que los “problemas” son explicados como algo quese sabe hacer, como algo cuya solución se conoce y que no genera dudas ni exige tentati-vas: el profesor conoce la situación –para él no es un problema– y la explica linealmente,“con toda claridad”, transmitiendo la sensación real de que se trata de algo perfectamen-te conocido; consecuentemente, los alumnos pueden aprender dicha solución y repetirlaante situaciones idénticas, pero no aprenden a abordar un verdadero problema y cualquierpequeño cambio les supone dificultades insuperables, provocando el abandono. En defini-tiva, esta discusión en torno a qué entender por problema permite realizar una crítica másprofunda de la didáctica habitual. Puede ahora darse un paso más y plantear:


Si un problema es una situación para la que no se tiene respuesta

elaborada, ¿cómo habrá que enfocar su resolución?

Si se acepta la idea de que todo problema es una situación ante la cual se está inicial-mente perdido, una posible orientación consistiría en preguntarse ¿qué hacen los cientí-ficos en este caso? Con ello planteamos muy concretamente qué es lo que hacen loscientíficos delante de lo que para ellos constituye un verdadero problema y no ante unenunciado de lápiz y papel como los que se incluyen en los libros de texto. Se puedeesperar, en efecto, que delante de problemas de lápiz y papel los científicos –que son amenudo profesores– adopten actitudes características de la enseñanza habitual y conside-ren los problemas como situaciones que se debe saber resolver y no como verdaderosproblemas. En este sentido, los estudios hechos sobre la manera en que los “expertos”abordan los problemas de lápiz y papel estarían todavía muy lejos de lo que suponeenfrentarse a un verdadero problema. Es pues más útil preguntarse qué es lo que loscientíficos hacen cuando tienen que habérselas con auténticos problemas para ellos.

La respuesta en este caso es “simplemente” que... se comportan como investigadores.Y si bien es verdad que expresiones como investigación, metodología científica o método

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científico (con o sin mayúsculas) no tienen una clara significación unívoca, traducible enetapas precisas, resulta indudable que el tratamiento científico de un problema poseeunas características generales, a las que ya nos hemos referido, que habría que tener encuenta también en los problemas de lápiz y papel; cabe pues preguntarse cuál es la razónde que ello no ocurra.


¿Qué es lo que en los enunciados habituales dificulta un tratamiento

científico de los problemas y deja, en particular, sin sentido la tarea

fundamental de emisión de hipótesis?

El paso a dar ahora no es, ciertamente, fácil; pero el hilo conductor seguido hasta aquípermite concebir que la inclusión de los datos en el enunciado como punto de partida,respondiendo a concepciones inductivistas, orienta la resolución hacia el manejo de unasdeterminadas magnitudes sin que ello responda a una reflexión cualitativa ni a las subsi-guientes hipótesis. De este modo, al resolver un problema, el alumnado se ve abocado abuscar aquellas ecuaciones que pongan en relación los datos e incógnitas proporcionadosen el enunciado, cayendo así en un puro operativismo. No basta, pues, denunciar dichooperativismo: se trata de hacerlo imposible atacando sus causas.

La comprensión de que la presencia de los datos en el enunciado, así como la indica-ción de todas las condiciones existentes –todo ello como punto de partida–,responde aconcepciones inductivistas y orienta incorrectamente la resolución, constituye un pasoesencial en el desbloqueo de la enseñanza habitual de problemas y sus limitaciones (Gil-Pérez y Martínez Torregrosa, 1983). Pero al mismo tiempo genera desconcierto, porquechoca con la práctica reiterada, con lo que “siempre” se ha hecho. Un enunciado sindatos, se señala, ¿no será algo excesivamente ambiguo frente a lo cual los alumnos aca-ben extraviándose? Ahora bien, la ambigüedad, o, dicho con otras palabras, las situacio-nes abiertas, ¿no son acaso una característica esencial de las situaciones genuinamenteproblemáticas? ¿Y no es también una de las tareas fundamentales del trabajo científicoacotar los problemas abiertos, imponer condiciones simplificatorias? La discusión realiza-da ha permitido comprender la conveniencia de “traducir” los enunciados cerrados habi-tuales en situaciones problemáticas abiertas capaces de generar una resolución acordecon las características del trabajo científico. Veamos un ejemplo:


Transformen el siguiente enunciado en una situación problemática

abierta: “Sobre un móvil de 5.000 kg, que se desplaza con una velocidad

de 20 m/s, actúa una fuerza de frenado de 10.000 N ¿qué velocidad

llevará a los 75 m de donde comenzó a frenar?”.

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El trabajo realizado en numerosos talleres y cursos de perfeccionamiento del profeso-rado ha permitido constatar que los enunciados habituales son “traducibles” sin dificul-tad. Así, por ejemplo, el enunciado anterior es traducido a una situación más abierta yque no señale cuáles son las magnitudes relevantes, como la siguiente:

“Un automóvil comienza a frenar al ver la luz amarilla, ¿qué velocidad llevará al llegaral semáforo?”.

Por supuesto, son posibles distintos enunciados, distintas situaciones problemáticas,más o menos abiertas; así, el problema anterior puede dar lugar a otros enunciados que,aunque aparentemente diferentes, plantean una situación muy similar:

“¿Chocará el tren contra la roca caída en la vía?”, o “¿podrá aterrizar el avión sinsalirse de la pista?”

De hecho, cuando se plantea a varios grupos la traducción de un mismo enunciadotradicional se obtienen distintas propuestas de situaciones problemáticas, en generaligualmente válidas. En cualquier caso interesa destacar que estas traducciones no plan-tean dificultades mayores y que cualquier enunciado habitual es transformable en si-tuación problemática (Gil-Pérez y Martínez Torregrosa, 1987). Pero la cuestiónfundamental es, sin duda, cómo orientar a los alumnos para abordar dichas situaciones,puesto que no basta, obviamente, con enfrentarles a enunciados sin datos para lograruna actividad exitosa.


¿Qué orientaciones convendría proporcionar a los alumnos para facilitar

el abordaje de situaciones problemáticas abiertas?

La cuestión de qué orientaciones proporcionar a los alumnos para abordar la resolu-ción de problemas sin datos (en los que ya no es posible el simple juego de datos, fórmu-las e incógnitas) conduce ahora a los grupos de profesores participantes en un seminariocomo el que estamos describiendo, a elaborar propuestas básicamente coincidentes conlas que se enuncian a continuación y que, en conjunto, suponen un modelo de resoluciónde problemas como investigación (Gil-Pérez et al., 1990; Maloney, 1994) que es básica-mente coincidente con la orientación general propuesta para salir al paso de las visionesdeformadas de la ciencia (ver capítulo 2):

I. Considerar cuál puede ser el interés de la situación problemática abordada.

Si se desea romper con planteamientos excesivamente escolares, alejados de la orien-tación investigativa que aquí se propone, es absolutamente necesario evitar que los alumnosse vean sumergidos en el tratamiento de una situación sin haber podido siquiera formarseuna primera idea motivadora. Esta discusión previa del interés de la situación problemá-tica, además de proporcionar una concepción preliminar y de favorecer una actitud máspositiva hacia la tarea, permite una aproximación funcional a las relaciones CTSA, quecontinúan siendo, pese a reconocerse su importancia, uno de los aspectos más general-mente olvidados.

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II. Comenzar por un estudio cualitativo de la situación, intentando acotar y definir demanera precisa el problema, explicitando las condiciones que se consideran reinantespara poder avanzar en su solución, etc.

Cabe señalar que esto es lo que realizan habitualmente los expertos ante un verdaderoproblema y lo que en ocasiones se recomienda, sin demasiado éxito. Pero los alumnos,ahora, se ven obligados a realizar dicho análisis cualitativo: no pueden evitarlo lanzándo-se a operar con datos e incógnitas, porque no disponen de ellos. Han de imaginar necesa-riamente la situación física, tomar decisiones para acotar dicha situación, explicitaroperativamente, en términos científicos, qué es lo que se trata de determinar, etc.

III. Emitir hipótesis fundadas sobre los factores de los que puede depender la magnitudbuscada y sobre la forma de esta dependencia, imaginando, en particular, casos límite defácil interpretación física.

Existe un consenso general entre los epistemólogos acerca del papel central de la hipó-tesis en el tratamiento de verdaderos problemas (Chalmers, 1990). En cierta medida, sepuede decir que el sentido de la orientación científica –dejando de lado toda idea de“método”– se encuentra en el cambio de un razonamiento basado en “evidencias”, enseguridades, a un razonamiento en términos de hipótesis, a la vez más creativo (es necesa-rio ir más allá de lo que parece evidente e imaginar nuevas posibilidades) y más riguroso(es necesario fundamentar y después someter a prueba cuidadosamente las hipótesis, du-dar del resultado, buscar la coherencia global). Así, son las hipótesis las que focalizan yorientan la resolución, las que indican los parámetros a tener en cuenta (los datos a bus-car). Y son las hipótesis –y la totalidad del corpus de conocimientos en que se basan– lasque permitirán analizar los resultados y todo el proceso. En definitiva, sin hipótesis unainvestigación no puede ser sino ensayo y error, deja de ser una investigación científica.

Podría pensarse que es inútil insistir aquí en estas ideas tan conocidas, pero, desgra-ciadamente, es preciso reconocer que si el papel de las hipótesis apenas se toma enconsideración en las prácticas de laboratorio, en lo que se refiere a los problemas de lápizy papel la cuestión ni siquiera se plantea. Sin embargo, los problemas sin datos en elenunciado, como los que proponemos, obligan a los alumnos a hipotetizar, a imaginarcuáles deben ser los parámetros pertinentes y la forma en que intervienen. Así, por ejem-plo, en un problema como “un automóvil comienza a frenar al ver la luz amarilla ¿con quévelocidad llegará al paso de peatones?”, no se trata sólo de señalar la influencia de lafuerza de frenado, masa del automóvil, distancia a la que se encontraba inicialmente delpaso de peatones y velocidad que llevaba, sino de predecir la forma de estas relaciones y,repetimos, considerar posibles casos límite. Los alumnos siguen así profundizando en lasituación física, llegando a plantearse, por ejemplo, que “si la fuerza de frenado fuesenula, la velocidad que llevaría seguiría siendo la inicial”, etc.

Es cierto también que en ocasiones, incluso muy a menudo, los alumnos introducenideas “erróneas” cuando formulan hipótesis. Por ejemplo, cuando se pide cuál será laaltura máxima a la que llegará una piedra lanzada hacia arriba, muchos alumnos piensanen la masa del objeto como una variable pertinente. Pero esto, lejos de ser negativo,constituye quizás la mejor manera de sacar a la luz y tratar dichas ideas (que seránfalsadas por los resultados obtenidos): cada vez que los alumnos abordan una situaciónproblemática en la que interviene una caída de graves, sus ideas acerca de la influencia dela masa pueden reaparecer como hipótesis y ser tratadas. Por el contrario, la resolución dedecenas de ejercicios habituales sobre este mismo tema no impide que un importante

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porcentaje de alumnos de educación secundaria e incluso de estudiantes universitarioscontinúe considerando como “evidente” que un cuerpo de masa doble que otro caerá en lamitad del tiempo empleado por el primero.

IV. Elaborar y explicitar posibles estrategias de resolución antes de proceder a ésta,evitando el puro ensayo y error. Buscar distintas vías de resolución para posibilitar lacontrastación de los resultados obtenidos y mostrar la coherencia del cuerpo de conoci-mientos de que se dispone.

Si el corpus de conocimientos de que dispone el alumno juega, como hemos visto, unpapel esencial en los procesos de resolución, desde la representación inicial del problema y lamanera de modelizar la situación, hasta en las hipótesis que se avanzan, es sin duda en labúsqueda de caminos de resolución donde su papel resulta más evidente. En efecto, losproblemas de lápiz y papel son situaciones que se abordan disponiendo ya de un corpus deconocimientos suficientemente elaborado para permitir la resolución: su estatus en los librosde texto es el de problemas “de aplicación”. Son, en efecto, situaciones que se puedenresolver con los conocimientos ya construidos y reiteradamente probados, sin que haya nece-sidad, pues, de nuevas verificaciones experimentales. Es por tanto lógico y correcto que en laliteratura sobre resolución de problemas de lápiz y papel se dé mucha importancia a un buenconocimiento teórico. Ya no resulta tan correcto que se interprete el fracaso en la resolucióncomo evidencia de la falta de esos conocimientos teóricos: se olvida así que las estrategiasde resolución no derivan automáticamente de los principios teóricos, sino que son tambiénconstrucciones tentativas, que parten del planteamiento cualitativo realizado, de las hipóte-sis formuladas y de los conocimientos que se poseen en el dominio particular, pero queexigen imaginación y ensayos. Las estrategias de resolución son, en cierta medida, el equiva-lente a los diseños experimentales en las investigaciones que incluyen una contrastaciónexperimental, y hay que encararlas como una tarea abierta, tentativa. Es por ello que resultaconveniente buscar varios caminos de resolución, lo que además de facilitar la contrastaciónde los resultados, puede contribuir a mostrar la coherencia del cuerpo de conocimientos.

V. Realizar la resolución verbalizando al máximo, fundamentando lo que se hace y evi-tando, una vez más, operativismos carentes de significación física.

La petición de una planificación previa de las estrategias de resolución está dirigida aevitar una actividad próxima al simple “ensayo y error”, pero no pretende imponer unproceso rígido: los alumnos (y los científicos) conciben en ocasiones las estrategias deresolución a medida que avanzan, no estando exentos de tener que volver atrás a buscarotro camino. En todo caso, es necesario que la resolución esté fundamentada y clara-mente explicada –previamente o a medida que se avanza–, lo que exige verbalización y sealeja de los tratamientos puramente operativos, sin ninguna explicación, que se encuen-tran tan a menudo en los libros de texto. Ello exige también una resolución literal hastael final, lo que permite que el tratamiento se mantenga próximo a los principios maneja-dos y facilitará, además, el análisis de los resultados. Como indican Jansweijer, Elshout yWeilinger (1987), “cuando la tarea es un verdadero problema, las dificultades y las revi-siones son inevitables”, y ello se ve facilitado, sin duda, por una resolución literal en laque los factores considerados como pertinentes aparecen explícitamente y se pueden re-conocer los principios aplicados, lo que no ocurre, obviamente, en el caso de una resolu-ción numérica. Además, dejar las operaciones numéricas para el final evita una sobrecargade la memoria de trabajo a corto plazo de los resolventes, que pueden dedicar así unamayor atención a aspectos estratégicos, favoreciendo el éxito en la resolución.

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VI. Analizar cuidadosamente los resultados a la luz de las hipótesis elaboradas y, enparticular, de los casos límite considerados.

El análisis de los resultados constituye un aspecto esencial en el abordeje de unverdadero problema y supone, sobre todo, su contrastación con relación a las hipótesisemitidas y al corpus de conocimientos. Desde este punto de vista adquieren pleno sentidopropuestas como la que Reif (1983) denomina “verificación de la consistencia interna”:

- “¿Es razonable el valor de la respuesta?”.- “¿Depende la respuesta, de una forma cualitativa, de los parámetros del problema

en el sentido que cabría esperar?”.- “¿Se ajusta la respuesta a lo que se podría esperar en situaciones sencillas y espe-

ciales (por ejemplo, las correspondientes a valores extremos de las variables)?”.- “¿Se obtiene la misma respuesta por otro medio diferente de resolución?”.

Es importante constatar hasta qué punto el proceso de análisis de los resultadospreconizado por Reif en el texto precedente se ajusta a una verificación de hipótesisavanzadas al principio de la resolución para orientarla y dirigir la búsqueda de los datosnecesarios –las variables pertinentes–, en lugar de pedir que “se reconozcan” en el enun-ciado como punto de partida. Cabe preguntarse, una vez más, por qué ese paso lógico yaparentemente tan sencillo no ha sido dado ni por Reif ni por otros autores. En nuestraopinión, la razón de ello estribaría en el hecho de aceptar, sin cuestionarlo, el tipohabitual de enunciado y la orientación didáctica asociada al mismo, consistente en “des-problematizar” los problemas.

Añadamos que, al igual que ocurre en una verdadera investigación, los resultadospueden ser origen de nuevos problemas. Sería conveniente que los alumnos (y los pro-fesores) llegasen a considerar este aspecto como una de las derivaciones más interesantesde la resolución de problemas, poniendo en juego de nuevo su creatividad. Se trataría,pues, de incluir una séptima actividad en el tratamiento de los problemas:

VII. Considerar las perspectivas abiertas por la investigación realizada contemplando,por ejemplo, el interés de abordar la situación a un nivel de mayor complejidad o consi-derando sus implicaciones teóricas (profundización en la comprensión de algún concep-to) o prácticas (posibilidad de aplicaciones técnicas). Concebir, muy en particular, nuevassituaciones a investigar, sugeridas por el estudio realizado.

Es conveniente solicitar, por último, la elaboración de una memoria del tratamientodel problema, es decir, de la investigación realizada, que contribuya a dar a la comunica-ción y al aspecto acumulativo toda la importancia que poseen en el proceso de construc-ción de conocimientos. Ello ha de ser ocasión para una recapitulación de los aspectosmás destacados del tratamiento del problema, tanto desde el punto de vista metodo-lógico como desde el conceptual o axiológico. Dicha memoria se convierte así en unproducto de interés para la comunidad, superando la idea de ejercicio escolar (destinadoexclusivamente al profesor), lo que suele jugar un indudable papel motivador. Podemosasí incluir esta última propuesta:

VIII. Realizar una recapitulación que explique el proceso de resolución y que destaquelos aspectos de mayor interés en el tratamiento de la situación considerada. Incluir, enparticular, una reflexión global sobre lo que el trabajo realizado puede haber aportado,desde el punto de vista conceptual, metodológico y actitudinal, para incrementar lacompetencia de los resolventes.

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Es conveniente remarcar que las orientaciones precedentes (que pueden entregarse alos asistentes, a modo de recapitulación) no constituyen un algoritmo que pretenda guiarpaso a paso la actividad de los alumnos. Muy al contrario, se trata de indicaciones gené-ricas destinadas a llamar la atención contra ciertos “vicios metodológicos”: la tendencia acaer en operativismos ciegos o a pensar en términos de certeza, lo que se traduce en nopensar en posibles caminos alternativos de resolución o en no poner en duda y analizarlos resultados, etc. Nos remitimos para mayor información a otros trabajos que incluyen la“traducción” y resolución de numerosos problemas de física y química, así como los resul-tados obtenidos con alumnos de educación secundaria (Gil-Pérez y Martínez Torregrosa,1987). Conviene ahora proceder a practicar esta orientación para constatar todas suspotencialidades.

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ALGUNAS CONCLUSIONESDigamos, para terminar, que hemos ensayado reiteradamente este esquema de cues-

tionamiento de las preconcepciones docentes y de la enseñanza habitual, en este campode la resolución de problemas, con buenos resultados. Se obtiene así –a través de unproceso de investigación dirigida como el que hemos descrito– la (re)construcción por losprofesores de propuestas más acordes con el cuerpo de conocimientos hoy disponible endidáctica de las ciencias. Por otra parte, el ensayo sistemático de la nueva propuesta conestudiantes de bachillerato y primer curso de universidad ha proporcionado también re-sultados muy positivos (Martínez Torregrosa, 1987 Dumas Carré, Gil-Pérez y Goffard, 1990;Gil-Pérez y Martínez Torregrosa, 1987; Ramírez, Gil-Pérez y Martínez Torregrosa, 1994).

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NOTA:Este capítulo ha sido preparado a partir de los siguientes trabajos:

GIL-PÉREZ, D., CARRASCOSA, J., FURIÓ, C. y MARTÍNEZ TORREGROSA, J. (1991). La enseñanza delas ciencias en la educación secundaria. Barcelona: Horsori. (Capítulo 2 “La resolución de problemas:causas del fracaso generalizado de los alumnos y propuestas alternativas”).

GIL-PÉREZ, D., MARTÍNEZ TORREGROSA, J., RAMÍREZ, L., DUMAS CARRÉ, A., GOFFARD, M. y PESSOA,A. M. (1992). La didáctica de la resolución de problemas en cuestión: elaboración de un modeloalternativo. Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales, 6, 73-85.

GIL-PÉREZ, D., MARTÍNEZ TORREGROSA, J., RAMÍREZ, L., DUMAS-CARRÉ, A., GOFFARD, M. y PESSOA,A. M. (1993). Vamos a atravesar una calle de circulación rápida y vemos venir un coche: ¿pasamoso esperamos?, Didáctica de las Ciencias Experimentales y sociales, 7, 71-80.

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Capítulo 4¿Cuál es el papel del trabajo experimental

en la educación científica?

Carles Furió, José Payá y Pablo Valdés

ALGUNAS CUESTIONES QUE SE ABORDAN EN ESTE CAPÍTULO• ¿Qué visiones deformadas acerca de la actividad científica pudieran estar transmi-

tiendo, por acción u omisión, los trabajos experimentales que se realizan habitual-mente?

• ¿Qué imagen de las relaciones ciencia-tecnología, en particular, transmiten las prác-ticas de laboratorio habitualmente propuestas?

• ¿Cuál debería ser el papel del trabajo experimental en el aprendizaje de las ciencias?

• ¿Cómo habría que reorientar las prácticas de laboratorio para que dejen de ser sim-ples recetas a aplicar?

• ¿Qué papel pueden jugar el diseño y la elaboración por los estudiantes de productostecnocientíficos sencillos?

EXPRESIONES CLAVECaracterísticas de la actividad científica; experiencias tecnocientíficas sencillas; fa-

miliarización de los estudiantes con la actividad científica; renovación de las prácticas delaboratorio; trabajos prácticos como investigaciones.

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INTRODUCCIÓNLa idea de buscar en la realización de abundantes trabajos prácticos la superación de

una enseñanza puramente libresca y la solución a la falta de interés por el aprendizaje delas ciencias cuenta con una larga tradición (Lazarowitz y Tamir, 1994; Lunetta, 1998). Dehecho constituye una intuición básica de la generalidad de los profesores de ciencias y delos propios alumnos, que contemplan el paso a una enseñanza eminentemente experimen-tal como una especie de “revolución pendiente” (Gil-Pérez et al., 1991), necesaria paralograr la familiarización de los estudiantes con la naturaleza de la actividad científica.Una “revolución” permanentemente dificultada, se afirma, por factores externos (falta deinstalaciones y material adecuado, excesivo número de alumnos, carácter enciclopédicode los currículos...).

La influencia de esta tendencia ha sido particularmente notable en el mundo anglosa-jón, donde en los años sesenta y setenta se elaboraron y pusieron en práctica numerososproyectos de aprendizaje “por descubrimiento autónomo”, centrados, casi exclusivamen-te, en el trabajo experimental y en “los procesos de la ciencia”, como por ejemplo Physi-cal Science Study Committee (PSSC), Chemical Education Material Study (CHEM Study) yBiological Sciences Curriculum Study (BSCS), en los Estados Unidos, y los cursos Nuffieldde física, química y biología en Inglaterra. De estos proyectos derivaron incluso prototi-pos de equipamiento y variantes de trabajos experimentales que se extendieron por mu-chos países.

Pero, ¿hasta qué punto las prácticas que se realizan, en mayor o menor número,contribuyen a dicha familiarización? Es importante contestar a esta cuestión medianteun cuidadoso análisis de las prácticas habituales porque, atendiendo a la discusión reali-zada en el capítulo 2 en torno a las visiones deformadas de la ciencia, cabe sospechar queel problema principal no sea el del número de prácticas realizadas, sino la naturaleza delas mismas.

ANÁLISIS CRÍTICO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIOHABITUALES


Elijan algún trabajo de laboratorio de los que ordinariamente se realizan en la

educación secundaria y analicen el modo en que se presenta, es decir, comenten sus

aspectos positivos, lo que convendría modificar o suprimir, lo que se echa en falta, etc.

Cuando se favorece una reflexión previa en torno a las finalidades de la enseñanza delas ciencias y las características básicas de la actividad científica, como la realizada en laprimera parte de este libro, los mismos profesores que habitualmente han concebido lostrabajos de laboratorio como simples manipulaciones ahora toman conciencia de sus insu-ficiencias y de que dichos trabajos pudieran estar transmitiendo, por acción u omisión, unaserie de visiones deformadas sobre del trabajo científico. Se censuran, ante todo, el carác-ter de simple “receta”, su énfasis, casi exclusivo, en la realización de mediciones y cálcu-los, y se plantea la ausencia de muchos de los aspectos fundamentales para la construcción

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C A P Í T U L O 4 / ¿ C U Á L E S E L P A P E L D E L T R A B A J O E X P E R I M E N T A L E N L A E D U C A C I Ó N C I E N T Í F I C A ?

de conocimientos científicos que resumimos en el cuadro 1 del capítulo 2, tales como ladiscusión de la relevancia del trabajo a realizar y el esclarecimiento de la problemática enque se inserta, la participación de los estudiantes en el planteamiento de hipótesis y eldiseño de los experimentos, el análisis de los resultados obtenidos, etc.

Estas críticas coinciden, básicamente, con las recogidas en la literatura acerca deltema, que es ya bastante extensa. Por ejemplo, Lazarowitz y Tamir (1994) reportan haberencontrado 37 revisiones del tema entre 1954 y 1990, y éstas han seguido llevándose acabo durante la pasada década (Barberá y Valdés, 1996; Lunetta, 1998). Se han publica-do, en particular, numerosas críticas a los trabajos de laboratorio habituales (Gil-Pérez etal., 1991; Hodson, 1992 y 1994), números monográficos en diferentes revistas (por ejem-plo: International Journal of Science Education, 18 (7), 1996, y Alambique, 2, 1994…),así como tesis doctorales (Payá, 1991; González, 1994; Salinas, 1994; González de laBarrera, 2003). La crítica a las prácticas habituales ha sido especialmente contundente ygeneralizada al evaluar los resultados del modelo de aprendizaje por “descubrimientoautónomo”, cuyas serias limitaciones, asociadas a un inductivismo extremo, han sidodenunciadas por numerosos autores (Ausubel, 1978; Giordan, 1978; Gil-Pérez, 1983; Mi-llar y Driver, 1987; Salinas y Cudmani, 1992). Pero no se trata únicamente de inductivis-mo. Conviene, por ello, profundizar en las carencias de las prácticas de laboratorio habitualesy mostrar su contribución a la imagen distorsionada y empobrecida de la actividad cientí-fica que discutimos en el capítulo 2.


¿Qué visiones deformadas acerca de la actividad científica pudieran estar

transmitiendo, por acción u omisión, los trabajos experimentales habituales?

Ya se ha señalado el gran peso que tiene la concepción empiro-inductivista en elprofesorado de ciencias y, vinculada a ella, la común deformación que identifica a lametodología del trabajo científico con la realización de experimentos. Recordemos, porotra parte, que las distintas visiones deformadas de la ciencia se relacionan estrechamen-te entre sí. Así, la que reduce la metodología del trabajo científico a la realización deexperimentos está fuertemente influida por una imagen de la ciencia que desconoce sunaturaleza social y, en consecuencia, que no tiene en cuenta la multiplicidad de facetasque caracterizan dicho trabajo, ni tampoco otras formas de contrastación de conceptos yteorías diferentes al experimento. Al respecto de esto último, pensemos, por ejemplo, queal examinar unos resultados a la luz del cuerpo de conocimientos aceptado por la comuni-dad científica, estamos haciendo uso de todo el trabajo, teórico y práctico (en particularexperimental), por medio del cual se ha establecido dicho cuerpo de conocimientos, loque muchas veces hace innecesaria una contrastación experimental específica.

La concepción empiro-inductivista se hace muy evidente cuando el trabajo experimen-tal se realiza, como es frecuente, con el propósito de observar algún fenómeno para“extraer” de él un concepto o cuando los estudiantes lo llevan a cabo mediante una guíapreviamente preparada, sin tener en cuenta, reiteramos una vez más, las cuestiones a quese pretende dar respuesta (lo que contribuye a una visión aproblemática), la discusión desu posible interés y relevancia (visión descontextualizada), la formulación tentativa de

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hipótesis, el proceso de diseño que necesariamente precede a la realización de los expe-rimentos o el análisis crítico de los resultados obtenidos (reforzando así una visión rígi-da, algorítmica y cerrada de la ciencia), etc. Todos estos aspectos son absolutamentefundamentales para que la experimentación tenga sentido.

Cabe señalar que cuando se propone a los profesores este análisis crítico de las prác-ticas de laboratorio habituales, lo realizan sin dificultad, como un corolario de la discu-sión efectuada en torno a las visiones distorsionadas de la ciencia. Pero merece la penadetenerse en dicho análisis para preparar mejor su necesaria transformación. En particu-lar, conviene insistir en el papel jugado por las visiones acerca de la tecnología en unaadecuada preparación del trabajo experimental.


¿Qué imagen de las relaciones ciencia-tecnología transmiten las prácticas

de laboratorio habitualmente propuestas?

Ya se ha examinado en el segundo capítulo de este libro el lugar central que le corres-ponde a la actividad de diseño –casi siempre ausente en los trabajos experimentales quese realizan en la enseñanza de las ciencias– como vínculo entre las actividades científicasy tecnológicas y, por consiguiente, a la hora de transmitir una correcta visión de lasrelaciones ciencia-tecnología. Es cierto que, como ya señalaba Bunge (1976), los diseñosexperimentales son deudores del cuerpo de conocimientos (la construcción, p.e., de unamperímetro sólo tiene sentido a la luz de una buena comprensión de la corriente eléctri-ca), pero su realización concreta exige resolver problemas prácticos en un proceso com-plejo con muchas de las características del trabajo tecnológico. Es precisamente éste elsentido que debe darse a lo que manifiesta Hacking (1983) cuando -parafraseando laconocida frase de que “la observación está cargada de teoría” (Hanson, 1958)- afirma que“la observación y la experimentación científica están cargadas de una competente prácti-ca previa”.

Como sabemos, esta dependencia de la ciencia respecto de la tecnología –y viceversa-se ha hecho cada vez más notable por lo que hoy corresponde hablar de una estrechainterrelación ciencia-tecnología (Maiztegui et al., 2002). Pero todo el papel de la tecnolo-gía en el desarrollo científico es algo que las prácticas de laboratorio habituales dejan delado, al presentar diseños experimentales como simples recetas ya preparadas y excluirasí cualquier reflexión acerca de las relaciones ciencia-tecnología.

Nos referiremos más concretamente a este papel de los diseños al desarrollar un ejem-plo de práctica de laboratorio. Ilustraremos así el papel central de la tecnología en eldesarrollo científico, cuestionando la concepción habitual de la tecnología como “cienciaaplicada” (Gardner, 1994).

En definitiva, el trabajo experimental no sólo tiene una pobre presencia en la ense-ñanza de las ciencias, sino que la orientación de las escasas prácticas que suelen realizar-se contribuye a una visión distorsionada y empobrecida de la actividad científica. Espreciso, pues, proceder a una profunda reorientación.

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LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO COMO INVESTIGACIÓNLos estudios sobre prácticas de laboratorio han generando un amplio consenso en

torno a su orientación como actividad investigadora (Gil-Pérez et al., 1991; González,1992; Hodson, 1992 y 1993; Tamir y García, 1992; Grau, 1994; Lillo, 1994; Watson, 1994;Gil-Pérez y Valdés, 1996). El consenso existente en torno a la necesidad de esta reorien-tación merece ser resaltado, pero es preciso ir más allá y mostrar de forma concreta, conejemplos ilustrativos, lo que cada cual entiende por “prácticas como investigaciones”. Encaso contrario corremos el peligro de que dicha expresión no pase de ser un simple eslo-gan, atractivo pero escasamente operativo, mientras la generalidad del profesorado con-tinúa prestando escasa atención a las prácticas de laboratorio (Nieda, 1994).

Si queremos avanzar realmente en la transformación de las prácticas de laboratorio, esnecesario analizar cuidadosamente las propuestas concretas, llevarlas al aula y contrastarsu validez (Payá, 1991; Gil-Pérez, Navarro y González, 1993; González, 1994; Salinas,1994; Gil-Pérez y Valdés, 1996). Las propuestas se fundamentan, claro está, en el trabajode clarificación acerca de la naturaleza de la actividad científica realizado en el capítulo2 y, muy concretamente, en la incorporación de los aspectos recogidos en ese capítulo.

Desde este punto de vista, una práctica de laboratorio que pretenda aproximarse a unainvestigación ha de dejar de ser un trabajo exclusivamente “experimental” e integrarmuchos otros aspectos de la actividad científica igualmente esenciales. De forma muyresumida recordaremos a continuación el conjunto de aspectos cuya presencia considera-mos fundamental para poder hablar de una orientación investigativa del aprendizaje delas ciencias (ver capítulo 2) y, en este caso, de las prácticas. Hemos agrupado dichosaspectos en diez apartados, pero queremos insistir en que no constituyen ningún algorit-mo a seguir linealmente, sino un recordatorio de la extraordinaria riqueza de la actividadcientífica y una llamada de atención contra los habituales reduccionismos.

1. Presentar situaciones problemáticas abiertas de un nivel de dificultad adecuado,con objeto de que los estudiantes puedan tomar decisiones para precisarlas y entre-narse, así, en la transformación de situaciones problemáticas abiertas en problemasprecisos.

2. Favorecer la reflexión de los estudiantes sobre la relevancia y el posible interés de lassituaciones propuestas, que dé sentido a su estudio (considerando las posiblesimplicaciones CTSA, etc.) y evite un estudio descontextualizado, socialmente neutro.

3. Potenciar los análisis cualitativos, significativos, que ayuden a comprender y a aco-tar las situaciones planteadas (a la luz de los conocimientos disponibles, del interésdel problema, etc.) y a formular preguntas operativas sobre lo que se busca.

Se trata de salir al paso de operativismos ciegos sin negar, muy al contrario, el papelesencial de las matemáticas como instrumento de investigación, que interviene entodo el proceso, desde el enunciado mismo de problemas precisos (con la necesariaformulación de preguntas operativas) hasta el análisis de los resultados.

4. Plantear la emisión de hipótesis como actividad central de la investigación científi-ca, susceptible de orientar el tratamiento de las situaciones y de hacer explícitas,funcionalmente, las preconcepciones de los estudiantes.

Insistir en la necesidad de fundamentar dichas hipótesis y prestar atención, en esesentido, a la actualización de los conocimientos que constituyan prerrequisitos para elestudio emprendido.

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Reclamar una cuidadosa operativización de las hipótesis, es decir, la derivación deconsecuencias contrastables, prestando la debida atención al control de variables, acómo es la dependencia esperada entre las variables, etc.

5. Conceder toda su importancia a la elaboración de diseños y a la planificación de laactividad experimental por los propios estudiantes, dando a la dimensión tecnológicael papel que le corresponde en este proceso.

Potenciar, allí donde sea posible, la incorporación de la tecnología actual a los dise-ños experimentales (ordenadores, electrónica, automatización...), con objeto de fa-vorecer una visión más correcta de la actividad científico-técnica contemporánea.

6. Plantear el análisis detenido de los resultados (su interpretación física, fiabilidad,etc.) a la luz del cuerpo de conocimientos disponible, de las hipótesis manejadas y delos resultados de “otros investigadores” (los de otros equipos de estudiantes y losaceptados por la comunidad científica, recogidos en los libros de texto).

Favorecer, a la luz de los resultados, la “autorregulación” del trabajo de los alumnos,es decir, las necesarias revisiones de los diseños, de las hipótesis o, incluso, delplanteamiento del problema. Prestar una particular atención, en su caso, a los conflic-tos cognitivos entre los resultados y las concepciones iniciales, facilitando así, de unaforma funcional, los cambios conceptuales.

7. Plantear la consideración de posibles perspectivas (replanteamiento del estudio a otronivel de complejidad, problemas derivados...) y contemplar, en particular, las implicacio-nes CTSA del estudio realizado (posibles aplicaciones, repercusiones negativas...).

8. Pedir un esfuerzo de integración que considere la contribución del estudio realizadoa la construcción de un cuerpo coherente de conocimientos, así como las posiblesimplicaciones en otros campos del conocimiento.

9. Conceder una especial importancia a la elaboración de memorias científicas quereflejen el trabajo realizado y puedan servir de base para resaltar el papel de la comunica-ción y el debate en la actividad científica.

10.Potenciar la dimensión colectiva del trabajo científico organizando equipos de tra-bajo y facilitando la interacción entre cada equipo y la comunidad científica, representa-da en la clase por el resto de los equipos, el cuerpo de conocimientos ya construido(recogido en los textos), el profesor como experto, etc.

Hacer ver, en particular, que los resultados de una sola persona o de un solo equipo nopueden bastar para verificar o falsar una hipótesis y que el cuerpo de conocimientosconstituye la cristalización del trabajo realizado por la comunidad científica y la expre-sión del consenso alcanzado en un determinado momento.

Insistimos en que los aspectos contemplados no constituyen ningún algoritmo, nin-gún intento de ahormar la actividad científica en unos “pasos” o “etapas”, sino un recor-datorio de la riqueza del trabajo científico. Una riqueza que debe estar presente en losintentos de transformar toda la enseñanza de las ciencias y no sólo las prácticas. Dehecho, la orientación propuesta cuestiona la idea de “práctica de laboratorio” como acti-vidad autónoma, puesto que la investigación científica abarca mucho más que el trabajoexperimental, y éste no tiene sentido tomado aisladamente.

Terminamos aquí estas consideraciones generales y pasamos seguidamente a transcri-bir un ejemplo ilustrativo de la orientación propuesta (Gil-Pérez y Valdés, 1996).

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UN EJEMPLO ILUSTRATIVO: ESTUDIO DE LA CAÍDA DE GRAVES¿Por qué hemos elegido esta práctica tan conocida y al mismo tiempo, según una

opinión bastante generalizada, tan poco atractiva? “¿Qué interés pueden tener los estu-diantes, hoy en día –se suele preguntar–, en dejar caer bolitas por un plano inclinado?”.¿En qué medida van a poder adquirir con ello una visión estimulante y actual de la cien-cia? ¿Qué interés puede tener, en definitiva, esa “física prehistórica”?

Son esas mismas preguntas las que nos han movido a elegir una práctica tan “tradicio-nal”, pues pretendemos mostrar que la falta de atractivo de este tipo de trabajos deriva dela orientación que habitualmente se les da, y que su replanteamiento como una investiga-ción, en la forma que aquí presentaremos, puede generar auténtico interés y proporcionartambién –a través de la incorporación de elementos de la tecnología moderna a los diseñosexperimentales y al tratamiento de los resultados– una visión más actual de la ciencia.

En lo que sigue reproducimos el programa de actividades que hemos concebido paraorientar la investigación de los estudiantes (designadas con la notación A.1., A.2., ...),acompañadas de comentarios que intentan justificar dichas actividades, transcribir sinté-ticamente las contribuciones de los estudiantes, etc.

Digamos por último, antes de pasar a transcribir esta práctica de caída de graves, que surealización se propone cuando se ha procedido ya a la construcción –planteada tambiéncomo una investigación, siguiendo las orientaciones que se exponen en el capítulo 6– delas magnitudes que permiten describir el movimiento de un objeto, así como las ecuacionesque resultan en el caso de que la velocidad sea constante o lo sea la aceleración. Precisa-mente dichos conceptos y ecuaciones tienen un carácter de construcciones tentativas, de hipó-tesis de trabajo, y se trata ahora de constatar su validez para el estudio de los movimientosreales, como el de caída de los graves que aquí se propone, es decir, de constatar sucapacidad para describirlos y predecir resultados contrastables experimentalmente.

Consideración del posible interés de la situación planteada

A.1. Discutan el posible interés que tiene el estudio de la caída de los cuerpos.

Conviene insistir en la importancia de esta discusión previa acerca del interés delestudio planteado: una orientación investigadora como la que aquí se propone es incom-patible con la inmersión de los estudiantes en una tarea cuya finalidad y sentido se lesescape. Esto es lo que suele hacerse, sin embargo, incluso cuando existe la voluntad deplantear la tarea como una investigación. Se argumenta al respecto que los alumnosdifícilmente podrán conocer las razones que muestran la relevancia del estudio planteadoy su posible interés. De hecho, cuando se les plantea dicha reflexión en esta práctica,inicialmente apenas se les ocurre nada, más allá de algunos tópicos como “se trata de unmovimiento habitual en la vida cotidiana” y otros del mismo estilo. Pero, una vez roto el“hielo inicial”, va surgiendo toda una variedad de argumentos –relativos al lanzamientode objetos desde diferentes lugares, al movimiento de los proyectiles, etc–, que, ademásde favorecer una actitud más positiva hacia la tarea, permiten una aproximación funcio-nal a las relaciones CTSA y auspician la adquisición de una concepción preliminar de latarea. Conviene puntualizar, sin embargo, que lo esencial no es que los estudiantes seancapaces de dar abundantes y valiosos argumentos sobre el interés de la situación plantea-da, sino que se modifique la actitud con que enfocan la tarea, haciéndola más relevante,menos “ejercicio escolar”.

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El profesor tiene, claro está, un papel esencial en esta discusión: le corresponde resal-tar y “amplificar” los argumentos dados por los estudiantes y añadir otros, intentandorelacionarlos con los que ellos han utilizado. Así, la idea de que “se trata de un movimien-to habitual en la vida cotidiana” puede dar lugar a que el profesor resalte algunos aspec-tos como, en primer lugar, la importancia de recurrir a un movimiento muy común,relativamente simple y fácil de reproducir, para comenzar a estudiar la validez de losconceptos introducidos hasta aquí. Se puede insisitir, a ese respecto, en que los investi-gadores comienzan, en general, con el planteamiento de situaciones sencillas, acotadas,para pasar después a otras más complejas. Si queremos conocer un movimiento conimportantes aplicaciones prácticas como el lanzamiento de un proyectil (por citar unejemplo habitualmente mencionado por los estudiantes), es conveniente comenzar por lasituación más elemental, que es, precisamente, la de su caída desde una cierta altura.

Por otra parte, el hecho de que se trate de un movimiento reiteradamente observa-do permite también hacer una predicción “inquietante”: su estudio permitirá constatar–puede anunciarse a los estudiantes– que muchas cosas que nos son familiares resul-tan sistemáticamente mal interpretadas. Ello les aproximará a una característica esen-cial de la actividad científica: la necesidad de cuestionar lo que parece obvio, evidente,“de sentido común”. Hemos podido comprobar que una predicción como ésta, realizadacon cierto énfasis, genera un cierto “suspense” y refuerza el interés del trabajo que seva a realizar.

Cabe señalar, por último, que al evaluar la nueva orientación de los trabajos prácticos,los estudiantes valoran muy positivamente esta reflexión inicial y la consideran uno desus elementos más importantes y motivadores.

Análisis cualitativo inicial de la situación y precisióndel problema

La discusión acerca de la importancia del estudio planteado contribuye, como ya he-mos señalado, a que los estudiantes comiencen a formarse una concepción preliminar dela situación problemática. Ello les permite ahora –sin la brusquedad que supone “entraren materia” directamente– realizar un análisis cualitativo más detenido, que les ayude aacotar la situación y transformarla en un problema preciso. A tal objeto se puede plantearla siguiente actividad:

A.2. Teniendo en cuenta las experiencias cotidianas, ¿qué puede decirse, a título deprimeras conjeturas, acerca del movimiento de caída de los cuerpos?

En la discusión con los alumnos aparecen dos núcleos de ideas:

1) Muchos de ellos piensan que cuanto mayor sea la masa del cuerpo, más rápidamentellegará al suelo, aunque algunos otros puedan cuestionarlo, porque recuerdan haber estu-diado en algún curso precedente que el tiempo de caída es independiente de la masa.

2) Se trata de un movimiento de velocidad creciente, tal vez uniformemente acelerado.

Conviene centrarse, en primer lugar, en la hipótesis de la influencia de la masa. Comovemos, el debate ha permitido sacar a la luz, de un modo natural, las preconcepciones quetienen los alumnos sobre el fenómeno estudiado. Diversas investigaciones han mostrado,en efecto, lo persistente que resulta la creencia, en estudiantes de distintos niveles deenseñanza, acerca de que la rapidez de la caída depende de la masa del cuerpo. Pero estas

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preconcepciones adquieren ahora el estatus de hipótesis que deben ser sometidas a prue-ba y, en caso de verse falsadas, sustituidas por otras, etc.

Cuando se pide a los estudiantes que fundamenten su hipótesis, avanzan argumentosque pueden ser parcialmente ciertos (como “el cuerpo que pesa más es atraído con unafuerza mayor”), pero que conducen a conclusiones incorrectas por incurrir en “reduccio-nismo funcional” (es decir, por no tener en cuenta otras posibles consecuencias de lamodificación de la masa). El argumento principal, sin embargo, es la experiencia reiteradade ver caer, en general, lentamente a objetos muy ligeros y más rápidamente a los máspesados. Es esta “evidencia” la que se impone. y la que merece ser cuestionada, sindetenerse, por ahora, en mayores fundamentaciones, que obligarían a consideracionesdinámicas prematuras y podrían debilitar el muy conveniente “choque” producido por lafalsación de la hipótesis.

A.3. Procedan a contrastar las hipótesis acerca de la influencia o no de la masa en eltiempo de caída.

La experiencia que consiste en dejar caer dos cuerpos “pesados” que tienen masasmuy diferentes permite a los estudiantes constatar que, en general, el tiempo de caída nodepende de la masa, al menos de modo esencial. Pero se plantea también la discusión depor qué cuerpos “muy ligeros”, como una hoja de papel, una pluma, etc., caen tan lenta-mente, haciendo surgir la idea de que ello sea debido a la fricción con el aire. Conviene,pues, proponer la siguiente actividad:

A.4. Diseñen distintas experiencias para mostrar que, si se hace despreciable la fricción conel aire, todos los cuerpos caen prácticamente en el mismo tiempo.

Los alumnos sugieren, a menudo, la utilización de un tubo largo de vidrio del cual sepueda extraer el aire. Galileo no pudo realizar esta experiencia porque en aquella épocaaún no se había construido la bomba de vacío, y tampoco hoy muchas escuelas cuentancon tales bombas y con el tubo de vidrio adecuado para realizarla. Ello obliga a solicitarotros diseños, aunque valorando como se merece esta propuesta de los estudiantes, queconstituye la forma de contrastación más directa.

Los estudiantes proponen entonces diversos e ingeniosos diseños para reducir la fric-ción de, por ejemplo, una hoja de papel con el aire, similares a los que recoge la historiade la ciencia: colocar la hoja de papel sobre un libro y dejarlos caer; hacer caer vertical-mente la hoja de papel colocándola, para ello, junto a un libro también vertical; “arrugar”la hoja de papel hasta transformarla en una pequeña esfera. Los tres diseños, y particular-mente el último, llevan a la conclusión de que, en ausencia de resistencia del aire, eltiempo de caída es independiente de la masa de los cuerpos.

Los estudiantes se han visto obligados, pues, a modificar su hipótesis inicial y, alpropio tiempo, a replantear la investigación, acotándola con mayor precisión: ahora setrata de estudiar la caída de los cuerpos en ausencia de resistencia del aire (o cuando éstaes despreciable). Esto es algo que merece ser resaltado, pues es una buena ocasión paraque perciban el carácter no lineal de una investigación.

Nos ocuparemos, en lo que sigue, de la segunda de las hipótesis inicialmente formula-das, teniendo ahora en cuenta las precisiones introducidas sobre la ausencia de resisten-cia del aire.

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Operativización de la hipótesis acerca de que el movimientode caída de los cuerpos es uniformemente acelerado

Dado que no podemos medir directamente la aceleración de caída para comprobar si esconstante o no, es necesario derivar consecuencias contrastables, que hagan dicha hipóte-sis operativa:

A.5. Deduzcan, a partir de la hipótesis de que la caída de los cuerpos tiene lugar conaceleración constante, alguna consecuencia directamente contrastable.

Esta derivación implica el manejo del cuerpo de conocimientos disponible, poniendode manifiesto, una vez más, el importante papel que éste juega a lo largo de toda lainvestigación. Los estudiantes, tras concluir que las únicas medidas directas posibles, enel estudio de un movimiento, son las de distancias y tiempos, y habiendo deducido ya lasecuaciones del movimiento uniformemente acelerado, recurren a la ecuación e = 1/2at2,para el caso de que la velocidad inicial sea cero. La hipótesis operativa es, pues, que larelación entre los tiempos t de caída desde distintas alturas y los valores h de dichasalturas podrá ser descrita mediante la ecuación h = kt2.

Otra variante para operativizar la hipótesis consiste en construir el gráfico v = f(t)con el fin de comprobar si es una línea recta. Ello remite también, por supuesto, a medi-das de distancias y tiempos, pero resulta conveniente mostrar que existen distintos cami-nos de contrastación, distintas consecuencias contrastables.

Elaboración de estrategias para someter a pruebalas hipótesis formuladas

A.6. Diseñen experimentos para contrastar la hipótesis de que el movimiento de caída delos cuerpos es uniformemente acelerado.

Los estudiantes, de entrada, suelen proponer dejar caer una pequeña esfera, paraevitar al máximo el rozamiento, desde distintas alturas y medir en cada caso el tiempoempleado en caer para ver si los valores obtenidos se ajustan a la relación prevista. Esnecesario hacerles notar que los tiempos de caída son tan pequeños que no es posiblerealizar medidas precisas de los mismos en esas condiciones. Conciben entonces la posi-bilidad de fotografiar la caída de la esfera, al lado de una cinta métrica, “con una cámaraque dispare automáticamente a intervalos de tiempo regulares y muy breves”. Éste es unprocedimiento que se ha utilizado, con buenos resultados, –conviene indicar a los estudian-tes a modo de refuerzo de sus planteamientos–, recurriendo a fotografías estroboscópicas.

La idea de la automatización aparece como algo básico para evitar los problemas decoordinación entre el instante de soltar la esferita y la puesta en marcha del cronómetro.En ese sentido surge también la propuesta de utilizar relojes electrónicos, que se ponganen marcha al soltarse la esfera y se paren al chocar ésta contra un tope.

Aquí es pertinente señalar que en calidad de reloj electrónico puede emplearse unordenador, lo que permitiría, además, elevar el nivel de automatización en la realizacióndel experimento (Guisasola et al., 1999). En particular, teniendo en cuenta su capacidadpara almacenar datos en memoria, parece lógico intentar, utilizando determinados senso-res, el registro de las distancias y los tiempos en un movimiento único, evitando así lanecesidad de repetir varias veces las experiencias de caída. Por otra parte, el disponer delos datos en la memoria del ordenador posibilitaría, mediante un programa informático,

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elaborado al efecto o profesional, el procesamiento inmediato de ellos. Estas ideas mere-cen ser resaltadas como ejemplos de aproximación a los actuales principios tecnológicosde la automatización de experimentos, lo cual debe constituir uno de los objetivos de laenseñanza de las ciencias en la actualidad (Valdés y Valdés, 1994).

Pese al interés de las propuestas precedentes, conviene hacer notar a los estudiantesque en la época de Galileo no se disponía, obviamente, de medios adecuados ni para lamedida precisa de los tiempos ni para la automatización. Ello le llevó a concebir la posi-bilidad de “debilitar” la caída, haciéndola más lenta. Se trataba de imaginar algún movi-miento asociado a la caída de los cuerpos pero que tuviera lugar más lentamente (sin paraello, claro está, introducir fricción). Esto constituye una estrategia ingeniosa para “salirdel impase” y merece la pena que los estudiantes se planteen dicha tarea como un ejem-plo de la creatividad que exige, en todo momento, el desarrollo de una investigación.

A.7. Conciban varios procedimientos para “debilitar” la caída de los cuerpos, pero sindesvirtuar su naturaleza de caída en ausencia de fricción.

Cabe señalar que, en ocasiones, algunos estudiantes conocen ya el experimento delplano inclinado, de aquí que la actividad solicite varios procedimientos. Los estudiantesencuentran serias dificultades para imaginar un diseño adecuado, y sus primeras propues-tas suelen incluir fuerzas de resistencia (“dejar caer la esferita en un tubo lleno de unlíquido viscoso”, “colgar la esferita de un pequeño paracaídas”...). La discusión de estaspropuestas y la insistencia del profesor en que se trata de lograr que el cuerpo caiga máslentamente sin introducir fuerzas de resistencia al movimiento conduce, sin embargo, apropuestas adecuadas –además de dejar caer la esferita por un plano inclinado– como,por ejemplo, colgar dos masas iguales de los extremos de un cordel que pasa por unapolea sin rozamiento apreciable y colocar una pequeña sobrecarga en uno de los extre-mos. Otro diseño parecido y habitualmente propuesto consiste en utilizar un carrito quepueda moverse por un plano horizontal con fricción despreciable, del que tira –con ayudade una cuerda y polea fija al extremo del plano– un pequeño cuerpo que cae verticalmente.

Es preciso insistir en que merece la pena tener algo de paciencia y permitir a losestudiantes que lleguen a concebir estos diferentes diseños, pues ello constituye unaexcelente ocasión para que entren en contacto con una de las tareas más creativas ysatisfactorias del trabajo científico (lamentablemente escamoteada en las prácticas habi-tuales, cuyo diseño se da ya elaborado). Una tarea que, como ya hemos señalado, pone derelieve el papel central de la tecnología en el desarrollo científico.

Se puede proceder ahora a realizar alguno de los experimentos diseñados sin el peligrode que sean vistos como tareas tediosas, sin interés y sin vinculación con lo que es laciencia actual.

Planificación y realización de los experimentosAunque al llegar a este punto se posee ya una concepción general de los diseños, ello

no significa que ahora quede una actividad puramente manipulativa.

A.8. Realicen el experimento relativo a la caída de una esferita por un plano inclinado.

Incluso en un diseño tan elemental como éste, desde el punto de vista técnico, surgennumerosos problemas que deben ser resueltos. Por ejemplo, ¿cómo soltar la esfera para nocomunicarle velocidad inicial?, o ¿cómo coordinar el inicio y final del movimiento con la

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puesta en marcha y detención del cronómetro? La dificultad de esta coordinación –que setraduce en dispersiones muy significativas de los tiempos, dada su brevedad– hace ver laconveniencia de automatizar el proceso, por ejemplo, con ayuda de un ordenador. Estorequiere –si los estudiantes carecen de experiencia en este campo– una intervenciónmucho más directa del profesor, pero la comprensión básica de los montajes y del progra-ma informático requerido está al alcance de los estudiantes y permite la vinculación deesta investigación con elementos fundamentales de la tecnología moderna.

Utilizando la función TIMER del lenguaje BASIC, por ejemplo, es posible medir inter-valos de tiempo con exactitud de unas cinco centésimas de segundo, lo que sería suficien-te en el caso de la caída por un plano inclinado, y mediante un programa convenientementeelaborado dicha exactitud puede llegar hasta 10-5s (Valdés y Valdés, 1998). La entrada deinformación digital al ordenador se efectúa empleando sencillos interruptores: por ejem-plo, la esfera puede estar cerrando inicialmente un circuito conectado al ordenador, y alsoltarla, es decir, al abrir el circuito, se pone en marcha el reloj, luego, cuando chocacontra un tope móvil, provocando la apertura de otro circuito, se realiza la lectura deltiempo transcurrido. El registro de la información puede hacerse a través del puerto dejuegos mediante la función INP.

No es necesario, sin embargo, proceder en este momento a un estudio detenido detodo el proceso de automatización, programas informáticos, etc. Ello constituye, en símismo, una investigación tan exigente o más que el estudio del movimiento a que esta-mos procediendo. Por eso puede ser más adecuado aquí limitarse a utilizar los mediosdisponibles y dejar planteado, como perspectiva futura, el estudio detenido de sus funda-mentos, aplicaciones generales, etc. Se trataría, pues, de presentar brevemente a losestudiantes el montaje que va a utilizarse -siguiendo su propuesta de automatización- ypedirles la realización del experimento, que ahora puede ser, directamente, la caída verti-cal, gracias a la mayor precisión alcanzada en la medida de los tiempos.

A.9. Lleven a cabo el experimento relativo a la caída vertical, automatizando las medicionesde tiempo con ayuda de un ordenador.

Por último, si se dispone del equipo que permita obtener la fotografía estroboscópica,se puede proceder a la realización de este experimento, aunque plantea dificultades queno son fáciles de resolver en el aula. Es posible, sin embargo, proporcionar a los estudian-tes la fotografía obtenida “por otros investigadores”.

A.10. La figura que se proporciona muestra la fotografía estroboscópica de una esferitaque se dejó caer desde cierta altura. Procedan a la construcción de una tabla de lasposiciones, e, que va ocupando la esferita, en función del tiempo, t.

Los estudiantes han de efectuar la lectura cuidadosa de las distancias recorridas por laesferita (con ayuda de la cinta métrica que aparece en la misma foto) y el cálculo de lostiempos correspondientes.

Ésta puede ser una buena ocasión para recordar que la verificación de una hipótesisimplica, en general, el trabajo de numerosos equipos, y que no tiene sentido pensar queun solo equipo ha de realizar todos los experimentos posibles. Lo que sí es necesario esponer en común los distintos resultados obtenidos y constatar en qué medida son cohe-rentes entre sí. Ello nos remite, pues, al análisis de los resultados.

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Análisis y comunicación de los resultados yde las perspectivas abiertas

A.11. Analicen e interpreten los resultados obtenidos en los experimentos realizados.

Para procesar los datos obtenidos también puede emplearse algún programa informá-tico, por ejemplo, tabuladores electrónicos como Excel o Microcal Origin. Los resultadosconseguidos con el plano inclinado utilizando un cronómetro manual parecen ajustarse ala relación e = kt2, aunque con elevados márgenes de imprecisión. La automatización dela medición del tiempo mejora muy sensiblemente esos resultados, incluso para la caídavertical desde pequeñas alturas. En este caso el gráfico de e = f(t2) es una clara línearecta, sin apenas desviaciones. Lo mismo ocurre con los valores que se obtienen a partirde la fotografía estroboscópica.

Se puede ir un poco más lejos en el análisis de los resultados y solicitar a los estu-diantes que determinen el valor de la aceleración de caída libre y lo cotejen con el que seproporciona en los libros de texto.

A.12. Determinen el valor de la aceleración de caída libre de un cuerpo a partir de losdatos obtenidos.

Los valores obtenidos para esta aceleración son, en general, muy próximos al valoraceptado por la comunidad científica, lo que tiene un efecto particularmente motivantepara los estudiantes.

Todos los resultados apoyan, pues, la hipótesis de la aceleración de caída constante.Ésta era, por lo demás, la hipótesis inicial. Podría pensarse, por ello, que quizás no eranecesario un tratamiento tan detenido y que una simple verificación con un único expe-rimento bastaba. Sin embargo, es preciso dejar bien patente que la aceptación de unresultado por la comunidad científica tiene muy serias exigencias que obligan a la obten-ción de una multiplicidad de resultados en distintas situaciones y a mostrar la coherenciade todos ellos. Ésta es la mejor forma de romper con aceptaciones acríticas de las “evi-dencias de sentido común” como, por ejemplo, la creencia de que los cuerpos caen tantomás aprisa cuanto mayor es su masa. Debemos ser conscientes, a este respecto, de que,aunque dicha hipótesis ha sido claramente falsada con los experimentos realizados en laprimera parte de esta investigación, la superación permanente de estas ideas espontáneasno puede ser el resultado de algunos experimentos como los realizados, sino que exige laadquisición de un cuerpo de conocimientos coherente y global y, más aún, una nuevaforma de razonar, de enfrentarse a los problemas.

De hecho, los estudiantes no pueden explicarse por qué cuerpos de distinta masa caencon la misma aceleración; y no lo harán mientras no se apropien del sistema de conceptosde la mecánica newtoniana. Por ello, a pesar de los resultados obtenidos en esta investiga-ción, bastantes estudiantes vuelven a utilizar sus esquemas iniciales en cuanto se varíaligeramente el contexto. Dicho de otro modo, los cambios conceptuales no se producencon tratamientos puntuales, sino como resultado de la adquisición de un cuerpo de cono-cimientos capaz de desplazar, de forma global, las concepciones iniciales. Esto es algoque debe quedar claro al discutir las perspectivas abiertas por la investigación.

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A.13. Consideren las perspectivas abiertas por esta investigación susceptibles de origi-nar nuevos estudios.

Muchas de las perspectivas han sido consideradas ya en los momentos oportunos du-rante el desarrollo de la investigación, pero al finalizar ésta conviene recapitularlas. Po-demos referirnos así, entre otras tareas que han quedado pendientes, a:

• explicar el hecho de que, en ausencia de resistencia del aire, todos los cuerpos caencon la misma aceleración;

• extender la investigación al estudio de otros movimientos de interés práctico, comoel de los proyectiles;

• investigar los factores de los cuales depende la fuerza de resistencia que ofrece elaire durante la caída de un cuerpo;

• diseñar dispositivos que permitan elevar el nivel de automatización del registro deposiciones y tiempos durante el movimiento de un cuerpo, profundizando en lascaracterísticas de distintos tipos de sensores y en el funcionamiento, a este respec-to, de un ordenador, diseñando sencillos programas que posibiliten el registro deinformación digital, etc.

Conviene, por último, que los estudiantes recojan el trabajo realizado en una memoriade la investigación, planteada como práctica de un aspecto esencial de la actividad cien-tífica: la comunicación.

A.14. Elaboren una memoria de la investigación realizada, destinada a ser publicada enlas actas del curso.

Es preciso dar a esta actividad el sentido de la auténtica comunicación científica,superando su connotación habitual de simple ejercicio escolar, destinado a ser calificadopor el profesor. En este sentido, puede ser muy conveniente hacer jugar el papel de “refe-rees” a cada grupo de estudiantes, dándoles a analizar un cierto número de memorias paraque sugieran modificaciones a los autores, etc. La “publicación” de unas actas del trabajorealizado durante el curso y la organización de sesiones de comunicación oral (con ayudade transparencias, videos, simulaciones, etc.) y de sesiones “póster”, contribuye a darinterés a este esfuerzo de comunicación, además de proporcionar una visión más correctadel trabajo científico, buena parte del cual está centrado en dicha comunicación.

Recapitulación del estudio realizado acercade la caída de los cuerpos

La orientación de los trabajos prácticos que hemos ilustrado con este ejemplo preten-de que los estudiantes se familiaricen con la extraordinaria riqueza de la actividad cientí-fica, superando los reduccionismos habituales. Es conveniente, por ello, terminar solicitandouna recapitulación de los aspectos más destacados del tratamiento realizado, con objeto defavorecer una meta-reflexión que refuerce la apropiación consciente de las estrategias deltrabajo científico.

Puede ser conveniente también que los profesores procedamos a dicha recapitulaciónen cada práctica que preparemos, tanto para poder apoyar la que realicen los estudiantescomo para analizar si el programa de actividades, diseñado para dirigir la investigación,es adecuado para proporcionar una visión de la ciencia como actividad abierta y creativa.

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Invitamos a los lectores a realizar dicha recapitulación para el ejemplo que hemostranscrito, con la esperanza de que el resultado les parezca una propuesta inicialmenteaceptable y suficientemente abierta para permitir su apropiación personal yperfeccionamiento, en un proceso que convierte también el trabajo docente en una acti-vidad investigadora.

Antes de finalizar el capítulo queremos llamar la atención sobre otro tipo de “prácti-cas”, destinadas al diseño y elaboración de productos tecnocientíficos que han de funcio-nar, y que poseen un gran poder motivador para los estudiantes (¡y profesores!), por sunaturaleza de reto, de problema abierto que va más allá de lo puramente escolar.

Se trata de tareas que pueden contribuir a introducir y manejar conceptos de formasencilla y atractiva y que permiten aprovechar en el aula algunas de las característicasmás positivas de una educación científica no formal: elaboración de productos, a partir demateriales de fácil acceso y como respuesta a problemas tecnocientíficos de interés, amenudo destinados a ser presentados en sesiones abiertas a un público amplio, etc.

DISEÑO Y ELABORACIÓN POR LOS ESTUDIANTES DEPRODUCTOS TECNOCIENTÍFICOS SENCILLOS

Comenzaremos proponiendo un ejemplo de experiencia elemental que puede poner enfuncionamiento conocimientos y habilidades tecnocientíficas:


¿Cómo conseguir que un objeto se sumerja en el agua y emerja a voluntad nuestra?

Conviene comenzar discutiendo el interés de la cuestión planteada, lo que lleva a losestudiantes a referirse a los submarinos, al ascenso y descenso de algunos peces, etc.

Después les planteamos que indiquen en qué podríamos basarnos para lograr dichoascenso y descenso. En respuesta a esta cuestión, los alumnos sugieren, entre otras pro-puestas, que ello puede lograrse modificando la densidad del objeto, haciendo que entreagua en el mismo o sacándola fuera.

A continuación se trata de que conciban algún montaje sencillo. Algunos estudiantesproponen llevar esto a la práctica mediante un montaje que hemos esquematizado en lafigura 1.

Figura 1. Ilustración del funcionamiento de un submarino

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Como puede verse, el montaje consiste, básicamente, en sumergir en el agua un frascode vidrio con un tapón provisto de dos orificios. De uno de ellos sale un tubo largo degoma hacia fuera (para poder soplar o aspirar). El otro orificio es atravesado por un tuboque llega al fondo del frasco. Al soplar por el tubo de goma, el agua sale del frasco y sellena de aire, por lo que su densidad disminuye y asciende. Y si aspiramos, entra el aguay el “submarino” desciende. Naturalmente, en un submarino real el procedimiento seráotro, pero el principio es semejante: llenar o vaciar los tanques de que va provisto conagua del mar. El diseño propuesto por los estudiantes puede llevarse a la práctica y fun-ciona muy bien. Pero es interesante también plantear otro diseño, que se inspira en el“Ludión” o “Diablillo de Descartes”, esquematizado en la figura 2.

Figura 2. Esquema del “Diablillo de Descartes”

Como puede verse, es posible construir el ludión introduciendo, en un frasco o botellade plástico transparente, un tubito de ensayo invertido parcialmente lleno de agua, deforma que su densidad resulte algo menor que la del agua y quede flotando. Si cerramos labotella y la presionamos ligeramente, el tubito se hunde, mientras que si cesamos lapresión emerge de nuevo.

Éste no es un diseño que los estudiantes conciban por ellos mismos, por lo que habráque detenerse en discutir su funcionamiento y que lleguen a comprender que, al presio-nar la botella, el aumento de presión en su interior hace que el aire del tubito se compri-ma, entrando algo más de líquido, con lo que la densidad aumenta y el tubo se hunde.Conviene, pues, pedirles que intenten explicar con detalle por qué el tubo de ensayodesciende al presionar la botella.

Ello da lugar a referencias al principio de Pascal, a las propiedades de los gases (rela-ción presión-volumen) y a la flotabilidad (asociada al principio de Arquímedes y a ladiferencia de densidades).

Por otra parte, su realización práctica es relativamente sencilla y el resultado es real-mente atractivo. Se trata, pues, de una experiencia muy recomendable, que pone en juegotoda una serie de conceptos que podemos resumir en las siguientes palabras clave: den-sidad, flotabilidad, Principio de Arquímedes, propiedades de los fluidos, Principio de Pas-cal, compresibilidad de los gases.

Insistimos en la conveniencia de realizar numerosas experiencias tecnocientíficascomo la que acabamos de presentar, tanto por su efecto motivador como por la ocasiónque proporcionan de integrar conocimientos a partir de situaciones problemáticas deinterés.

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Los profesores solemos tener acceso a experiencias sencillas que son susceptibles de

interesar a los estudiantes por sus resultados sorprendentes, por la posibilidad que

les brindan de poner en práctica su inventiva, etc., y que contribuyen decisivamente

a un mejor aprendizaje. Elaboren listados de tales experiencias con objeto de

preparar un fondo común y de ir poniéndolas en práctica.

Estas experiencias pueden plantearse en forma de preguntas en torno a cómo mostraro conseguir algo concreto, pero también en forma de “por qué” o con formato “periodís-tico”, para mejor atraer la atención.

Se trata de pedir a los estudiantes (y previamente, por supuesto, plantearse los mis-mos profesores) que conciban distintos procedimientos para resolver el problema plantea-do, explicando con algún detalle la forma de proceder, los conocimientos científicosimplicados, las relaciones CTSA vinculadas, etc., pero poniendo el acento en la realizaciónpráctica, en el correcto funcionamiento del diseño y en la presentación “al público”.

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ALGUNAS CONCLUSIONESTerminamos aquí este capítulo dedicado a la reorientación del trabajo experimental, de

acuerdo con el modelo de aprendizaje de las ciencias como investigación orientada queavanzamos en el capítulo 2. Una reorientación basada en el cuestionamiento de las concep-ciones empiro-inductivistas y demás distorsiones de la naturaleza de la actividad científicay, al propio tiempo, en un esfuerzo por incorporar plenamente dicho trabajo experimental,tan insuficientemente presente, habitualmente, en la enseñanza de las ciencias.

Los docentes, en general, valoran de forma muy positiva el enfoque de las prácticas delaboratorio como investigaciones, rompiendo con su habitual orientación como “recetasde cocina”. Pero esta relativa facilidad para aceptar la transformación de los trabajosprácticos sigue escondiendo, en nuestra opinión, una visión reduccionista de la actividadcientífica, que asocia prioritariamente investigación a trabajo experimental, lo que haactuado como obstáculo en la renovación de otros aspectos del proceso de enseñanza/aprendizaje de las ciencias, como, muy concretamente, la resolución de problemas o laforma en que se introducen los conceptos. Es importante por ello abordar con mayordetenimiento las aportaciones de la investigación didáctica en estos otros campos, lo queharemos en los capítulos 5 y 6. Pasaremos ahora a estudiar, en el capítulo 5, la necesariatransformación de los problemas de lápiz y papel.

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NOTA:Este capítulo ha sido preparado a partir de los siguientes trabajos:

GIL-PÉREZ, D., CARRASCOSA, J., FURIÓ, C. y MARTÍNEZ TORREGROSA, J. (1991). La enseñanza delas ciencias en la educación secundaria. Barcelona: Horsori. (Capítulo 1: “Las prácticas delaboratorio como interés básico de los alumnos y profesores de ciencias”).

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EDUCACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES Pablo Valdés Castro, Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, Cuba Carlos Sifredo Barrios, Ministerio de Educación, Cuba. 1. INTRODUCCIÓN.

Vivimos en una época de profundos cambios culturales, en gran medida determinados por el desarrollo de la tecnología. Si meditamos en los acontecimientos más relevantes de las últimas décadas –económicos, sociales, científicos- invariablemente encontraremos que ellos están relacionados, directa o indirectamente, con la tecnología. Y en la actualidad, la insignia de ésta son las denominadas tecnologías de la información y las comunicaciones. Para directivos educativos y profesores la utilización de los medios informáticos se ha convertido en una característica distintiva de la enseñanza de las ciencias. Al hablar de renovación de ésta, muchos piensan en computadoras, programas informáticos, libros electrónicos, redes informáticas. Es tal la conmoción originada por las tecnologías de la información y las comunicaciones, que incluso cuando en didáctica de las ciencias se habla de la tecnología, a veces el discurso se limita, casi exclusivamente, a las primeras (véase, p.e. Gabel 1994; ESERA 2001). Por otra parte, con frecuencia los profesores identifican incorrectamente educación tecnológica con uso de las computadoras, inclusive en países de elevado desarrollo tecnológico, como los EEUU (Bybee 2000). La utilización de las computadoras es, sin dudas, uno de los temas que está suscitando mayor atención en el ámbito educativo, en particular en la enseñanza de las ciencias. Algunos consideran que es la vía para resolver las dificultades de aprendizaje; otros en cambio opinan que se está sobredimensionando su papel, o cuestionan el modo habitual de emplear esta tecnología. El interés por el tema también concierne a las políticas y dirigentes educativos, entre otras razones, por los grandes recursos que se ponen en juego. Se impone así la necesidad de profundizar en los objetivos de la utilización de las tecnologías de la información y las comunicaciones en la enseñanza de las ciencias. Pero ello no es posible al margen de las finalidades de la educación científica en la actualidad. Más concretamente, los objetivos que se planteen para el empleo de dichas tecnologías estarán necesariamente condicionados por las visiones que se tengan de la actividad científico-tecnológica y de la educación científica y, muy especialmente, por la concepción del proceso de enseñanza-aprendizaje asumida. Comenzaremos por eso con un breve análisis de esta cuestión. 2. APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS Y UTILIZACIÓN DE LAS COMPUTADORAS.

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La insatisfacción por los resultados del aprendizaje de la ciencia ha constituido una preocupación permanente, a nivel mundial, durante los últimos cincuenta años. Así lo reflejan los diversos modelos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias desarrollados a partir de los años 60 del pasado siglo: aprendizaje por descubrimiento, transmisión recepción significativa de conocimientos, cambio conceptual, aprendizaje como investigación dirigida, integración jerárquica de conocimientos (Ausubel, Novak y Hanesian 1983, Gil 1993, Pozo y Gómez 1998). También lo refleja la abundante investigación realizada sobre múltiples aspectos de la enseñanza de las ciencias (Gabel 1994, Fraser y Tobin 1998, Gil et al. 2005): tratamiento de conceptos, resolución de problemas, realización de trabajos prácticos, evaluación, etc. Es preciso reconocer, no obstante, que tanto el proceso de enseñanza como las evaluaciones de sus resultados han estado focalizados, básicamente, hacia el aprendizaje de determinado sistema de conocimientos y de ciertas habilidades, considerados además estándares, prácticamente inamovibles, durante décadas. Es más, lo que fundamentalmente impulsó la elaboración de diversos modelos de enseñanza-aprendizaje fue la búsqueda de métodos y formas de trabajo para hacer más eficiente el aprendizaje de conocimientos. En cambio, a la reelaboración de los objetivos y el contenido de la educación científica, de tal modo que correspondan mejor a las exigencias de la sociedad, se le ha prestado menor atención. Muchos de los proyectos informáticos desarrollados para potenciar el aprendizaje se inscriben en esta orientación centrada en los conocimientos. Los primeros -al parecer surgidos en los años 60 del pasado siglo- estuvieron dirigidos a la elaboración de sistemas para conducir el aprendizaje (O’Shea y Self, 1985). El alumno estudiaba la unidad que se presentaba en la computadora y luego respondía una secuencia de preguntas (de “verdadero y falso” o de “selección múltiple”). A continuación recibía comentarios, previamente programados, relativos a sus respuestas y, en dependencia de los aciertos y equivocaciones, se le indicaba revisar nuevamente la unidad o pasar a la próxima. Con posterioridad fueron diseñados programas informáticos generadores de ejercicios, sustitutos de las tradicionales colecciones de éstos. Tales programas pueden plantear una gran cantidad de ejercicios sobre determinada temática, controlar el nivel de dificultad de los mismos, brindar sugerencias para su resolución, calificar las soluciones de los alumnos e indicar posibles causas de una respuesta incorrecta. Estos programas contribuyen a organizar el trabajo independiente de los alumnos y permiten atender a características individuales tales como nivel de desarrollo alcanzado y ritmo de aprendizaje. No obstante, el objetivo de ellos se circunscribe al estudio de conocimientos y la ejercitación de éstos. . Por otra parte, su diseño sigue el esquema de enseñanza–aprendizaje más extendido, la simple transmisión–recepción de conocimientos. De acuerdo con este esquema, el profesor (o en su lugar la computadora) es la fuente principal de conocimientos y el encargado de transmitirlos. Los estudiantes, por su parte, han de captar la información presentada y ejercitarse, utilizándola en diversas situaciones, las cuales, además, muchas veces están descontextualizadas y son excesivamente artificiales. Refiriéndose a las primeras “máquinas de enseñar”, decía J. Piaget:

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“…nos parece que prestan el gran servicio de demostrar sin posible réplica el carácter mecánico de la función del maestro tal como la concibe la enseñanza tradicional: si esta enseñanza no tiene más ideal que hacer repetir correctamente lo que ha sido correctamente expuesto, está claro que la máquina puede cumplir correctamente estas condiciones” (citado de acuerdo con Gil et al. 2005). Durante esos años también se diseñaron multitud de experimentos para ser realizados con ayuda de sensores y computadoras y se prepararon manuales o instrucciones para su realización (véase, por ejemplo, Gallego, Lowy y Robles 1991; Barrio et al. 1992). Ello posibilitó que los estudiantes entraran en contacto con nuevas tecnologías, sin embargo, por lo general esto no se asumió como un objetivo directo de la enseñanza. Más aún, el estilo de los manuales siguió siendo básicamente el mismo que el de los tradicionales manuales de prácticas de laboratorio: se limitaban a la descripción de los aspectos técnicos y del procedimiento a seguir, pero no se presentaba la actividad como parte de la solución de alguna problemática relevante, ni se preveía que los estudiantes participaran en el diseño de los experimentos o profundizaran en conceptos claves relacionados con la nueva tecnología. De este modo, hasta la década de 1980, la elaboración de software educativo por lo general tenía como objetivo, reiteramos, contribuir a la adquisición de conocimientos y a la ejercitación de ellos, por añadidura, esos conocimientos siguieron siendo los habituales. La computadora cumplía así, en esencia, las mismas funciones que las de los medios didácticos tradicionales. Las nuevas tecnologías tampoco contribuían a superar una serie de visiones deformadas acerca de la actividad científica, por el contrario, se continuó reforzando la vieja idea de que la ciencia se reduce a un cuerpo de conocimientos y manipulaciones de laboratorio. Desde la década de 1990 se han elaborado numerosas propuestas didácticas de simulación por computadoras (véase, por ejemplo, Barberá y Sanjosé 1990; Abreu, Fábrega y Olivero 1991; López, Montoya y Pancorbo 1997). Variantes simples y muy útiles son hoy los populares applets, que se han confeccionado sobre innumerables fenómenos y experimentos y abarcan diversas ramas de las ciencias naturales. Pueden obtenerse libremente en la Web y también se han preparado herramientas informáticas que facilitan su confección sin conocimientos especiales de programación (Esquembre 2002). A veces aparecen integradas en libros electrónicos (véase p.e., Franco 2005). Pese a que muchas de estas propuestas han continuado cumpliendo una función ilustrativa, o suponen trabajar con modelos ya preparados de antemano, es indiscutible que representan un avance en la utilización de los medios informáticos, al propiciar que los alumnos modifiquen los parámetros de la situación estudiada y experimenten con ella. Varias de estas propuestas han ido más allá, dando la posibilidad de representar en la computadora determinada situación previamente imaginada, modificar sus características, etc., en otras palabras, dándoles la posibilidad a los estudiantes de participar no solo en la experimentación con modelos, sino incluso en la propia construcción de éstos (Hennessy et al 1995a y 1995b).

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Lo anterior representa un significativo cambio cualitativo en las funciones de los medios informáticos en la enseñanza de las ciencias: el propósito no es ahora apoyar la transmisión de conocimientos, sino contribuir a que los estudiantes participen activamente en el desarrollo de ellos, más precisamente, favorecer el cambio conceptual (Hennessy et al 1995a). Pese a los indudables aspectos positivos de esta concepción, es necesario señalar sus limitaciones. Ante todo, ella no asigna a los medios informáticos el lugar que por su origen y desarrollo les corresponde en la actividad científico-tecnológica: poderosa herramienta para la solución de problemas. En última instancia, su utilización sigue estando centrada en los conocimientos, el objetivo esencial que se persigue es el cambio conceptual y no la solución de problemas. En relación con esto conviene recordar que el propósito de la actividad científica no es en sí mismo la obtención de conocimientos, sino la solución de problemas, y que es en el proceso de resolución de éstos que se obtienen y desarrollan los conocimientos. Es obvio, por otra parte, que esta concepción tampoco contribuye a superar la visión de la ciencia que reduce ésta a un sistema de conocimientos. Por último, señalemos que aunque se potencian ciertos aspectos característicos de la actividad investigadora, por ejemplo el trabajo con modelos e incluso la elaboración de éstos, tales modelos suelen fijar solo los rasgos externos, perceptibles, de la situación estudiada, pero en cambio no revelan su naturaleza, las ecuaciones y procedimientos matemáticos que están en su base. La superación de estas limitaciones supone utilizar los recursos informáticos no solo para “ayudar” en la elaboración de conocimientos, con lo cual, en esencia, conservan las características básicas de los medios de enseñanza tradicionales, sino ante todo, como herramientas para la solución de problemas que de otro modo sería muy difícil, -o sencillamente imposible- enfrentar. Esto modifica radicalmente el lugar de los medios informáticos en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la ciencia al convertirlos, de apoyos en la elaboración de conocimientos ajenos a su naturaleza, en apoyos para el aprendizaje de conceptos, métodos y formas de trabajo inherentes a ellos y, en virtud de esto, en poderosas herramientas de trabajo. Dicho de otro modo, lo que en la enseñanza distingue a los recursos informáticos de los medios tradicionales es su doble condición de medio y contenido de enseñanza. Hoy se dispone de multitud de medios informáticos que pueden ser empleados como herramientas durante la solución de problemas en la educación científica, unos de uso general, como Microsoft Excel; otros, utilizados en la propia actividad científica, como Mathematica. Se han confeccionado además otros específicamente para la enseñanza, como Modellus (Duarte V. 2002), que posibilita realizar simulaciones, Video Point y Data Point (Carlson G. 2005), que permiten registrar datos de posición y tiempo a partir de videos de objetos en movimiento, y muchos más. Pero las mayores posibilidades están, perspectivamente, en productos hipermedia, que integren las virtualidades de varios de estos medios. Sin embargo, el uso que se haga de estas herramientas depende en último término, como hemos señalado, de los objetivos que se asignen a la educación científica, de la concepción del proceso de enseñanza-aprendizaje que se posea. En las últimas décadas, en el campo de la didáctica de las ciencias se ha hecho un considerable esfuerzo colectivo en dos direcciones: la de mejorar continuamente los sistemas de aprendizaje

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de las ciencias utilizando los medios informáticos, a lo cual hemos estado haciendo referencia, y la de crear una concepción teórica, fundamentada y coherente, acerca de la educación científica. Estas direcciones se han desarrollado paralelamente, en lo fundamental de modo relativamente independiente. La innovación en la primera dirección se ha apoyado en docentes de larga experiencia y, a veces, en determinadas orientaciones psicológicas o de la investigación didáctica, pero en general, ha tenido una buena dosis de empirismo e ideas de sentido común. Por su parte, no es hasta recientemente que la didáctica de las ciencias ha comenzado a establecerse como un campo específico de conocimientos e investigación, lo que inevitablemente ha ido precedido por un período de tratamientos fraccionados, incompletos (Gil, Carrascosa y Martínez 2001). No obstante, la situación en esta última dirección se ha ido modificando. Desde nuestro punto de vista, debido no tanto a la insatisfacción por los resultados del aprendizaje de la ciencia -presente ya desde hace mucho tiempo- como a importantes cambios en el contexto en que tiene lugar la educación. Nos encontramos ante una revolución que, originada por el creciente desarrollo de la ciencia y la tecnología, habría que catalogar más allá de científico-tecnológica, de cultural, pues trasciende, y de modo sustancial, a las más diversas esferas de la vida material y espiritual de la sociedad. Lo anterior ha conducido a nuevas visiones acerca de la actividad científico-tecnológica (Núñez 1999, Gil et al 2005), y también acerca de la educación, en especial la científica. En particular, el viejo problema de que los estudiantes no aprenden determinados conocimientos, considerados estándares, ha pasado a formar parte de otro más fundamental: no adquieren los conocimientos, la experiencia y los modos de pensar y comportarse que resultan imprescindibles en la sociedad contemporánea. Esto define la problemática esencial que afronta en nuestros días la educación científica y, por consiguiente, como parte de ella, que también enfrenta el empleo de los medios informáticos. Dicha problemática no puede ser resuelta plenamente sin concebir estos -elementos esenciales de la actividad científico tecnológica- como herramientas de trabajo, como contenido de enseñanza. Por otra parte, hoy se dispone de una concepción fundamentada y coherente acerca de la educación científica (Gil et al 2005), que incorpora los principales logros de la innovación e investigación didáctica de los últimos cuarenta años. Esta concepción, matizada por las peculiaridades de cada región y nivel de enseñanza– comienza a asentarse en diferentes regiones del mundo. Obtener en la actualidad resultados superiores en la educación científica a partir de los medios informáticos implica, en nuestra opinión, integrar la mencionada concepción didáctica y la experiencia de innovación acumulada durante muchos años en el uso de dichos medios. En el próximo apartado ilustramos, mediante dos ejemplos concretos, algunos aspectos de esta integración. 3. IDEAS CLAVE DE LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS Y UTILIZACIÓN DE LOS MEDIOS INFORMÁTICOS

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3.1 Ideas clave de la didáctica de las ciencias en la actualidad. Desde nuestro punto de vista, el núcleo de las actuales concepciones de la didáctica de las ciencias puede ser sintetizado en cuatro ideas clave estrechamente relacionadas entre sí. • Superar una serie de visiones deformadas de la ciencia y la tecnología. • Considerar la perspectiva cultural de la educación científica. • Insistir en la práctica de aspectos básicos de la actividad investigadora en el proceso educativo. • Atender a regularidades esenciales del aprendizaje.

Ellas han sido argumentadas y desarrolladas ampliamente en otros trabajos (Valdés y Valdés 2004a 2004b y 2004c; Gil et al 2005). Aquí nos limitaremos a señalar algunos de sus elementos básicos. Superar una serie de visiones deformadas de la ciencia y la tecnología. Los estudios sociales de la ciencia y la tecnología y la investigación en didáctica de las ciencias han revelado la persistencia de una serie de visiones deformadas de la ciencia y la tecnología. Ellas están presentes en el ciudadano común y en los estudiantes, pero también entre directivos, educadores e incluso científicos. Incluyen, desde el desconocimiento de la naturaleza social de la ciencia, hasta ideas empiro-inductivistas muy arraigadas acerca del proceso de conocimiento científico. La superación de estas visiones es condición necesaria para una renovación en profundidad de la educación científica. Dicho con otras palabras, para educar en ciencias es preciso, en primer lugar, tener una compresión básicamente correcta ella. Y uno de los aspectos esenciales de esta compresión es el esclarecimiento del papel de las nuevas tecnologías en la actividad científica, y de los cambios metodológicos que han producido en dicha actividad. Considerar la perspectiva cultural de la educación científica. La perspectiva cultural constituye la base para determinar los objetivos y el contenido generales de la educación en ciencias en la actualidad. Asume que la finalidad de la educación es comunicar a las nuevas generaciones los principales componentes de la experiencia histórico-social acumulada, de la cultura de la humanidad. Esos componentes, cualquiera que sea la rama de la cultura de que se trate, incluidas la ciencia y la tecnología, pueden ser expresados de manera generalizada en la forma siguiente: • Sistema de conocimientos acerca de la realidad y los modos de pensar y actuar. • Hábitos y habilidades para la realización de acciones intelectuales y prácticas. • Métodos y formas de trabajo y en general experiencia en la actividad creadora, para

enfrentar y resolver problemas. • Valores éticos y determinadas actitudes.

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Por cuanto las tecnologías de la información y las comunicaciones son un elemento central del cambio cultural que se está operando y aspecto inseparable de la actividad científica contemporánea, ello significa que los conocimientos, métodos, actitudes y valores asociados a ellas deben convertirse en contenido de la educación científica, en objetivos de aprendizaje. Los componentes anteriormente relacionados forman una unidad inseparable, lo cual constituye el primer aspecto a tener en cuenta en la perspectiva cultural de la educación científica. En otras palabras, no se trata de formar y desarrollar solo conocimientos; igualmente importantes son los métodos y formas de trabajo, las actitudes y valores. Otros dos aspectos de la perspectiva cultural que nos parece oportuno destacar aquí son: 1) reforzar las conexiones de la disciplina dada con otros ámbitos, en particular con la tecnología y 2) organizar la educación científica, apoyándose en conceptos, ideas, métodos y formas de trabajo generales, que contribuyan a formar la unidad que representa la cultura. Insistir en la práctica de aspectos básicos de la actividad investigadora en el proceso educativo. La exigencia de organizar el aprendizaje teniendo en cuenta aspectos básicos de la actividad investigadora puede ser argumentada desde múltiples puntos de vista, social, epistemológico, psicológico. Al respecto aquí solo recordaremos, en primer lugar, que su extensión a los más disímiles ámbitos de la actividad humana constituye otro de los aspectos más relevantes del cambio cultural apuntado y, en segundo lugar, que organizar el aprendizaje como una actividad investigadora contribuye a elevar su calidad: conduce a la formación de conceptos más profundos y sólidos, desarrolla importantes capacidades y actitudes en los estudiantes.

Entre los aspectos que caracterizan la actividad científico-investigadora están: la argumentación y planteamiento de problemas, la búsqueda de información, la emisión y argumentación de hipótesis, la elaboración de modelos y el trabajo con ellos, el diseño de experimentos y procesos, la realización de cálculos y el procesamiento e interpretación de datos, el análisis crítico de los resultados del estudio realizado, la presentación de éstos. Una mínima reflexión acerca de estas acciones enseguida revela que, por lo general, hoy se realizan con el concurso de las tecnologías de la información y las comunicaciones; para algunas, dichas tecnologías resultan inclusive indispensables.

Atender a regularidades esenciales del aprendizaje. Hoy nadie duda sobre la necesidad de que la enseñanza sea participativa, de que el aprendizaje sea activo. Esta intuición, basada en la experiencia secular de la educación, fue argumentada y expresada hace décadas en la didáctica. Dicha idea concuerda con la conclusión de la psicología marxista acerca de que es en la actividad -intelectual y práctica- que tiene lugar el aprendizaje, que se producen cambios en los conocimientos, experiencias y actitudes de las personas. Puede decirse que lo anterior constituye la primera y más general regularidad del aprendizaje.

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Pero para dirigir eficazmente el aprendizaje, no basta con el reconocimiento de ello, se requiere ir más allá y precisar otros muchos aspectos (Valdés y Valdés 2004c). Éstos han sido establecidos a partir de resultados obtenidos por los estudios sociales de la ciencia y la tecnología, la epistemología, la psicología, la didáctica. Aquí nos ceñiremos solo a aquellos aspectos que pretendemos destacar en los ejemplos:

• Estructurar la enseñanza en torno a problemas relevantes. • Utilizar las tecnologías informáticas, principalmente con la función esencial que

tienen en la ciencia: poderoso instrumento para la solución de problemas (cálculos numéricos y analíticos, construcción y experimentación con modelos matemáticos, experimentos automatizados, procesamiento e interpretación de datos, búsqueda de información necesaria).

• Poner énfasis en conceptos, ideas, métodos y formas de trabajo generales. • Encauzar la resolución de las problemáticas planteadas mediante sistemas de tareas

bien articuladas. Estas deben contribuir no solo al desarrollo de habilidades, sino además, a la adquisición de nuevos conocimientos, al desarrollo del pensamiento reflexivo y la experiencia creadora.

3.2. El estudio de la caída de los cuerpos y del movimiento de un péndulo como ejemplos. Hemos seleccionado estos dos temas como ejemplo, entre otras razones, por ser paradigmáticos en el desarrollo de la ciencia y, por tanto, tradicionales durante el estudio de ella. Debemos apuntar que dicha tradición también concierne, lamentablemente, a los modelos habitualmente empleados en la enseñanza al estudiar estos movimientos, así como a la forma en que comúnmente se presentan las guías para su estudio en el laboratorio. Por lo general los modelos han sido excesivamente simplificados y las guías suelen ser formales y dirigidas a la aplicación de conocimientos ya tratados. Sin embargo, la integración de las nuevas ideas didácticas y los medios informáticos hace posible superar estas limitaciones. Adicionalmente, el segundo ejemplo, que incluye el estudio del movimiento en régimen caótico, permite ilustrar, de modo particularmente fehaciente, el decisivo papel que han desempeñado en la ciencia, y desempeñan actualmente en la docencia, las computadoras. Comenzaremos señalando que en la actualidad existen diversos programas informáticos para simular tanto el movimiento de un cuerpo en un medio resistente como el de un péndulo. Pero no obstante el indudable valor didáctico que puedan tener estos programas, adolecen de dos limitaciones ya mencionadas: 1) la computadora no se utiliza con la misma función que en la ciencia: instrumento para la resolución de verdaderos problemas, de problemas que serían más difíciles de resolver, o sencillamente imposible, de otro modo y 2) los estudiantes deben trabajar con modelos ya preparados y su actividad se reduce, básicamente, a variar los parámetros del fenómeno y analizar los resultados, mientras que en la ciencia una parte importantísima de la investigación es la propia construcción del modelo.

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Haremos la descripción de los ejemplos, atendiendo a los aspectos relacionados al finalizar el apartado anterior. Abreviadamente los denominaremos: problemática relevante; empleo de los medios informáticos; conceptos, ideas, métodos generales; sistema de tareas. 3.2.1. Estudio de la caída de los cuerpos. La Problemática relevante. Está asociada con la dificultad para estudiar -tanto desde el punto de vista empírico como teórico- la caída de los cuerpos en un medio resistente. Su relevancia concierne, dicho muy concisamente, a aspectos conceptuales, metodológicos y prácticos. Ya hemos señalado que el estudio de la caída de los cuerpos ha sido paradigmático en el desarrollo de la ciencia. La dificultad del estudio empírico puede resolverse empleando fotografías estroboscópicas. En lo que respecta al estudio teórico del movimiento de los cuerpos en un medio, en particular en el aire, hay que señalar que en la docencia comúnmente se ha examinado teniendo en cuenta solo la fuerza de gravedad y una fuerza de resistencia proporcional a la velocidad (f = bv). Mas este modelo es muy limitado a la hora de analizar un gran número de situaciones comunes: caída de gotas de lluvia, de una pelota de tenis de mesa, de un paracaidista, etc. Una de las razones de esta simplificación es lo difícil que hasta hace poco resultaba a los estudiantes operar con modelos matemáticos que consideraran una dependencia entre la fuerza de resistencia y la velocidad más compleja que la mencionada. Por otra parte, en estos casos las soluciones analíticas que se obtienen no son fáciles de interpretar, y si la complejidad del modelo es grande, puede que incluso sea imposible resolver la ecuación del movimiento analíticamente. Hoy las computadoras ofrecen la posibilidad, mediante métodos numéricos, de emplear conceptos e ideas relativamente simples para estudiar situaciones como ésta. El empleo de los medios informáticos. Si el nivel de desarrollo de los estudiantes lo permite, pueden apreciar la dificultad que entraña el estudio de la situación planteada, hallando la solución analítica con ayuda, por ejemplo, de un programa informático como Mathemática o Maple. Así, en el caso de un cuerpo que cae con fuerza de resistencia del tipo R = av2, donde v es la velocidad y b es una constante, las ecuaciones de la velocidad y la posición son las siguientes:

( )tmbgbmgv ⋅⋅= tanh ( )[ ]tmbgbmy ⋅⋅= coshln Luego realizan mediciones sobre fotografías estroboscópicas utilizando alguno de los softwares disponibles para ello. Mediante el software, ubican un origen de coordenadas en la foto y determinan la posición del cuerpo en cualquier punto de ella. Para obtener resultados que correspondan a la situación real, deben calcular las escalas de las imágenes fotográficas; también han de estimar la incertidumbre de las mediciones. Después formulan suposiciones acerca de las características de los movimientos estudiados y, con ayuda de

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una hoja de cálculo, procesan y analizan los datos obtenidos, a fin de contrastar las suposiciones realizadas. Esto pueden hacerlo, por ejemplo, ajustando determinadas ecuaciones a los datos empíricos. A continuación se construye un modelo numérico de la caída de un cuerpo en un medio resistente, también mediante una hoja de cálculo. La información obtenida a partir del modelo es contrastada con la de las fotos (apoyándose en tablas, gráficas, ecuaciones), con el propósito de comprobar la funcionalidad del modelo. Después utilizan el modelo para experimentar con él y llegar a conclusiones sobre diversas situaciones reales. Conceptos, ideas, métodos generales. Ya hemos señalado el carácter no solo general, sino incluso paradigmático que tiene el estudio de la caída de los cuerpos. Ahora llamaremos la atención sobre otros dos aspectos de los métodos de trabajo que proponemos. El empleo de fotografías para el análisis de fenómenos no es un procedimiento meramente docente. Gracias a la fotografía se descubrió la radiactividad (1896) y fue posible el estudio experimental del movimiento browniano (1908-1909); ella ha influido notablemente en ramas como la Espectroscopia, la Astrofísica, la Astronomía, la Meteorología y la Física de Altas Energías. El otro aspecto a destacar tiene una importancia muy especial. Se trata de la familiarización de los estudiantes con la utilización de métodos numéricos. Hoy las computadoras ofrecen la posibilidad, mediante tales métodos, de emplear conceptos e ideas simples al examinar situaciones de complejidad relativamente elevada, situaciones que de otro modo sería muy difícil, o sencillamente imposible, estudiar. El método numérico empleado para resolver el problema que nos ocupa puede ser simplemente el de Euler. A los efectos del cálculo de la velocidad en un movimiento rectilíneo, éste consiste en considerar sucesivos “pequeños” intervalos de tiempo en los cuales la aceleración se asume constante e igual a la que tiene el cuerpo al inicio del pequeño intervalo de tiempo: v(ti +1) ≈ v(ti ) + a(ti ) Δt. Esto constituye un procedimiento numérico para resolver la ecuación diferencial dv/dt = a(t), o sea, para hallar v(t) a partir de a(t). Mediante el mismo método pueden calcularse las posiciones: x(ti +1) ≈ x(ti) + v(ti)Δt, lo que representa un procedimiento para resolver la ecuación dx/dt = v(t), es decir, para determinar x(t) a partir de v(t). Utilizando la segunda ley de Newton (a = F/m) y las ecuaciones anteriores, y repitiendo los cálculos en sucesivos intervalos de tiempo de tamaño Δt, es posible determinar el movimiento del cuerpo, es decir, calcular v(t) y x(t). El modelo que hemos descrito puede implementarse en una hoja de cálculo. Luego de introducir en las dos primeras filas el algoritmo de cálculo, arrastrando el ratón se llenan automáticamente las filas deseadas. La figura 1 muestra el aspecto general que pudiera tener la hoja.

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Fig. 1

Por supuesto, es posible emplear el procedimiento descrito para calcular numéricamente no solo velocidades y posiciones (lineales o angulares), sino también otras muchas magnitudes. La aproximación implícita en el método de Euler será tanto mejor cuanto menores sean los intervalos de tiempo Δt considerados. Una mejor aproximación para calcular v(t) y x(t) consiste en utilizar las ecuaciones v(ti +1) ≈ v(ti ) + a(ti ) Δt y x(ti +1) ≈ x(ti ) + ½ a(ti ) Δt2. Nótese que ellas corresponden a movimientos con aceleración constante en los pequeños intervalos Δt. De este modo, incluso en los cursos elementales de ciencia, es posible realizar un estudio numérico del movimiento utilizando conceptos e ideas que están al alcance de los estudiantes: los correspondientes al movimiento con aceleración constante. Si el nivel de desarrollo de los estudiantes lo permite, las ecuaciones anteriores y el error implícito en las aproximaciones realizadas pueden ser analizados teóricamente apoyándose en el desarrollo de una función f(t) en serie de Taylor:

f(t +Δt ) = f(t) + f(t)´Δt + ½ f(t)´´ Δt2 + 1/6 f (t)´´´Δt3 + .....

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De la expresión anterior se ve que el método de Euler equivale a tomar solo los dos primeros términos de la serie, lo que significa que el error del método está determinado por los términos que no se consideran.

El método de Euler implementado en una hoja de cálculo permite considerar un modelo de caída de un cuerpo en que la fuerza de resistencia es del tipo f = av + bv2, donde v es el valor de la velocidad y a y b son constantes, que dependen de los parámetros del medio y del cuerpo que en él se mueve.

El sistema de tareas.

Las primeras tareas deben estar dirigidas a que los estudiantes adquieran conciencia del problema que abordan y de su relevancia, luego le siguen otras que plantean realizar el estudio empírico de la caída, formular suposiciones, procesar datos y elaborar conclusiones parciales acerca del estudio realizado. Durante ello, los estudiantes profundizan y amplían sus conocimientos, resuelven nuevos problemas que van apareciendo. A continuación construyen un modelo numérico del movimiento y experimentan con él, modificando las condiciones iniciales y los valores de los parámetros que caracterizan al cuerpo y al medio. Pueden, por ejemplo, considerar casos de interés como los siguientes: la caída de una esfera de acero y de una pelota de tenis de mesa en el aire; de un perdigón en glicerina; etc. Por último, se les pide pensar en perspectivas o nuevas cuestiones que contribuyan a extender el estudio realizado. Entre estas cuestiones pudiera estar, por ejemplo, el estudio del movimiento de un proyectil en aire. Todo ello pretende aproximar a los alumnos, de modo simplificado, a una pequeña investigación. Claramente, el aprendizaje se ve potenciado si las tareas propuestas se combinan con texto explicativo y todo se organiza en forma de producto hipermedia. 3.2.2. Estudio del movimiento de un péndulo. La Problemática relevante. En la educación media, los alumnos no tienen la preparación suficiente para resolver analíticamente la ecuación del movimiento correspondiente a un péndulo simple habitual. Incluso al inicio del estudio de la física en las universidades, todavía les resulta difícil su solución. Por otra parte, en el caso de grandes amplitudes de oscilación, los métodos analíticos para obtener soluciones aproximadas son laboriosos. Se comprende la creciente dificultad si se trata de oscilaciones en las que se combinan al mismo tiempo grandes amplitudes, amortiguamiento y fuerza impulsora externa. Sin embargo, como hemos visto en el ejemplo anterior, las computadoras ofrecen la posibilidad de utilizar procedimientos numéricos relativamente simples a fin de estudiar situaciones como ésta. El estudio de semejante situación tiene especial relevancia. Resulta que para determinada combinación de amortiguamiento, amplitud de la fuerza impulsora y frecuencia de ésta, el movimiento del péndulo se torna caótico. Las ideas acerca de la teoría del caos son relativamente nuevas, pero han tenido gran trascendencia, tanto en la esfera ideológica

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como práctica, y en muy diversos campos. Algunos las valoran como una revolución en el pensamiento científico, comparable a la que en su momento representaron las ideas relativistas y cuánticas. El empleo de los medios informáticos. El movimiento de un péndulo simple puede interpretarse como el de una partícula que rota alrededor de un eje que pasa por el punto de suspensión. Utilizando la ecuación fundamental de la dinámica de la rotación (τ = Iα ) y el método de Euler, y valiéndose de una hoja de cálculo es posible determinar el movimiento del péndulo, es decir, calcular su velocidad y posición angulares: ω(t) y θ(t). En la figura 2 se muestra el aspecto general que pudiera tener la hoja.

Fig. 2

El trabajo comienza con la construcción del modelo de un péndulo habitual: sin fuerza impulsora, sin amortiguamiento y cuyas oscilaciones son de pequeña amplitud. Experimentan con el modelo y ponen a prueba su funcionalidad, contrastando los resultados obtenidos con los que ya conocen para oscilaciones de pequeña amplitud. Para ello se valen de las tablas, gráficas y ecuaciones conocidas. A continuación modifican el modelo para explorar las oscilaciones de gran amplitud, cuestión ésta que no se considera en la enseñanza media y comúnmente tampoco en los primeros cursos universitarios. En la figura 3 se muestran la gráficas de θ(t) y ω(θ) correspondientes a una amplitud de aproximadamente 172°.

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GRAN AMPLITUD ( ≈ 172°)

(Euler, Δt = 0.00018)

Fig. 3 Luego modifican el modelo para tener en cuenta una fuerza amortiguadora, y también una fuerza impulsora sinusoidal. En la figura 4 se muestran gráficas de θ(t) y ω(θ) en el caso que solo actúa la fuerza amortiguadora.

θ (t) ω (θ)

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Fig. 4

Para un péndulo sometido a amortiguamiento y fuerza impulsora, en muchos casos tiene lugar un proceso transitorio –con frecuencia prolongado- antes de que el movimiento alcance un régimen regular, estable. Esto implica que si se desea extraer conclusiones acerca de las características del movimiento, hay que estudiarlo durante un tiempo relativamente largo, para lo que el método de Euler no resulta adecuado. La extensión de la duración del fenómeno conduce a un aumento del número de iteraciones y, por consiguiente, del error que se va acumulando. Se necesita por tanto disminuir el error en cada paso, lo que puede hacerse: reduciendo Δt, utilizando un método más exacto, o mediante ambas cosas a la vez. Con el propósito de ampliar las posibilidades al estudiar el movimiento del péndulo y, en particular, resolver la dificultad anteriormente señalada, a partir de este punto los alumnos utilizan un archivo Excel ya preparado. El archivo contiene una Macro, la cual consiste en un programa en Visual Basic en el que se emplea un método más exacto que el de Euler: concretamente, un desarrollo de Taylor hasta la segunda derivada. Por otra parte, este programa efectúa cierto número de iteraciones y solo después escribe los resultados en una fila de la hoja Excel, lo que permite realizar un gran número de ellas. De este modo es posible estudiar el movimiento durante tiempos relativamente largos. El programa está ampliamente comentado y los estudiantes tienen acceso a él, a fin de familiarizarse con su estructura, activar o desactivar ligaduras y modificar alguna instrucción. Ejecuntando la Macro para diferentes valores de los parámetros que caracterizan el movimiento del péndulo y diversas condiciones iniciales, los estudiantes se relacionan con

θ (t) ω (θ)

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conceptos e ideas básicos de la teoría del caos: atractor de punto fijo, de ciclo límite, extraño o caótico; sensibilidad fuerte respecto a las condiciones iniciales. En la figura 5 se ilustra esta sensibilidad fuerte a las condiciones iniciales, característica de los fenómenos caóticos. Se trata de dos movimientos, obtenidos para un mismo péndulo, que solo difieren ligeramente en las condiciones iniciales: en ambos la velocidad inicial es cero, pero mientras que en uno la posición inicial también es cero, en el otro es de 0.001 rad. Esa ligerísima diferencia provoca que al cabo de cierto tiempo los movimientos difieran abruptamente.

Fig. 5 Conceptos, ideas, métodos generales. Ya nos hemos referido a varios aspectos relativos a este punto: el carácter paradigmático del estudio del movimiento del péndulo; la singular importancia que tiene la utilización de los métodos numéricos y la trascendencia de la teoría del caos, cuyas nociones proponemos introducir a través de este ejemplo. Sin embargo, debemos todavía señalar lo siguiente. Fue a partir de los éxitos de la Mecánica que se erigió la concepción errónea del determinismo mecanicista: conocidas las condiciones iniciales de un sistema y las acciones sobre él, es posible predecir su evolución futura con absoluta exactitud. Por otra parte, el

θ (t)

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péndulo habitual, además de ser un sistema mecánico muy conocido, ha sido clásicamente modelo de movimiento regular, absolutamente predecible. Por consiguiente, reviste especial interés examinar las nociones sobre la teoría del caos precisamente en la Mecánica. El sistema de tareas. De modo similar que en el ejemplo anterior, las primeras tareas tienen como objetivo hacer reflexionar a los estudiantes sobre la problemática abordada y su interés para la ciencia, y en general la cultura. Luego le siguen otras tareas que contribuyen a conectar el nuevo material con los conocimientos y experiencia que ya poseen los estudiantes (ecuaciones relativas al movimiento del péndulo habitual, método de Euler, ecuaciones del movimiento con aceleración constante). A continuación estudian el movimiento del péndulo para grandes amplitudes, sometido a fuerza amortiguadora, fuerza impulsora, lo que los enfrenta a nuevos problemas y les exige profundizar y ampliar sus conocimientos. Las siguientes tareas los familiarizan, como ya hemos señalado, con algunas nociones básicas de la teoría del caos. CONCLUSIÓN. Los ejemplos descritos muestran cómo, utilizando las potencialidades de los medios informáticos en calidad de herramientas para la resolución de problemas, es posible profundizar en el estudio de temas clásicos de la ciencia, e introducir a los alumnos en cuestiones clave de la cultura contemporánea, como son la solución de ecuaciones mediante métodos numéricos y las nociones de la teoría del caos. También es posible contribuir a que practiquen aspectos básicos de la actividad investigadora y conecten entre sí conocimientos de múltiples ramas del saber: física, matemática, computación, teoría del caos, filosofía. Sin embargo, cabe advertir que para avanzar en estas direcciones es esencial integrar la utilización de los medios informáticos a una concepción fundamentada y coherente de la educación científica. BIBLIOGRAFÍA. ABREU, J., FÁBREGA, A. Y OLIVERO, M., 1991. DILuz. (MEC: Madrid). AUSUBEL D., NOVAK J. y HANESIAN H., 1983. Psicología educativa. Un punto de vista cognoscitivo. (Trillas: México). BARBERÁ, Ó. y SANJOSÉ, V., 1990. Juegos de simulación por ordenador: un útil para la enseñanza a todos los niveles, Enseñanza de las Ciencias, 8 (1), 46-51. BARRIO, C., et al., 1992. El ordenador en el laboratorio.46 ejemplos prácticos para la enseñanza obligatoria. (PNTIC-MEC: Madrid). BYBEE R. 2000. Achieving Technological Literacy: A National Imperative. The Technology Teacher. Sept., 2000, 23-28. CARLSON G. Data Point. http://www.stchas.edu/faculty/gcarlson/physics/datapoint.htm DUARTE V., 2002. Modellus. Interactive Modelling with Mathematics. Modellus Manual version 2.5. Knowledge Revolution. California.

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VALDÉS R. Y VALDÉS P., 2004c. Las características distintivas de la actividad psíquica humana en la educación científica. En: Didáctica de las ciencias. Nuevas perspectivas. (Edit. Pueblo y Educación: La Habana).

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UNA APROXIMACIÓN A LA ORIENTACIÓN CTS EN LA EDUCACIÓN MEDIA Pablo Valdés Castro, Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, Cuba Introducción. El desarrollo científico y tecnológico es, sin lugar a dudas, uno de los factores más influyentes en la sociedad contemporánea. En particular, el proceso de globalización mundial al que asistimos en la actualidad sería impensable sin él. La creciente importancia de la ciencia se ha visto reflejada en los sistemas educativos de diferentes países, los cuales consideran su conocimiento como parte esencial de la formación general de todos los ciudadanos y, en consecuencia, incluyen su estudio desde el nivel primario hasta el preuniversitario. Pero no sólo es necesario saber de ciencia, sino también sobre la ciencia, en especial sobre su implicación en la sociedad, su repercusión en el medio ambiente, su relación con importantes cuestiones éticas, sus características epistemológicas. Investigar sobre la ciencia es un objetivo que comparten disciplinas muy diversas, como la Historia de la Ciencia, la Sociología de la Ciencia, la Filosofía de la Ciencia, todas de larga tradición. En las últimas décadas se ha producido un incremento del interés por los estudios sobre la tecnología y han proliferado también las reflexiones históricas, sociológicas y filosóficas sobre ella. Desde mediados del siglo XX y hasta nuestros días se han ido acumulando cada vez más evidencias de que el desarrollo científico y tecnológico puede traer no sólo beneficios a la sociedad, sino también consecuencias negativas, a través de su uso militar, el impacto ecológico u otras vías. Por otra parte, ha aparecido la necesidad de formar personas aptas para la gestión de la ciencia y la tecnología. Lo anterior ha conducido a la realización de notables esfuerzos por integrar los estudios sociales de la ciencia y la tecnología en una perspectiva disciplinaria, la cual ha sido designada de diversos modos: Science studies; Science and technology studies; Science, technology and society y otros (Núñez 1999). En idioma español se ha acuñado preferentemente la denominación Estudios en Ciencia, Tecnología y Sociedad (CTS). 1. Extensión de la orientación CTS a la educación media. La orientación CTS comenzó a extenderse a la educación media alrededor de 1980 y desde entonces la atención por ella ha ido en aumento. En las revistas dedicadas a enseñanza de las ciencias se han publicado sobre el tema numerosos e interesantes trabajos (Bybee 1986, Fensham 1988, Solbes y Vilches 1989, Waks y Barchi 1992, Acevedo 1995 y 1998, Membiela 1997...), e incluso algunos números monográficos (por ejemplo, International

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Journal of Science Education, Vol. 10 (4), 1988; Alambique, N° 3, 1995). Asimismo, se han diseñado varios proyectos curriculares de orientación CTS para la educación media (véase Obach 1995, Parejo 1995, Medir 1995) y se imparten numerosos talleres y cursos para profesores, lo que ha contribuido a concretar diversos aspectos de dicha orientación en las aulas. Atender a la perspectiva CTS de un modo global y coherente en la educación general de niños y jóvenes tiene hoy enorme importancia. Algunos investigadores ven incluso en ello una de las principales tareas que debe enfrentar la didáctica de las ciencias en nuestros días. En efecto, la enseñanza de las ciencias se encuentra hoy ante una situación francamente contradictoria. Por una parte, se intensifica la conexión de la ciencia y la tecnología con el resto de los ámbitos de la vida material y espiritual de la sociedad y crece la repercusión de sus resultados en el medioambiente, lo que avala la importancia cada vez mayor que tiene saber de ciencia y sobre ella. Por otra parte, el contenido de las ciencias básicas en la educación preuniversitaria apenas ha sido modificado en las últimas décadas, al tiempo que disminuyen el interés de los estudiantes por estas ciencias, los resultados que se obtienen durante su enseñanza y la proporción de los que las eligen como profesión. Cabe por tanto ahondar en lo que gana la educación en el nivel medio al incorporar una correcta compresión de estas relaciones. 2. ¿Qué aporta la orientación CTS a la educación científica? Tal vez la finalidad que más ampliamente se reconoce para el enfoque CTS en la educación media es la formación de ciudadanos científica y tecnológicamente alfabetizados, capaces de participar en la toma fundamentada de decisiones (Membiela 1997). En efecto, la creciente implicación de la ciencia y la tecnología en la sociedad está dando lugar, como ya hemos apuntado, a que ellas se consideren un elemento indispensable en la educación de todas las personas. La alfabetización científico-tecnológica es vista como una condición esencial para el desarrollo (UNESCO 1994, UNESCO-ICSU 1999), sin la cual, en particular, será imposible superar los acuciantes problemas que están afectando a la humanidad: deterioro del medioambiente; crecimiento desmedido del consumo de energía, con el consiguiente agotamiento de las fuentes convencionales; insuficiencia de los recursos alimenticios; monopolización por algunos países de importantes medios de difusión de la información y la cultura; etc. Se trata de una alfabetización que capacite a todos los ciudadanos para comprender el mundo –natural y creado por los hombres- en que vivimos, analizarlo críticamente y tomar decisiones, así como para participar en innovaciones que den respuesta a las necesidades y demandas de nuestras sociedades. Sin embargo, la contribución de la dimensión CTS a la educación científica no se reduce a lo anterior.

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Cuando se pide a los profesores de ciencia de nivel medio que reflexionen sobre las causas de la falta de interés de muchos alumnos hacia la asignatura que ellos imparten, buena parte menciona, entre las principales, la escasa conexión de las cuestiones tratadas en los libros de texto –y por tanto durante las clases– con problemas sociales o de la vida práctica de los estudiantes. Ciertamente, los investigadores coinciden (Solbes y Vilches 1989, Hill 1998, Cajas 1999, Maiztegui et al 2002…) en que la vinculación del conocimiento científico escolar con los conocimientos y experiencias de la vida diaria de los alumnos y con su hacer práctico, contribuye, por un lado, a que dicho conocimiento sea más significativo y más apto para ser utilizado luego en diversas situaciones y, por otro, a que el aprendizaje de la ciencias adquiera mayor sentido y relevancia para ellos. De este modo, las propuestas CTS pueden influir positivamente en la calidad de los conocimientos adquiridos, así como desempeñar un importante papel motivador durante el aprendizaje de los estudiantes. Pero el enfoque CTS puede influir en la calidad del proceso de enseñanza-aprendizaje no solo en virtud del tipo de cuestiones o conocimientos que tiene en cuenta (vinculados a problemas sociales o la vida práctica de los estudiantes), sino también por los métodos y formas de trabajo que inspira. La investigación en didáctica muestra (Fernández et al. 2002), que uno de los principales obstáculos para transformar la enseñanza habitual de las ciencias -centrada en la mera transmisión de conocimientos y en la realización de trabajos de laboratorio siguiendo “recetas de cocina”- son las visiones deformadas que aún persisten acerca de las actividades científica y tecnológica: aproblemática y ahistórica, empiro-inductivista y ateórica, algorítmica e infalible, individualista y elitista, etc. La visión de la ciencia y la tecnología contenida en la orientación CTS promueve, por el contrario: el planteamiento de problemas y el examen histórico y multilateral de ellos, la emisión de hipótesis y su análisis a la luz del cuerpo de conocimientos de que se dispone, el análisis crítico y la revisión de los resultados obtenidos, el trabajo colectivo y la contrastación con los resultados producidos por otros, etc. Tales cuestiones, esenciales en la actividad investigadora, constituyen uno de los elementos fundamentales del cambio cultural que se está operando y, en consecuencia, han de ser objeto directo de aprendizaje, en otras palabras, la familiarización de los alumnos con ellas debe convertirse en uno de los objetivos fundamentales de la educación científica en el nivel medio. Naturalmente, una de las principales aportaciones de la orientación CTS radica en el énfasis que hace en los aspectos axiológicos. Es conocido que hoy, entre los objetivos priorizados de la educación, y por consiguiente de la educación científica, está la formación de determinadas actitudes y valores. La contribución de la dimensión CTS a ese objetivo es clara: considerar la naturaleza social de la ciencia, los intereses económicos y políticos que la condicionan, así como las implicaciones éticas y para el medioambiente de sus resultados, conduce a tomar partido acerca de dichas cuestiones y, por consiguiente, a desarrollar importantes actitudes y valores en los estudiantes. Terminamos esta breve revisión de lo que aporta la orientación CTS a la educación media, subrayando que el origen de su progresiva difusión en el campo de la educación científica hay que verlo, además de en la común aspiración de preparar a la ciudadanía para participar

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activamente en la vida pública, en la acertada visión que ofrece de las actividades científica y tecnológica. Una visión que tiene su centro en la comprensión de la naturaleza social de la ciencia y la tecnología y de las cada vez más estrechas relaciones entre ellas. 3. Vías para la incorporación de la orientación CTS en la educación media. Entre las principalmente utilizadas hasta el presente están las siguientes: • La inclusión dentro de las disciplinas habituales de módulos o unidades sobre

cuestiones CTS. Ejemplo de ello son el proyecto británico SATIS (Obach 1995) y el proyecto Ciencia a través de Europa, en el cual han participado escuelas de diversos países europeos (Parejo 1995).

• La estructuración de los cursos de ciencia tomando como punto de partida problemas

que afectan a los seres humanos, o resultados prácticos de la ciencia y la tecnología. En esta línea pudieran ubicarse proyectos como el británico SALTER (Obach 1995) y el norteamericano APQUA (Medir 1995).

• La definición en los currículos de temas o ejes “transversales” (relativos a la educación

ambiental, energética, para la salud, etc.). Este es el camino seguido durante la década de 1990 en los currículos oficiales de diversos países, por ejemplo, Cuba y España. Dichos temas generalmente se tienen en cuenta incursionando en ellos durante el desarrollo de las diferentes asignaturas.

• La introducción de una asignatura CTS. Esta vía, la más extendida en la educación

universitaria, se ha utilizado a veces en los grados superiores de la educación media (véase, por ejemplo, Fernández 1995).

Respecto a la consideración de los temas o ejes “transversales”, señalemos lo siguiente. Estos constituyen el intento oficial de integrar importantes problemáticas sociales en el currículum escolar, impregnando de ellas a las disciplinas tradicionales (véase, por ejemplo, Travé y Pozuelos 1999). Es preciso reconocer, sin embargo, que este enfoque refleja la agudeza de los problemas sociales a que hoy nos enfrentamos, pero al propio tiempo, la insatisfacción por los resultados que se están obteniendo a partir de las disciplinas tradicionales, caracterizadas por una orientación academicista y una gran resistencia al cambio. Por otra parte, en la práctica lo que se logra es cierta yuxtaposición de los objetivos y el contenido de las asignaturas, en particular de las científicas, con los propuestos por los ejes transversales, sin que tenga lugar una verdadera integración de ellos. La dimensión social y humanista aparece en este caso como algo externo a las materias de ciencia, no como parte consustancial de ellas. Por eso, pese a la innegable influencia que han tenido los “ejes transversales” en la formación de los alumnos, y a lo que han representado para tomar conciencia de que es necesario un profundo cambio en las concepciones acerca de la educación científica, en la actualidad se requiere ir más allá.

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Si la ciencia es una actividad sociocultural, condicionada por factores económicos, políticos, éticos y, a su vez, con profundas repercusiones en esas esferas, y si está estrechamente relacionada con la tecnología, entonces ha de ser enseñada y aprendida como tal, y no como ha sido habitual hasta ahora, centrando la atención en conocimientos y habilidades “académicos”. Dicho de otro modo, la atención en la educación científica a la naturaleza social, humanista, de la ciencia y a su relación con la tecnología, conduce no solo a una mejor formación ciudadana, sino también, propiamente científica: en realidad se trata de una mejor enseñanza y aprendizaje de la ciencia. Este es el enfoque de la educación científica que está comenzando a emerger en la didáctica de las ciencias, un enfoque originado por la convergencia de sus resultados, con los obtenidos en el campo de los estudios CTS, y que algunos consideran prometedor en la educación media. Concluimos esta aproximación a la orientación CTS en la educación media, señalando que atender a dicha orientación de un modo global y coherente, supone considerar las relaciones entre sus tres elementos, C, T y S, y además, la unidad entre ellos. La búsqueda de unidad tras la diversidad es una de las aspiraciones fundamentales de la ciencia, y de la cultura en general. Y contribuir a formar esa unidad es únicamente posible, estructurando la educación alrededor de problemas, conceptos, ideas, métodos, formas de trabajo y actitudes generales, que trasciendan una disciplina dada y propicien la conexión de diversas ramas del saber entre sí: Ciencia, Tecnología, Humanidades. Referencias bibliográficas. ACEVEDO, J. A. (1995): Educación tecnológica desde una perspectiva CTS. Una breve revisión del tema, en: Alambique, 3, pp. 75-84. ACEVEDO, J. A. (1998): Análisis de algunos criterios para diferenciar entre ciencia y tecnología, en: Enseñanza de las Ciencias, 16(3), pp. 409-420. BYBEE, R. (2000): Achieving Technological Literacy: A National Imperative, en: The Technology Teacher. Sept., 2000, pp. 23-28. CAJAS, F. (1999): Public Understanding of Science: Using technology to Enhance School Science in Everyday Life, en: International Journal of Science Education, 21(7), pp. 765-773. FENSHAM, P. (1988): Approaches to the teaching of STS in science education, en: International Journal of Science Education, Vol. 10(4), pp. 346-356. HILL, A. (1998): Problem Solving in Real-Life contexts: an Alternative for Design in Technology Education, en:. International Journal of Technology and Design Education, 8, pp. 203-220. MEDIR, M. (1995): El Proyecto APQUA, en: Alambique, 3, pp. 53-60.

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Jenaro Guisasola. Universidad del País Vasco (EHU). España.

Teresa Santos. Centro de Innovación Educativa de San Sebastián. España.

RESUMEN

La implicación de la tecnología en la vida cotidiana, la ciencia y la cultura en general es enorme y crece cada día. No obstante, hasta ahora la didáctica de las ciencias no le ha prestado suficiente atención a esta cuestión. En el trabajo se insiste en las razones que hacen necesaria la dimensión tecnológica en la educación científica. Luego se examinan ciertos aspectos que pueden contribuir a mejorar la conexión de la enseñanza de las ciencias con la tecnología y la vida. Por último, se ilustran las principales ideas consideradas mediante ejemplos concretos. Palabras clave: relaciones CTS, educación científica, educación tecnológica, didáctica de las ciencias. Introducción. En un reciente trabajo, preparado por un considerable número de investigadores en didáctica de las ciencias, se reconoce no haber prestado hasta aquí suficiente atención a la tecnología en la educación científica (Maiztegui et al. 2002). Es, se señala, “como si la expresión ciencia-tecnología designara un concepto único, asimilado por la educación científica, que hiciera innecesaria la consideración de cualquier aporte específico de la educación tecnológica”. En el mencionado trabajo se analizan críticamente las concepciones habituales acerca de las relaciones ciencia-tecnología y, a partir de ahí, se derivan algunas consecuencias para un planteamiento más correcto de la educación científica. El presente artículo se inserta en esa misma dirección. Nuestra época está reclamando una nueva visión de la educación científica, y parte esencial de ella es la comprensión de la unidad que existe entre las actividades científica y tecnológica (Valdés, Valdés y Macedo 2001). Comenzaremos por eso insistiendo en las razones que hacen necesaria la dimensión tecnológica en la educación científica y comentando, brevemente, algunas de las causas de la falta de atención a dicha dimensión. Luego resaltaremos ciertos aspectos que pueden contribuir a mejorar la conexión de la enseñanza de las ciencias con la tecnología y la vida, saliendo al paso, a la vez, a algunas concepciones extremas acerca de esta cuestión. Por último, intentaremos ilustrar las ideas consideradas mediante ejemplos concretos. 1. ¿Porqué la necesidad de prestar atención a la tecnología en la educación científica? Vivimos en una época de profundos cambios socioculturales, en buena medida originados por el desarrollo de la tecnología. Según Bybee (2000), en una encuesta realizada a historiadores y periodistas estadounidenses, la mayoría de los cien titulares considerados por ellos como los

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más relevantes del pasado siglo corresponden a acontecimientos que están, directa o indirectamente, relacionados con la tecnología. Esa creciente importancia de la tecnología está dando lugar a que se le considere un elemento indispensable en la educación de todas las personas y a que incluso se reclame para ella un área independiente dentro de los currículos escolares (Gilbert 1995, De Vries y Tamir 1997). No es de extrañar, pues, que junto al término “alfabetización científica” haya comenzado a utilizarse también ampliamente el de “alfabetización tecnológica” (Acevedo 1995, Barnett 1995, International Technology Education Association 2000, Bybee 2000…). Se trata de una alfabetización que capacite a todos los ciudadanos y ciudadanas no solo para comprender el mundo colmado de productos tecnológicos en que vivimos, sino además para analizarlo críticamente y tomar decisiones, así como para participar en innovaciones que den respuesta a las necesidades y demandas de nuestras sociedades. Sin embargo, la obligación de atender a la tecnología en la educación científica, va más allá de las consideraciones anteriores, se fundamenta, ante todo, en su estrecha interrelación con la ciencia. Es cierto que durante milenios la técnica no requirió de la ciencia, pues su desarrollo se basaba principalmente en la experiencia práctica acumulada, pero también es verdad que desde el siglo XIX comenzó a apoyarse en ella ampliamente y dicho apoyo ha continuado creciendo hasta nuestros días. Sin embargo, este aspecto de la interrelación, que va de la ciencia a la tecnología, ha sido tradicionalmente reconocido, e incluso exagerado, hasta el punto de que muchos interpretan la tecnología, simplemente como “ciencia aplicada” (Gardner, 1994). Por eso queremos resaltar aquí, ante todo, el otro aspecto, menos evidente y casi siempre olvidado en la educación científica, el que va de la tecnología a la ciencia. En efecto, el enorme progreso experimentado por la ciencia a partir del siglo XVII se debió, en buena medida, al desarrollo de instrumentos tecnológicos (telescopios, microscopios, numerosos instrumentos de medición, variados métodos y procedimientos utilizados en la actividad práctica, etc.); en particular, Galileo fue un científico y, al mismo tiempo, un constructor de instrumentos e instalaciones, cuestión esta casi siempre olvidada en la educación científica. Desde entonces, la investigación científica ha encontrado en la tecnología, medios de trabajo, formas de pensar y el género de problemas que enfrentará más adelante. Incluso determinadas ideas científicas, en apariencia desvinculadas de la tecnología, como la idea de la evolución de las especies, la noción de campo y otras, son deudoras de ella. Así, la teoría de la evolución de las especies, cuyo origen usualmente se asocia con los datos que reunió Darwin durante su viaje en el ‘Beagle’, fue deudora de los estudios prácticos realizados por criadores de ganado y cultivadores de plantas hasta esa época. En su autobiografía, al referirse a la labor que desarrolló después de su regreso a Inglaterra, Darwin escribió: “…Trabajé sobre verdaderos principios baconianos y, sin ninguna teoría, empecé a recoger datos en grandes cantidades, especialmente en relación con productos domesticados, a través de estudios publicados, de conversaciones con expertos ganaderos y jardineros y de abundantes lecturas... Pronto me di cuenta de que la selección era la clave del éxito del hombre cuando conseguía razas útiles de animales y plantas” (Darwin 1993). En lo que respecta a la noción de campo, se ha argumentado que en ella influyó el descubrimiento del retardo que experimentaban las señales eléctricas cuando eran transmitidas a lo largo de grandes distancias por cables telegráficos subterráneos. La estrecha interrelación de la ciencia y la tecnología es muy evidente hoy en ciertos campos,

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como la electrónica, la biotecnología, la ciencia e ingeniería de materiales y otros, en los que se hace difícil delimitar las contribuciones de una y otra; además, en estos campos algunos científicos hacen tecnología, mientras que algunos tecnólogos funcionan como científicos. En resumen, la atención a la dimensión tecnológica en la educación científica aparece en nuestros días, como requisito indispensable para formar en los estudiantes una imagen más correcta de la actividad científica y, en particular, una visión de la unidad que constituyen ambas actividades. Mencionemos otras dos razones que argumentan la importancia de considerar aspectos de tecnología en la educación científica. La primera tiene que ver con la naturaleza misma de la actividad humana. Comprensión y acción, teoría y práctica, constituyen dos aspectos de la condición humana, diferenciados, desarrollados e institucionalizados por la sociedad de modo especial en forma de ciencia y tecnología, pero que siempre se presuponen uno al otro. Al resolver problemas de la vida real -incluidos problemas científicos- invariablemente las personas integran conocimiento formal y experiencia práctica acumulada, pensamiento y acción (Brickhouse, Stanley y Whitson 1993; Hill 1998). Esta estrecha vinculación entre ambos aspectos se advierte claramente en nuestra época incluso a escala de la sociedad en su conjunto. Basta tener en cuenta que la mayor parte de la ciencia que se hace en la actualidad responde directamente a problemas prácticos, a prioridades tecnológicas; un reflejo de ello es que, según informes de la UNESCO (Núñez 1999), desde hace ya varios años la investigación básica ha pasado a representar menos de la quinta parte de toda la investigación que se lleva a cabo en los países desarrollados. Lo anterior sugiere que la educación científica debe esforzarse por desarrollar en los alumnos un estilo de pensamiento que combine la comprensión y profundización teóricas con la acción y el hacer prácticos, a lo cual, sin dudas, puede contribuir la dimensión tecnológica. La última razón que señalaremos está relacionada con la calidad del proceso de aprendizaje. En efecto, muchos investigadores y educadores coinciden (Hill 1998, Cajas 1999, Maiztegui et al 2002… ) en que la conexión del conocimiento científico escolar con los conocimientos y experiencias de la vida diaria de los alumnos, así como con su hacer práctico, contribuye, por un lado, a que dicho conocimiento sea más significativo y más apto para ser utilizado luego en diversas situaciones y, por otro lado, a que el aprendizaje de la ciencias adquiera mayor sentido y relevancia para ellos. Adicionalmente, la utilización en sí misma de modernas tecnologías (ordenadores, calculadoras, sensores…) produce una reacción positiva en muchos alumnos. De este modo, existen razones de diversa índole -sociales, epistemológicas, psicológicas- para considerar la dimensión tecnológica como un aspecto esencial de la educación científica. Pese a ello, hemos de reconocer que hasta ahora se le ha prestado poca atención a esta cuestión. Es suficiente examinar los libros de texto de ciencias comúnmente utilizados, o repasar los trabajos publicados en los últimos años en prestigiosas revistas de educación científica, para advertir la escasa importancia dada, tanto por autores de libros de texto como por investigadores, al papel de la tecnología en la educación científica. Cuando en la didáctica de las ciencias se habla de tecnología, con frecuencia el discurso se reduce, casi exclusivamente, a las nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones (véase, p.e. Gabel 1994; ESERA 2001). Por otra parte, muchos profesores suelen identificar la educación tecnológica con el uso de los ordenadores, incluso en países de elevado desarrollo tecnológico, como los EEUU (Bybee 2000).

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Cabe pues preguntarse: ¿Por qué esa falta de atención a la tecnología en la educación científica? Creemos que reflexionar sobre esta cuestión es pertinente, por cuanto no deja de parecer sorprendente en esta época, el pobre interés mostrado hacia la tecnología no solo por profesores y diseñadores de currículos de ciencia, sino también, como hemos señalado, por los propios investigadores en didáctica de las ciencias. Y aunque la respuesta a la pregunta planteada es compleja, ya que se trata de una multiplicidad de causas, a continuación nos referiremos, sucintamente, a algunas que nos parecen esenciales. 2. ¿Cuál es el origen de la insuficiente atención a la dimensión tecnológica en la educación científica? Comenzaremos por mencionar dos factores, de carácter general e histórico, que nos hacen señalar hoy (véase p.e. Cajas 2001, Maiztegui 2002), a diferencia de hace unos pocos años, que la atención a la dimensión tecnológica es insuficiente. Uno de ellos, tal vez el de mayor influencia, es que hasta hace tan solo unas décadas la implicación de la tecnología en la situación global del mundo, en la actividad científica y en la vida del ciudadano común, era mucho menos notable que en la actualidad. Para percatarse de ello basta pensar, por ejemplo, en lo que han significado para la sociedad, la ciencia y la cultura en general, los desarrollos tecnológicos realizados durante las pasadas dos décadas en el campo de la informática y las comunicaciones. Dicho con otras palabras, los cambios en la actividad científica y tecnológica a que asistimos en los últimos tiempos, y su influencia en la sociedad y la cultura, están sacando a la luz aspectos hasta ahora relegados, e incluso desconocidos, y en consecuencia generando nuevas visiones, en particular, acerca de la tecnología y sus relaciones con la ciencia (Núñez 1999). El otro de los factores está relacionado con el hecho de que no es hasta muy recientemente que la didáctica de las ciencias ha comenzado a establecerse como un campo específico de conocimientos e investigación, lo que inevitablemente ha ido precedido por un período de tratamientos fraccionados, incompletos (Gil, Carrascosa y Martínez 2001). Una expresión de tales tratamientos podría ser la propia falta de atención a la tecnología que hoy estamos reconociendo. Si tenemos en cuenta los dos factores anteriormente señalados, no resulta tan sorprendente que algunas concepciones que han prevalecido en la educación científica acerca de la tecnología y sus relaciones con la ciencia, nos parezcan hoy, luego de cierta reflexión, simplistas, parciales, en definitiva incorrectas. Como se ha señalado por diversos autores (Fernández et al 2002), las concepciones epistemológicas incorrectas constituyen uno de los principales obstáculos para la renovación de la educación científica y, en general, para considerar aspectos de la vida práctica en la enseñanza de las ciencias (Cajas 1998 y 1999). Nos detendremos por eso ahora en dos imágenes habituales relativas a la ciencia y la tecnología que, en nuestra opinión, tienen implicaciones directas en la falta de atención a esta última en la educación científica. En una de estas imágenes la ciencia y la tecnología se consideran como algo indiferenciado, lo que se expresa mediante referencias al binomio “ciencia-tecnología” (o para algunos tecnociencia). Esta visión, que se pone de manifiesto casi siempre que se analizan las implicaciones sociales de dichas actividades, corresponde a un estereotipo muy difundido en la sociedad. Pero en modo alguno se trata, remarcamos, de una visión unitaria basada en las

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estrechas relaciones ciencia-tecnología, en los puntos comunes de ellas, lo cual supondría cierta distinción inicial entre las dos actividades. Se trata, ciertamente, de una visión global, no obstante en extremo superficial y, por tanto, que no es a la que debe aspirar la educación científica. Algunos autores (Gardner 1994, Acevedo 1998) han apuntado que incluso muchas propuestas de orientación C/T/S contribuyen poco a profundizar en las relaciones entre los dos primeros miembros de ese trinomio: la ciencia y la tecnología. Con frecuencia tales propuestas consideran los conocimientos científicos y los productos tecnológicos ya dados y se propone a los estudiantes, sencillamente examinar su impacto en la sociedad, con lo cual el proceso que conduce al desarrollo de las ideas científicas y a las innovaciones tecnológicas queda relegado (Gardner 1994). La otra imagen a que nos referimos, considera las relaciones entre ciencia y tecnología, pero reduce esta a “ciencia aplicada”. Esta concepción tiene su origen en la subvaloración de la actividad práctica frente a la intelectual y se desarrolló con especial fuerza a mediados del siglo XX, bajo la bandera del positivismo. Los filósofos positivistas y sus predecesores, los miembros del círculo de Viena, no observaban indicios de teoría formal en la tecnología y, por tanto, le negaban cualquier dimensión epistemológica o metodológica independiente de la ciencia. Semejante punto de vista ha sido dominante en múltiples ámbitos, desde la filosofía de la tecnología (De Vries 1996) hasta la vida político-social (Gardner 1994), pasando, por supuesto, por la educación (Gardner 1994, Rennie y Jarvis 1995, Acevedo 1998). Sin embargo, como se ha argumentado (Maiztegui et al 2002), ella constituye, tanto desde el punto de vista histórico como epistemológico, una visión de las relaciones entre la ciencia y la tecnología reduccionista, deformada. La imagen de tecnología como “ciencia aplicada” es muy común en los currículos y libros de texto de ciencia habituales (Gardner 1994 y 1999). Con frecuencia en ellos la dimensión tecnológica se circunscribe, casi únicamente, a la “explicación del funcionamiento” de ciertos artefactos sobre la base de determinados principios o conceptos científicos. Esto tiene, sin embargo, muy serias limitaciones, algunas de las cuales resumimos brevemente a continuación. En primer lugar, con ello se desconoce el aspecto histórico de las relaciones entre ciencia y tecnología y en particular el hecho, ya mencionado, de que la actividad técnica precedió a la ciencia en miles de años. En segundo lugar, se obvian las necesidades humanas que originan los desarrollos tecnológicos, así como la influencia de estos en los modos de vida de las personas, la sociedad y en general la cultura. En tercer lugar, en realidad los productos tecnológicos -incluidos los actuales- pueden haber seguido diversas y complejas vías en su creación y desarrollo, que van desde el apoyo en la experiencia y en la experimentación sin tener en cuenta teorías o principios científicos, hasta una fuerte dependencia de estos principios y teorías, pasando por casos en los que se combinan ambas vías (De Vries 1996). Por otra parte, la mayoría de los productos tecnológicos constituyen sistemas complejos, formados por gran diversidad de elementos, algunos de los cuales han sido creados por una vía, en tanto que otros lo han sido por otra (Gardner 1997). En relación con este carácter complejo de muchos productos tecnológicos, señalemos una cuestión adicional: obviamente su funcionamiento no puede ser explicado, teniendo en cuenta un único principio o concepto. De este modo, habitualmente en la enseñanza de las ciencias, más que examinar el funcionamiento de tales sistemas, lo que se hace es apoyar o ilustrar mediante ellos determinados principios o conceptos de la ciencia. Constituyen ejemplos comunes de lo anterior: la consideración de la propulsión a reacción, al estudiar la

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conservación de la cantidad de movimiento; del transformador, cuando se estudia la ley de inducción de Faraday; de la fotocopiadora, durante el estudio de la electrostática... Por último, es necesario tener en cuenta que en el diseño y construcción de los productos tecnológicos intervienen, además de conceptos y principios científicos, otros muchos factores “no científicos”: materiales disponibles, costos, estética, efectos sobre el ambiente y la sociedad, etc. Reflexionar críticamente sobre las dos imágenes que hemos señalado y tener presente durante la enseñanza de la ciencia una visión más rica de esta, la tecnología y las relaciones entre ellas, ayudaría, sin dudas, a elevar la calidad de la educación científica. Seguidamente mencionamos otros factores que, de un modo más o menos directo, están influyendo en la falta de atención a la tecnología en la educación científica: la tradicional baja estima del conocimiento práctico en relación con el académico (Cajas 1999, Maiztegui et al 2002); una visión academicista de las clásicas ramas de la ciencia (física, química, biología ….), así como de sus objetos de estudio y métodos de trabajo; la circunstancia de que los profesores de ciencia están habituados a trabajar con situaciones muy simplificadas, idealizadas, y que muchos de ellos carecen de habilidades prácticas (Cajas 1999); la falta de preparación de elaboradores de currículos y de profesores de ciencia en aspectos de historia y filosofía de la ciencia y la tecnología (Gardner 1994) y, vinculado a ello, la resistencia al cambio en los libros de texto (Del Carmen 2001)... Insistimos en el hecho de que todos estos factores están relacionados con visiones simplistas, deformadas, de lo que han sido la ciencia, la tecnología y las conexiones entre ellas a lo largo de la historia y, muy especialmente, de lo que es la actividad científico-tecnológica en la actualidad. 3. Contribución de la enseñanza de las ciencias a formar la unidad que representan las actividades científica y tecnológica. Contribuir a formar en los estudiantes esa unidad de la diversidad que constituyen las actividades científica y tecnológica, solo es posible apoyándose en conceptos, ideas, métodos de trabajo y actitudes generales, comunes a ambas actividades. También es importante el empleo de medios muy extendidos hoy en la ciencia y la tecnología: ordenadores, sensores, sistemas de adquisición de datos… Una de las ideas centrales para la formación de la mencionada unidad es la de la naturaleza social de la ciencia y la tecnología, el hecho de que, como toda actividad social, están condicionadas por factores económicos, políticos, éticos, culturales, y, a su vez, que tienen profundas repercusiones en estos ámbitos. Esta dimensión social y humanista es a la que fundamentalmente –pero a veces exclusivamente- ha prestado atención la orientación C/T/S en la enseñanza de las ciencias. Sin embargo, otros conceptos e ideas, así como ciertos métodos de trabajo y actitudes, que también tienen gran importancia para formar la unidad entre ellas, han encontrado mucho menor reflejo en la educación científica. Ejemplos de tales conceptos son (National Research Council 1996, International Technology Education Association 2000, Cajas 2001): sistema, cambio (en sus diferentes acepciones de proceso, transformación…), modelo, diseño, transmisión de información, entrada y salida,

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control. Entre las ideas referidas se encuentran, la de la diversidad y unidad del mundo y la de dependencia entre las propiedades y funciones de los sistemas respecto a la estructura de ellos. Ejemplos de métodos y formas de trabajo generales son (Guisasola 1997, Valdés, Valdés y Macedo 2001, Maiztegui et al 2002): comenzar el estudio de la cuestión considerada por su análisis cualitativo, global y desde múltiples perspectivas, y con la valoración de su interés y posibles repercusiones; la búsqueda de información en diversas fuentes y la formulación de preguntas o problemas; el planteamiento y la argumentación de hipótesis para la solución de los problemas; el planeamiento de estrategias de solución, el diseño de sistemas y procesos y la experimentación con ellos; la evaluación de los resultados obtenidos y su optimización; la consideración de posibles repercusiones sociales, de otras aplicaciones y el planteamiento de nuevas interrogantes y problemas; la síntesis del estudio realizado y la elaboración de resúmenes, esquemas e informes; la comunicación de resultados. Ejemplos de actitudes distintivas de la actividad científica y tecnológica son (Furió y Vilches 1997, Valdés y Valdés 1999, Maiztegui et al 2002): el cuestionamiento continuo y la profundización más allá de la apariencia de las cosas; la búsqueda de coherencia en los resultados obtenidos; los esfuerzos por realizar aportaciones concretas y elaborar productos terminados, útiles a la sociedad; la convicción de que los resultados obtenidos no son nunca definitivos, que están condicionados históricamente y por determinado contexto y restricciones. Cabe señalar -aunque no nos detendremos en ello, pues no es objeto directo de este trabajo- que muchos de los conceptos, ideas, métodos y actitudes relacionados anteriormente, son igualmente esenciales en otras esferas de actividad, diferentes a la científica o tecnológica. Por consiguiente, su reflejo en la enseñanza de la ciencias contribuiría a que los estudiantes apreciaran no solo la unidad de la ciencia y la tecnología, sino además, la unidad entre estas y otras ramas de la cultura (Valdés, Valdés y Macedo 2001). A fin de examinar con un poco más de detalle algunas cuestiones relativas a la unidad de la ciencia y la tecnología en que estamos insistiendo, fijemos la atención en el tema de la corriente eléctrica y los circuitos, habitualmente tratado tanto en los cursos de ciencia (véase, por ejemplo, Oñorbe et al 1999, Varela et al 2000) como de tecnología (p.e., Silva y Gómez 1994, Picazo et al 1998, Vejo 1996, Fernández, Vigil y López 1999). Este es, sin dudas, uno de los temas considerados más relevantes al analizar las relaciones C/T/S. Lo primero que salta a la vista es la ausencia de relación entre el tratamiento de este tema en ambos tipos de curso. Comúnmente los cursos de ciencia asumen, incorrectamente, que los alumnos pueden utilizar los conceptos e ideas generales de electricidad estudiados -casi siempre formados a partir de situaciones idealizadas- en situaciones prácticas; mientras que los cursos de tecnología no tienen en cuenta las cuestiones consideradas en los de ciencia, e introducen ellos mismos las nociones que han de utilizar (p.e., Silva y Gómez 1994, Picazo et al 1998, Vejo 1996, Gonzalo, Rodrigo y López 1999). Señalemos además que, el modo en que se tratan algunas de estas nociones en los cursos de tecnología, muchas veces constituye fuente de concepciones erróneas en los estudiantes: corriente eléctrica como desplazamiento solo de electrones, como desplazamiento de cargas desde un borne de la batería hasta el otro, supeditación de la existencia de electrones libres en los conductores metálicos a la acción de un campo eléctrico externo, etc.

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Sin embargo, pese a la gravedad de esta falta de coordinación entre los cursos de ciencia y de tecnología, nuestro propósito principal es llamar la atención sobre algo que, en nuestra opinión, es todavía de peores consecuencias: ni unos ni otros cursos suelen tener como objetivo fundamental la formación en los alumnos de conceptos, ideas, métodos de trabajo y actitudes como los ejemplificados anteriormente, esenciales en la actividad científico-tecnológica contemporánea y en general en la vida moderna. Así, casi siempre al considerar los circuitos eléctricos, tanto unos cursos como otros ponen el énfasis principal en el estudio de las asociaciones en serie y paralelo de dispositivos, la ley de Ohm y la realización de cálculos relacionados con estas cuestiones y en cambio, ciertos aspectos más generales, que propician la conexión con otras ramas de la ciencia y la tecnología, son ignorados. Nos apresuramos a señalar, sin embargo, que no estamos insinuando que el estudio de tales cuestiones en los cursos de ciencia no tenga interés. En particular, no pensamos, como se ha sugerido (Cajas 2001), que la asociación de dispositivos en serie y paralelo, y mucho menos el concepto de circuito eléctrico, sean tópicos difíciles de justificar desde la perspectiva de la alfabetización científica. Es cierto que como afirma Cajas (2001), pocos niños y jóvenes van a necesitar conocimiento especializado en circuitos eléctricos durante su vida adulta. A esto pudiéramos añadir más: por ejemplo, que es imposible reducir muchos circuitos a simples asociaciones en serie y paralelo y que la inmensa mayoría de los actuales dispositivos eléctricos no son óhmicos. Y, claro está que estas realidades, junto a la creciente importancia de conceptos, ideas, métodos de trabajo y actitudes como los que hemos resaltado, deben movernos a reflexionar acerca del modo en que tradicionalmente hemos tratado dichas cuestiones en los cursos de ciencia. Pero ello no significa que tales cuestiones no tengan importancia para la alfabetización científica, sino que deben ser examinadas desde una óptica diferente. Nos detendremos en esto brevemente. Consideremos el concepto de circuito eléctrico. El más simple de ellos, pongamos por caso, el de una linterna, es portador de los elementos básicos de todo circuito: a)generador o fuente, en el cual se transforma energía de determinadas formas en energía eléctrica; b) receptores, en los que se transforma la energía de eléctrica en otras formas; c)dispositivos de transmisión y d)dispositivos de control. En un circuito, estos componentes están conectados entre sí formando una trayectoria cerrada. En un mundo colmado de circuitos eléctricos, un concepto como ese debe formar parte de la cultura de todo ciudadano. Ello contribuye a comprender y examinar una gran variedad de situaciones de la vida cotidiana, de la ciencia y de la tecnología. Algo similar cabe decir de las asociaciones en serie y paralelo de dispositivos y de la ley de Ohm. Las primeras son asociaciones elementales, pero que hacen posible comprender innumerables situaciones reales que se dan en la casa, la escuela, la comunidad. A su vez, la ley de Ohm, aparte de que se cumple en algunas situaciones de la vida diaria, contribuye a ilustrar una regularidad general, válida para todos los receptores eléctricos: la intensidad de corriente en ellos (y la energía que por unidad de tiempo se transforma de eléctrica en otras formas) depende de dos factores, a)el voltaje aplicado a sus terminales y b) ciertas características eléctricas propias del receptor. Por supuesto, dicha ley debiera tratarse desde este punto de vista, es decir, como un caso particular de la conclusión anterior, cuando la resistencia eléctrica del dispositivo es constante, cosa que no suele hacerse ni en los cursos de ciencia ni en los de tecnología.

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Por otra parte, los circuitos eléctricos pueden ser examinados desde la perspectiva de conceptos e ideas aún más generales, como los ya citados: sistema, cambio (proceso, transformación), transmisión de información, entrada y salida, control, unidad de la diversidad, etc. Una situación similar a la que hemos descrito en el caso del tema de la corriente eléctrica y los circuitos, en que no se consideran las cuestiones estudiadas desde una perspectiva más general, que propicie la conexión con otras ramas de la ciencia, la tecnología y la vida, tiene lugar también durante el tratamiento de otros temas. Por consiguiente, el reclamo de que la educación científica contribuya en mayor medida a la preparación de los alumnos para la vida es absolutamente necesario. No obstante, nos parece oportuno advertir sobre el peligro de que ciertos esfuerzos en este sentido vayan a traducirse en interpretaciones simplistas, extremas, digamos: no se precisan estudiar el concepto de circuito, las asociaciones en serie y paralelo de dispositivos, la ley de Ohm…, ya que la mayoría de los alumnos no requerirá conocimientos especializados sobre estos temas. La urgencia de preparar a los estudiantes para la vida, para la toma de decisiones y la transformación del mundo que les rodea, no puede llevarnos a que cuestiones que representan importantes conquistas de la ciencia, pero cuyo estudio no tiene repercusiones prácticas directas, sean valoradas como no aptas para la alfabetización científico-tecnológica. Semejante línea de razonamiento pudiera conducirnos a la conclusión de que en la educación general tampoco es necesario estudiar temas relativos al micromundo, nuestro sistema planetario, el universo u otros similares. En relación con lo anterior, no debemos olvidar lo que han significado ciertos resultados de la investigación fundamental, inicialmente sin implicaciones prácticas, para diversos desarrollos tecnológicos (puesta en órbita de satélites, microelectrónica, comunicaciones...). Además, ha de tenerse presente que junto al anhelo de satisfacer determinadas necesidades prácticas, otra característica esencial del ser humano, desarrollada y organizada precisamente por la ciencia, es la curiosidad, el afán de comprender cada vez más profundamente el mundo que le rodea –natural y creado por otros seres humanos- y disfrutar con ello. Educar a los estudiantes en estas cuestiones, también es prepararlos para la vida. Esa contribución de la ciencia -y de la educación científica- a la cultura general y al disfrute, independientemente de su repercusión práctica inmediata, ha sido subrayada por relevantes instituciones y personalidades científicas. Así, en los National Science Education Standards de los EEUU, editados por el National Research Council (1996), se afirma: “En un mundo repleto de productos de la indagación científica, la alfabetización científica se ha convertido en una necesidad para todos: todos necesitamos utilizar la información científica para realizar opciones que se plantean cada día; todos necesitamos ser capaces de implicarnos en discusiones públicas acerca de asuntos importantes que se relacionan con la ciencia y la tecnología; y todos merecemos compartir la emoción y la realización personal que puede producir la comprensión del mundo natural” (la cursiva es nuestra). Por su parte, León Lederman, laureado con el premio Nobel, en calidad de coordinador del Committee for de Capacity Building del International Council of Scientific Unions ha dicho: “Sin embargo, la influencia de los descubrimientos científicos sobre los seres humanos son profundas: p.e. que la Tierra es uno de 10 planetas que circulan alrededor de uno de los 100 billones de soles que constituyen una mediocre galaxia o que la creación tuvo lugar hace

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probablemente 10 billones de años o que las características humanas y la evolución están determinadas por la genética, es decir, por procesos moleculares sujetos a las leyes de la física y la química. Este es el mundo que nosotros los humanos habitamos. Lleno de belleza y de misterio. Todos los niños deben conocer estas cosas también…” (Lederman 1998). En el apartado siguiente intentaremos ilustrar, mediante ejemplos concretos, cómo tener más en cuenta algunos aspectos esenciales de tecnología en la enseñanza de las ciencias. 4. Aspectos de tecnología en la enseñanza de las ciencias: el tema de la corriente eléctrica y los circuitos como ejemplo. Nuestro objetivo principal en este apartado es resaltar ciertas ideas que, al considerarlas en la enseñanza de las ciencias, pueden contribuir a enriquecer su relación con la tecnología y la vida diaria de los alumnos, pero a las cuales no se les ha prestado la debida atención. Suponemos que los alumnos han adquirido ya, por ejemplo en una unidad introductoria (Valdés y Valdés 1999, Azkona et al. 1997), cierta visión global, aunque aún sea superficial, de lo que estudian las ciencias naturales y que, por tanto, conocen que todo en el universo, desde los cuerpos celestes hasta los cuerpos que les rodean (ya sean inanimados o animados), está organizado formando sistemas (conjunto de elementos estrechamente vinculados entre sí, los cuales constituyen unidades relativamente independientes); y que las diversas ramas de las ciencias naturales estudian determinados sistemas y los cambios que tienen lugar en ellos. Asimismo, supondremos que poseen algunas nociones acerca de la finalidad fundamental de la ciencia (profundizar en el conocimiento de diferentes sistemas y en los cambios que tienen lugar en ellos, con el propósito de satisfacer determinadas necesidades humanas, prácticas y espirituales) y de la tecnología (diseñar y elaborar sistemas y procesos, con el propósito de satisfacer determinadas necesidades humanas del modo más eficiente posible). Para mayor claridad, comentaremos de forma separada las ideas que nos interesa resaltar. Continuaremos tomando como ejemplo, fundamentalmente, el tema de los circuitos eléctricos. La ciencia moderna está inmersa en la instrumentación tecnológica. En la Electricidad, como rama de la física, se hace muy evidente esta “inmersión de la ciencia en la instrumentación tecnológica” (Ihde 1997), es decir, en un mundo creado por los hombres. Así, para el establecimiento de las leyes de Newton y de la ley de Gravitación, fueron imprescindibles innumerables observaciones astronómicas previas, realizadas mediante telescopios; pero estos instrumentos se utilizaban a fin de estudiar y describir fenómenos que tenían lugar en un mundo natural. Algo similar puede decirse respecto a la instrumentación durante el desarrollo inicial de ramas de las ciencias como la Biología y la Química. Sin embargo, el primer circuito eléctrico construido por Volta, la desviación de una aguja magnética debido a una corriente eléctrica (experimento de Oersted) y el fenómeno de la inducción electromagnética (experimentos de Faraday), bases sobre las cuales se erigió el electromagnetismo, resultaron fenómenos que, más que estudiados por medio de determinada instrumentación, fueron originados mediante ella y, por tanto, correspondían a un “mundo” creado por el hombre. Por eso, en el caso de la Electricidad, como en otros muchos, más que de la utilización de determinada instrumentación para estudiar ciertos fenómenos,

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corresponde hablar acerca de la inmersión de la ciencia en dicha instrumentación. La profundidad con que se trate una cuestión como la anterior, depende del nivel de enseñanza y de la preparación de los estudiantes. Pero lo que sí está al alcance de todos, es la distinción entre el mundo natural, y el creado por los hombres o tecnológico. Existe un mundo natural y un mundo creado por los hombres. Para que los alumnos tomen conciencia de lo que ha representado esta rama de la ciencia y la tecnología en la creación de un “mundo diseñado” por los hombres (International Technology Education Association 2000), conviene hacerles pensar en el hecho de que hace solo dos siglos no existían ni siquiera variantes primitivas de ninguna de las instalaciones, equipos y procesos relacionados con la electricidad, a los cuales estamos hoy tan habituados: el primer circuito eléctrico fue construido por Volta en el año 1800. Pueden profundizar en esta idea, confeccionando (o examinando) una relación de importantes descubrimientos e invenciones relacionados con la Electricidad. A continuación proporcionamos un listado con algunos de ellos.

Algunos importantes descubrimientos e invenciones vinculados a la electricidad

Batería eléctrica, primer circuito, 1800 Lámpara de arco, 1801(comercialización, 1858) Acción de la corriente eléctrica sobre una aguja magnética, 1820 Idea del telégrafo, 1820 (primer equipo telegráfico, 1837; primera transmisión, 1844) Idea del motor eléctrico, 1821 (Motor efectivo, 1829)Timbre eléctrico, 1831 Corriente inducida, 1831 Dínamo, 1855 Altavoz, micrófono y teléfono 1875-76 Lámpara incandescente efectiva, 1879 Primeras centrales eléctricas, 1880s Generación y recepción de ondas electromagnéticas, 1888 Telégrafo inalámbrico, 1895 Control de un haz de electrones en un tubo de vacío, 1897Primeras válvulas de vacío, 1904-1906 Secador de pelo eléctrico, 1905 Comunicación de voz a través de la radio, 1906 (Primera transmisión regular, 1920) Idea del televisor, 1928 (Primer servicio público, 1936)Guitarra eléctrica, 1932 Radar, 1935 Primera computadora digital electrónica para cálculos, 1945Transistor, 1948 Primer ratón de computadora, 1968 (comercialización 1983)Microprocesador, 1971 Computadora personal, 1975 Teléfono móvil, 1983 Interconexión de redes locales de computadoras entre sí (Internet), finales de 1980s

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El examen por los alumnos de una relación como la anterior al iniciar el estudio del tema, y la búsqueda de información (en enciclopedias, documentos, internet…) sobre la historia de algunos de los descubrimientos e invenciones y lo que han representado para la humanidad, el país y la comunidad, contribuye a motivarlos y a crear un contexto adecuado para el planteamiento de posibles cuestiones en las cuales profundizar a lo largo del tema. Los productos tecnológicos no son “ciencia aplicada”. En el listado anterior hemos resaltado con “negrita” aquellos resultados generalmente considerados propiamente científicos o, al menos, muy directamente vinculados al desarrollo de ideas científicas básicas; aunque, como ya hemos señalado, ellos están impregnados de tecnología (lo que se hace más notable a medida que avanzamos en las fechas). El resto del listado está formado por resultados comúnmente asociados a la tecnología. Ha de insistirse con los alumnos en que, si bien en estos últimos están presentes una o varias de las ideas científicas resaltadas, ellos no pueden ser considerados una simple aplicación de tales ideas. Por supuesto, que los resultados científicos muchas veces sugieren nuevos modos de hacer ciertas cosas, e incluso sugieren cosas en las que hasta entonces no se ha pensado, pero esto no quiere decir que el producto tecnológico derive directamente de ellos. En parte, porque las motivaciones de los “científicos” generalmente no son las mismas que la de los inventores: los primeros suelen estar más interesados en profundizar en ciertas ideas y comprender mejor algo, que en la satisfacción de determinadas necesidades prácticas, mientras que en el caso de los segundos sucede a la inversa. Pero sobre todo, porque los inventos tecnológicos tienen determinada prehistoria: necesidades humanas que han ido evolucionando, otras invenciones que le precedieron, conocimientos y experiencia práctica de muy diversa índole acumulada, etc. Por tanto, si bien los resultados científicos son muy importantes para los desarrollos tecnológicos, los factores anteriores también lo son. Así por ejemplo, la desviación de una aguja magnética por una corriente eléctrica, por sí misma, no sugiere su utilización para la comunicación a distancia entre las personas. Se advirtió esta posibilidad, solo porque la comunicación a distancia era una necesidad creciente, y ya se habían desarrollado antes otras formas de telegrafía, sonora y visual, en las cuales se empleaban determinados códigos; también se habían construido baterías de potencia considerable, largos conductores y otros dispositivos. En particular, el código Morse, decisivo en la telegrafía, y cuyo empleo ha perdurado hasta nuestros días, no es un resultado científico, sino de la tecnología de las comunicaciones. La referencia al código Morse pudiera ser aprovechada para insistir en que los productos tecnológicos no se reducen a artefactos; en este caso, por ejemplo, el producto es un modo de representar información. Otra invención cuyo análisis puede ser de interés es la de la lámpara de filamento incandescente, la cual constituyó una respuesta a la creciente necesidad que había de obtener mejores condiciones de iluminación. Inmediatamente después de la construcción de los primeros circuitos eléctricos, se conocía ya la posibilidad de generar calor y luz a partir de ellos (por ejemplo, con la lámpara de arco se experimentó en 1801), no obstante, la primera bombilla eléctrica efectiva se inventó solo en 1879, por Tomás Edison. Pese a que Edison fue un inventor de condiciones excepcionales y poseía vastos conocimientos y experiencia práctica, tuvo que realizar innumerables ensayos y desestimar muchas variantes antes de

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llegar al resultado deseado. Ello muestra, reiteramos, que el producto tecnológico no es la simple aplicación de resultados científicos. Los productos tecnológicos basados en las invenciones que aparecen en la tabla no pueden ser considerados “ciencia aplicada”, además, porque luego de la invención inicial han experimentado, hasta nuestros días, una larga historia de constantes innovaciones y mejoras, durante las cuales muchas veces las ideas propiamente científicas no han desempeñado ya ningún nuevo papel, en tanto que la elevación de la eficiencia, su adaptación para satisfacer otras necesidades, la disminución de los costos, el empleo de nuevos materiales, los aspectos estéticos, etc, han continuado demandando gran creatividad y muchos esfuerzos. Así, en cualquier motor eléctrico, la idea científica básica que está presente es la misma que en el experimento de Oersted, pero después de la construcción del primer motor en 1829, la labor de ingeniería que se ha realizado para su perfeccionamiento y diversificación ha sido inmensa. A fin de ahondar en las ideas anteriores, los alumnos pueden buscar información sobre la evolución de algunos de los productos tecnológicos del listado confeccionado, prestando especial atención a las necesidades y deseos que cada nueva etapa de su desarrollo ha contribuido a satisfacer, a sus antecedentes, a su influencia (de todo tipo, positiva y negativa) en el ambiente, la sociedad, el modo de vida de las personas y en general la cultura. El énfasis en tales cuestiones ayudaría a esclarecer la naturaleza de la tecnología (Solomon 1998). Gran interés tiene en este sentido, recorrer la evolución, por ejemplo, de la computadora digital electrónica (Valdés y Valdés 1994a). Necesidad de utilizar los conceptos científicos en contextos prácticos. Hemos mencionado ya la creencia errónea de que los conceptos e ideas aprendidos en una forma generalizada, pero a partir de situaciones ideales, pueden ser utilizados, sin más, en contextos prácticos. Sin embargo, diversos autores (Talizina 1988; Levison, Murphy y McCormick 1997; Cajas 1999) han señalado las serias dificultades que confrontan los alumnos para realizar la transferencia de un tipo de contexto a otro. Algunas investigaciones sugieren (Talizina 1988) que la razón de ello está en el obstáculo que representa apreciar lo general en situaciones específicas, en las cuales aparece entrelazado con otros muchos aspectos, e incluso enmascarado por ellos. Para superar estas dificultades, algunos propone (Levison, Murphy y McCormick 1997) formar los conceptos e ideas directamente en contextos específicos, no idealizados. En nuestra opinión, un enfoque más correcto consiste en combinar adecuadamente ambos procederes: partir de situaciones simplificadas, más o menos idealizadas, para apreciar con mayor claridad lo general (lo que en cierta medida ha hecho la enseñanza de las ciencias tradicionalmente), pero no quedarse ahí, sino utilizar después los conceptos e ideas en diversas situaciones específicas (lo que casi nunca se hace en la enseñanza de las ciencias). Así, comúnmente en los circuitos empleados en las clases de ciencia -y a veces también en las de tecnología- los receptores utilizados son únicamente bombillas o resistores, y estos últimos suelen ser diferentes a los habituales; los dispositivos de transmisión, cables con conectores en sus extremos; los interruptores, del tipo “cuchilla”; y la forma de asociar los receptores, en serie o paralelo. Además, los diferentes elementos se colocan en receptáculos utilizados al efecto y todo se dispone en una forma en que el circuito puede seguirse claramente. Esta simplificación permite, como hemos señalado, fijar mejor la atención al iniciar el estudio del tema, en una serie de aspectos esenciales; no obstante, tiene el inconveniente de que en la

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tecnología y en la vida diaria las instalaciones y sus componentes son diferentes y más complejos. De ahí que el trabajo inicial con tales circuitos ha de ser complementado con el análisis de dispositivos y sistemas más próximos a los que realmente se utilizan en la práctica, y el trabajo de los alumnos con algunos de ellos. Lo dicho en el párrafo anterior, es extensible también al estudio de ciertos mecanismos frecuentemente considerados en las clases de ciencia: generador de inducción, zumbador, relé electromagnético, etc. Entre, por ejemplo, el generador de inducción utilizado en las clases de ciencia para ilustrar el principio de su funcionamiento y un generador real tan simple como una dínamo de bicicleta, existe una notable diferencia, y lo mismo sucede en otros casos. El estudio de tales dispositivos debe ser completado, por tanto, con el análisis de algunas de sus variantes realmente utilizadas en la práctica. En resumen, los alumnos deben relacionarse, en mayor o menor medida, en dependencia del nivel de enseñanza de que se trate y los objetivos del curso, con la diversidad en que aparecen los circuitos y sus componentes en la vida diaria. Por ejemplo, con variados modos de conectar los dispositivos entre sí: utilizando cables, sin necesidad de ellos (como por ejemplo en algunas linternas), empleando líneas conductoras como en las placas (tarjetas) impresas; con múltiples variantes de interruptores: modelos usados en el alumbrado y en diferentes equipos, relés electromagnéticos, transistores; así como con otros tipos de receptores diferentes a los resistores y bombillas. Para finalizar con el comentario de este punto, señalemos otro aspecto que tiene gran importancia al conectar la enseñanza de las ciencias con la tecnología y la vida diaria: la necesidad de relacionar a los alumnos con valores característicos de las magnitudes básicas estudiadas. En el caso de los circuitos eléctricos tales magnitudes son: intensidad de corriente, voltaje y potencia. Análisis del objeto de estudio desde la perspectiva de los conceptos de sistema y cambio. Como señalamos al comenzar el apartado, suponemos que los alumnos están relacionados con la idea de que todo en el universo está organizado en forma de sistemas y que en ellos tienen lugar cambios. No es difícil considerar los circuitos eléctricos desde esta perspectiva. Ya en los más simples puede verse que representan una unidad, formada por un conjunto de elementos estrechamente vinculados entre sí: fuente, receptores, dispositivos de transmisión y dispositivos de control. Cada uno de estos elementos puede ser considerado, a su vez, como un sistema, por lo que la conexión de todos ellos entre sí constituye uno de mayor complejidad. Por otra parte, en las instalaciones eléctricas tienen lugar cambios, en particular transformaciones de energía: de determinadas formas en eléctrica y luego, en los receptores, de esta en otras formas. El examen de los circuitos desde la perspectiva anterior es útil en un doble sentido. Por una parte, porque contribuye, como hemos señalado, a formar en los estudiantes la unidad que representan la ciencia, la tecnología y otras ramas de la cultura, pero por otra, porque puede ayudarles a interpretar múltiples situaciones concretas. En efecto, diversas investigaciones han mostrado, que una de las principales causas de las dificultades confrontadas por los estudiantes –tanto de secundaria como de universidad- al analizar los circuitos, es, precisamente, que no utilizan un razonamiento sistémico (Salinas, Cudmani y Pesa 1996), sino, por el contrario, localizado en cierta parte (Manrique, Varela y Favieres 1989, Pontes y De Pro 2001). No tienen en cuenta que los cambios ocurridos en una parte, generalmente

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afectan a todo el sistema. No obstante, si aspiramos a relacionar la enseñanza de las ciencias con la tecnología y la vida moderna, entonces no basta con interpretar lo que sucede en un circuito al variar el voltaje, añadir o suprimir bombillas y resistores, etc., se requiere ir más allá y examinar sistemas que cumplan determinadas funciones, que satisfagan ciertas necesidades. Desde esta perspectiva, también es importante considerar los conceptos de entrada (input), salida (output) y control. Atención a tres aspectos básicos en el funcionamiento de los sistemas: entrada, salida y control. No estamos sugiriendo que los conceptos de entrada, salida y control se introduzcan por primera vez durante el estudio de los circuitos eléctricos, ello puede haberse hecho en otros momentos, o en el curso de tecnología, pero sí nos parece importante que sean utilizados en este tema. Los alumnos deben advertir que, a diferencia de los sistemas inanimados (átomos, moléculas, sistema solar, galaxias…), los creados por el hombre están concebidos para satisfacer determinadas necesidades y deseos, cumplen ciertas funciones. Conviene recordar que en el caso de los sistemas vivos y de los subsistemas que los integran, también se habla de las funciones que realizan, las cuales están igualmente vinculadas a la satisfacción de ciertas necesidades. De este modo, el funcionamiento de los sistemas, tanto vivos como diseñados por el hombre, consiste en procesos y transformaciones, es decir, cambios, pero que responden a determinadas necesidades o deseos. Así, se habla del funcionamiento de los sistemas digestivo, respiratorio, circulatorio…; del funcionamiento de la plancha eléctrica, el televisor, la computadora…; del funcionamiento de cierto “software”, de determinados sistemas de transportación, comunicación; etc. Después de reflexionar sobre cuestiones como las anteriores, pueden puntualizarse tres aspectos que casi siempre distinguen el funcionamiento de los sistemas: entrada (materia prima, combustible, señal eléctrica...), salida, o resultado del funcionamiento del sistema (elevación de temperatura, luz, movimiento, cierto producto…), y control. Utilicemos otra vez como ejemplo simple, el caso de la linterna: la entrada puede considerarse la energía eléctrica proporcionada por las pilas; la salida, la luz que emite la bombilla y el control, el encendido y apagado que realizamos mediante el interruptor. El control desempeña un importantísimo papel en el funcionamiento de los sistemas. Puede ser simplemente de orden o mando, como en los interruptores habituales (encendido, apagado); de protección, como en el caso de los fusibles (si la corriente es superior a determinado valor permitido, el circuito se abre); pero su forma más avanzada es la regulación. Ella es esencial para el funcionamiento correcto tanto de los sistemas vivos (contracción o dilatación de la pupila en dependencia de la cantidad de luz que llega al ojo, sudoración a partir de determinada temperatura del medio…), como de la inmensa mayoría de los sistemas tecnológicos con que nos relacionamos cotidianamente (olla de presión, plancha eléctrica, aire acondicionado, computadora…). En una plancha eléctrica, por ejemplo, la entrada es la energía eléctrica, la salida la elevación de temperatura, y el dispositivo de control un termostato. La función del termostato es mantener la temperatura de la plancha cercana a cierto valor: cuando la temperatura alcanza determinado valor, el termostato desconecta la entrada y luego, al descender la temperatura

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hasta cierto nivel, la conecta nuevamente. En este caso la regulación tiene lugar mediante una de las vías más importantes, la retroalimentación (la información de la salida es utilizada para modificar la entrada, con lo cual se regula la propia salida). Los conceptos de entrada, salida y control, contribuyen a conectar el tema de los circuitos eléctricos con otros temas de ciencia y tecnología y con la vida práctica, pero además, ayudan a comprender el funcionamiento de sistemas complejos, al considerarlos como varios sistemas simples acoplados entre sí. Interpretación del funcionamiento de sistemas complejos como el de varios sistemas simples acoplados entre sí. Hemos señalado ya, que para lograr que los alumnos relacionen el tema de los circuitos eléctricos con la tecnología y la vida moderna se requiere no solo interpretar qué ocurre en ellos al modificar voltajes y resistencias, sino además, examinar los dispositivos que los integran desde la óptica de las funciones que desempeñan. El relé electromagnético es un ejemplo de dispositivo simple, que cumple importantes funciones en la tecnología y la vida práctica y que, por tanto, pudiera ser analizado durante el estudio de los circuitos eléctricos en las clases de ciencia. En particular, él permite acoplar dos o más circuitos, dando lugar a un sistema de mayor complejidad. En el circuito del electroimán, la entrada es la corriente eléctrica producida, digamos, al cerrar un interruptor, y la salida, la acción del electroimán sobre los contactos del relé. Esta salida puede ser considerada, a su vez, como la entrada del segundo circuito, cuya salida será, por ejemplo, el encendido de una bombilla, el funcionamiento de un motor, etc. El relé hace posible así accionar un circuito de gran potencia por medio de otro de pequeña potencia. El transistor es otro de los dispositivos mediante el cual se acoplan dos o más circuitos y que, como ya hemos sugerido, también debe ser considerado en el curso de ciencias. En niveles elementales, por supuesto, no se trata de estudiarlo desde el punto de vista electrónico, pero sí de examinar sus funciones principales: interruptor, amplificador, control. Un caso de particular interés en el que se aprecian las funciones mencionadas del transistor, es el de circuitos diseñados para detectar, mediante sensores, determinado nivel de alguna magnitud física (intensidad luminosa, temperatura, intensidad sonora, humedad…) (véase, por ejemplo, Levinson et al 1997; Valdés, Valdés y Clavelo 1998). Semejante circuito puede ser interpretado, básicamente, como el acoplamiento de otros tres más simples: uno, en que el sensor dado se conecta en serie con un resistor, para dar lugar así a un “divisor de voltaje”; otro, formado por el circuito base-emisor del transistor y el tercero, constituido por el circuito colector-emisor, en el cual es posible intercalar diferentes dispositivos: una bombilla, un zumbador, determinado puerto de un ordenador, etc. La entrada es el cambio en el nivel de la magnitud física considerada y la salida, en dependencia del dispositivo intercalado, el encendido de la lámpara, el sonido del zumbador, un cambio en el valor del byte asociado al puerto del ordenador... La función de control del transistor -en este ejemplo mando- se pone de manifiesto en el hecho de que el sistema produce una salida únicamente para determinado nivel de la entrada. El trabajo de muchos años con estudiantes de bachillerato y primeros años de universidad (Valdés y Valdés 1994b; Valdés, Valdés y Clavelo 1998; Guisasola et al 1999) nos ha confirmado las ventajas de analizar los sistemas, en particular los eléctricos, poniendo énfasis

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en las funciones que desempeñan, en los conceptos de entrada, salida y control; así como la conveniencia de interpretar el funcionamiento de sistemas relativamente complejos, considerándolos como varios sistemas simples acoplados entre sí. REFERENCIAS ACEVEDO, J. A. (1995). Educación tecnológica desde una perspectiva CTS. Una breve revisión del tema. Alambique, 3, pp. 75-84. ACEVEDO, J. A. (1998). Análisis de algunos criterios para diferenciar entre ciencia y tecnología. Enseñanza de las Ciencias, 16(3), 409-420. AZCONA R., ETXANIZ M., GUISASOLA J. y MUJIKA E. (1997). Ciencias de la Naturaleza ESO 3 (Erein: San Sebastián) BARNETT M. (1995). Literacy, Technology and ‘Technological Literacy’. International Journal of Technology and Design Education, 5 (2), 119-137. BYBEE R. (2000). Achieving Technological Literacy: A National Imperative. The Technology Teacher. Sept., 2000, 23-28. BRICKHOUSE N., STANLEY W., WHITSON J. (1993). Practical Reasoning and Science Education: Implications for Theory and Practice. Science & Education, 2, 363-365. CAJAS F., 1998. Using out-of-school experience in science lessons: an imposible task? International Journal of Science Education, 20(5), 623-625. CAJAS F. (1999). Public Understanding of Science: Using technology to Enhance School Science in Everyday Life. International Journal of Science Education, 21(7), 765-773. CAJAS F. (2001). Alfabetización científica y tecnológica: la transposición didáctica del conocimiento tecnológico. Enseñanza de las Ciencias, 19 (2), 243-254. DARWIN CH. (1993). Autobiografía. (Alianza, S. A.: Madrid), p. 66. DE VRIES M. (1996). Technology Education: Beyond the “Technology is Applied Science” Paradigm (Guest Article). Journal of Technology Education, 8(1), 7-15. DE VRIES M. y TAMIR A. (1997). Preface. International Journal of Technology and Design Education, 7, 1-2. DEL CARMEN L. (2001). Los materiales de desarrollo curricular: un cambio imprescindible. Investigación en la Escuela, 40, 51-56. E.S.E.R.A. (2001). Science Education Research in the Knowledge Based Society, en Psillos D. et al. (Editores) Proceedings of the Third International Conference vol. I y II, Thessaloniki, Greece. FERNÁNDEZ I., GIL D., VILCHES A. y VALDES P. (2002). La superación de las visiones deformadas de la ciencia y la tecnología: un requisito esencial para la renovación de la educación científica, La Habana: Edit. Academia (Pendiente de publicación). FURIÓ C. y VILCHES A. (1997). Las actitudes del alumnado hacia las ciencias y las relaciones ciencia, tecnología y Sociedad, en L. Del Carmen (Coordinador) La Enseñanza y aprendizaje de las ciencias de la naturaleza en la educación secundaria (I.C.E.-Horsori: Barcelona). GONZALO R., RODRIGO E. y LÓPEZ A. (1999). Tecnología 3. (Anaya: Madrid). GABEL D. L. (Editor) (1994). Handbook of Research on Science Teaching and Learnig (Macmillan Pub. Co.: New York). GARDNER P. (1994). Representations of the relationship between Science and Technology in the curriculum. Studies in Science Education, 24, 1-28. GARDNER P. (1997). The Roots of Technology and Science: A Philosophical and Historical View. International Journal of Technology and Design Education, 7, 13-20. GARDNER P. (1999). The representation of science-technology relationships in Canadian physics textbooks. International Journal of Science Education, 21(3), 329-347.

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LA EVALUACIÓN EN LA ENSEÑANZA / APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS CRUZ, A.1, GIL, D.2 y VALDÉS, P.3 1 Ministerio de Educación. Cuba. 2 Departamento de Didáctica de las Ciencias. Universitat de València. 3 Departamento de Física. Instituto Superior Pedagógico “Enrique J. Varona”, Cuba.

INTRODUCCIÓN En los últimos años hemos asistido -como hemos intentado mostrar en el primer capítulo a un importante desarrollo de la innovación en la enseñanza de las ciencias apoyada en numerosas investigaciones. Sin embargo, no siempre estos avances se han transferido a la práctica docente, a pesar de los esfuerzos realizados en este sentido. Este resultado ha puesto en evidencia el fracaso de los intentos de transformaciones puntuales (ya sea de las prácticas, de los problemas, etc) sin afectar el proceso de enseñanza/aprendizaje en su totalidad. La investigación didáctica ha puesto de relieve que un modelo de enseñanza es algo más que un conjunto de elementos dispersos e intercambiables: posee una cierta coherencia y cada uno de sus elementos viene apoyado por los restantes (Viennot 1989, Gil 1991). La idea vaga de "enseñanza tradicional" debe dejar paso, pues, a la comprensión del cuerpo de conocimientos que subyace a dicha enseñanza. Y la transformación efectiva de este cuerpo de conocimientos exige superar los planteamientos puntuales, elaborar un nuevo modelo que integre coherentemente todos y cada uno de los aspectos del proceso de enseñanza/ aprendizaje. Muy en particular, se ha comprendido que las innovaciones en el currículo no pueden darse por consolidadas si no se reflejan en transformaciones similares en la eva-luación (Linn 1987). En efecto, poco importan las innovaciones introducidas o los objeti-vos enunciados: si la evaluación continúa consistiendo en pruebas terminales para constatar el grado de asimilación de algunos conocimientos conceptuales, en ello residirá el verda-dero objetivo asignado por los alumnos al aprendizaje. La necesidad de innovaciones en la evaluación es particularmente necesaria, porque todo parece indicar que ella es uno de los puntos donde más "chirría" el proceso de ense-ñanza/aprendizaje de las ciencias, o, si se prefiere, donde más claramente se manifiestan sus insuficiencias. En particular, es quizás el aspecto que establece una línea de confrontación más clara entre profesores y alumnos, contribuyendo a distorsionar el clima del aula. Es también uno de los dominios en el que las ideas y comportamientos docentes "de sentido común", expresión de "lo que siempre se ha hecho", se muestran más persistentes (Gil et al 1991). El replanteamiento de la evaluación exige, en primer lugar, el cuestionamiento de estas concepciones, que actuan como un auténtico obstáculo.

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1. CONCEPCIONES DOCENTES ESPONTÁNEAS SOBRE LA EVALUACIÓN Es preciso indicar, ante todo, que si bien las concepciones docentes espontáneas consti-tuyen un serio obstáculo a la renovación de la enseñanza de las ciencias, puesto que res-ponden a experiencias reiteradas y se adquieren de forma no reflexiva como algo natural, obvio, "de sentido común", escapando así a la crítica, dichas concepciones no representan un obstáculo de difícil superación, no son, en general, creencias y comportamientos muy arraigados, sino consecuencia de la falta de ocasiones para la reflexión explícita, para el análisis crítico. En realidad, basta que se favorezca una reflexión "descondicionada", es decir, un trabajo colectivo de análisis crítico de las mismas, tomándolas como hipótesis y no como evidencias, para que se produzca un serio cuestionamiento de muchas de ellas. Así, una petición explícita a equipos de profesores en activo y a estudiantes que se forman como maestros, para que procedan al análisis crítico de las concepciones habituales sobre la evaluación, se traducen en el cuestionamiento de ideas como las siguientes: -Resulta relativamente fácil evaluar el aprendizaje de las ciencias con objetividad y precisión, debido a la naturaleza misma de los conocimientos que esta implica. -La evaluación del aprendizaje de las ciencias debe centrarse en el conocimiento de conceptos y leyes y en las habilidades para la resolución de ejercicios. -El fracaso de un porcentaje significativo de los estudiantes es inevitable en materias difíci-les, como la física o las matemáticas, que no están al alcance de todo el mundo. En consecuencia, una prueba bien diseñada deberá poner de manifiesto el fracaso de un porcentaje importante de estudiantes, permitiendo discriminar entre "buenos" y "malos". -El fracaso de un porcentaje elevado de estudiantes en las pruebas no es imputable a la di-dáctica empleada, sino responsabilidad de los estudiantes, del nivel de enseñanza prece-dente, etc. -La función esencial de la evaluación es constatar si los estudiantes poseen determinados conocimientos y habilidades, asignándoles una puntuación que sirva de base objetiva para las promociones y selecciones. En consecuencia, las formas principales de evaluación son las Pruebas Parciales y los Exámenes Finales. Analizaremos ahora brevemente estas ideas, intentando mostrar que, al igual que sucede con las preconcepciones de los estudiantes, ellas no constituyen ideas inconexas, sino que responden a determinada concepción global de la evaluación y, en definitiva, del proceso de enseñanza/aprendizaje. La idea de que las ciencias resultan fáciles de evaluar con objetividad y precisión ha sido seriamente cuestionada por estudios (López et al 1983) que muestran cómo un mismo ejercicio recibe puntuaciones muy diferentes cuando es calificado por distintos profesores y también cuando es calificado por los mismos profesores en momentos diferentes (con un intervalo de, p.e., tres meses). Pero mayor importancia aún, desde el punto de vista del

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cuestionamiento de la supuesta objetividad de la evaluación, tienen los estudios que han puesto de manifiesto la influencia de las expectativas y prejuicios de los profesores en las calificaciones que otorgan a los estudiantes. Podemos citar a este respecto (véase Alonso, Gil y Martínez-Torregrosa, 1992a) investigaciones que muestran cómo, al ser evaluadas en un examen características como nivel, precisión científica, capacidad para proseguir estudios científicos, etc. dichas características reciben, en general, calificaciones más altas cuando el examen se atribuye a un alumno que cuando se atribuye a una alumna; o investigaciones que revelan el "efecto Pigmalión", que se traduce en valoraciones neta-mente más altas de aquellos ejercicios que se suponen realizados por estudiantes "brillantes". Como vemos, estos resultados cuestionan la supuesta objetividad y precisión de la eva-luación en un doble sentido: por una parte, muestran hasta qué punto las valoraciones habi-tuales están sometidas a amplios márgenes de incertidumbre y, por otra, hacen ver que la evaluación puede constituir un instrumento que afecte muy decisivamente a aquello que se pretende medir; dicho de otro modo, los profesores no sólo somos poco objetivos al calificar, dando, p.e., puntuaciones más bajas a ejercicios realizados por estudiantes que suponemos "mediocres", sino que las expectativas que dan lugar a estas imprecisiones pueden terminar convirtiéndose en realidad: los estudiantes reiteradamente considerados mediocres acabarán teniendo logros inferiores y actitudes más negativas hacia el aprendizaje. La evaluación resulta ser así la expresión de unas expectativas, en gran medida subjetivas, que pueden tener gran influencia sobre los estudiantes y el proceso de enseñanza/aprendizaje en su conjunto. En el marco de la concepción habitual de la enseñanza de las ciencias, basada en la transmisión de conocimientos ya elaborados y su aplicación a la resolución de ejercicios cerrados (véase, p.e., Bullejos 1983), cabe esperar una evaluación limitada en ese mismo sentido, es decir, centrada en los conocimientos conceptuales y en determinadas habilidades operativas. Ello supone, claro está, dejar a un lado la consideración de aspectos fudamentales del aprendizaje, tales como, los planteamientos cualitativos, necesariamente imprecisos, con que se abordan las situaciones problemáticas, la formulación de hipótesis, el diseño de experimentos, etc. Por otra parte, unos exámenes, tanto a nivel de aula como de ingreso a las universidades, con estas carencias, difícilmente puedan inducir a un aprendizaje significativo ni mucho menos a desarrollar -como con frecuencia se declara- la experiencia investigadora, creadora, de los estudiantes. Dichos exámenes ponen de manifiesto qué es a lo que realmente se concede importancia y, en consecuencia, aunque en las clases se hagan intentos por transformar la enseñanza introduciendo actividades que sean más formativas que la simple aplicación de conocimientos a la resolución de ejercicios, si lo que se evalúa continúa siendo sólo esto último, los estudiantes terminarán por ignorar el resto. Las ideas acerca del fracaso de los estudiantes suponen que sólo una parte de ellos está capacitada para aprender materias científicas y que, por tanto, una buena prueba debe te-ner un alto poder discriminatorio. Esta postura está bastante generalizada y es la razón de que un profesor de física o matemáticas que apruebe a la mayoría de sus alumnos generalmente no sea considerado "serio". Por otra parte, este conformismo-determinismo es característico no sólo para los profesores en activo y en formación, sino lo que todavía es

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más notable, también aparace, y muy acusadamente, en los propios estudiantes (Alonso, Gil y Martínez-Torregrosa 1992a), mostrando cómo las concepciones del profesorado acaban trasladándose a estos últimos. La idea de que la didáctica empleada no tiene responsabilidad en el fracaso de los es-tudiantes, guarda estrecha relación con la anteriormente analizada ("al fin y al cabo, se afirma, otros alumnos, con la misma enseñanza, adquieren una sólida formación") y fre-cuentemente se manifiesta atribuyendo la responsabilidad de este fracaso a los niveles de educación precedentes. En particular, esta postura es defendida en las universidades, adu-ciendo a los decepcionantes resultados que suelen obtenerse en las "pruebas diagnóstico" que habitualmente se llevan a cabo en el primer año de las carreras, las cuales recogen los aspectos fundamentales que los estudiantes debieran conocer. Pero si semejantes pruebas se aplicaran también a los estudiantes de años superiores, quizás los resultados obtenidos ha-rían cambiar de opinión. Así, una investigación realizada al efecto con una muestra de estudiantes españoles de la carrera de Química (Alonso, Gil y Martínez-Torregosa 1992a), muestra la gran similitud entre los resultados obtenidos en una misma prueba diagnóstico cuando fue aplicada en el 1o y 2o años, poniendo de este modo en cuestión la tesis simplista que sólo responsabiliza con las dificultades a la enseñanza precedente. En nuestra opinión, la baja retención de los conocimientos y procedimientos estudiados en niveles precedentes, se explica debido tanto a lo que se ha denominado "leyes del olvido" (Kempa 1991), cuanto, sobre todo, a que las estrategias de enseñanza empleadas se basan en el predominio de un aprendizaje memorístico, repetitivo, sobre el significativo. Estos factores, por otra parte, no son exclusivos de determinado nivel de la Educación, están presentes en todos ellos, desde el primario hasta el universitario, con la particularidad de que muchos de los egresados de éste último son luego profesores en los niveles precedentes. En consecuencia, la posición de achacar continuamente la responsabilidad del fracaso de los estudiantes al nivel precedente resulta insostenible. La tesis de que la función esencial de la evaluación consiste en constatar los conocim-ientos y habilidades que poseen los estudiantes, es coherente con la concepción del proceso de aprendizaje de las ciencias como transmisión de conocimientos ya preparados y la aplicación de éstos a la resolución de ejercicios cerrados. Por otra parte, dicha tesis y el hecho de que la constatación del "aprovechamiento" de los estudiantes sirve de base para promociones y selecciones, subyace de algún modo en todas las ideas anteriormente analizadas y, al propio tiempo, condiciona las formas de evaluación que utilizan los profesores en la práctica de la enseñanza. En efecto, las investigaciones muestran (Alonso, Gil y Martínez-Torregosa 1992a y 1992b) que cuando se solicita a profesores de física y química que describan las evaluacio-nes que realizan en sus clases, sólo un porcentaje insignificante menciona acciones de eva-luación con el propósito de incidir en aspectos tales como, el proceso de aprendizaje, el funcionamiento de la clase, el papel del profesor, etc. Por otra parte, en estas investigacio-nes se ha constatado que los exámenes que habitualmente se realizan no incluyen activida-des de autoregulación, es decir, actividades que remitan a otras realizadas anteriormente por los estudiantes (por ejemplo, apartados anteriores de la tarea propuesta), con el fin de hacerles plenamente conscientes de su avance; en los exámenes tampoco se prevé la

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posibilidad de que el profesor aporte retroalimentación mientras los estudiantes realizan las actividades. La consideración de tales aspectos sería un indicador inequívoco de que la evaluación se está utilizando para incidir en el aprendizaje, pero la ausencia de dichos aspectos nos remite, en cambio, a la idea del profesor como "juez objetivo y neutral", que debe evitar proporcionar durante las pruebas cualquier tipo de ayuda, nada que permita al estudiante saber si va o no en la buena dirección. Este enfoque de la evaluación que la reduce a un mero instrumento de constatación, en lugar de ver en ella un eficaz medio de aprendizaje de los estudiantes y de mejora de la en-señanza, tiene, por supuesto, serias implicaciones para la calidad del proceso de ense-ñanza/aprendizaje y para sus resultados. Conviene por tanto examinar detenidamente y desde la perspectiva de la concepción que hemos desarrollado en el capítulo Tendencias actuales en la enseñanza/aprendizaje de las ciencias, cuáles podrían ser las funciones de la evaluación. 2. FUNCIONES DE LA EVALUACIÓN DESDE LA PERSPECTIVA DEL APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS COMO INVESTIGACIÓN DIRIGIDA. Desde una concepción del aprendizaje de las ciencias como actividad de investigación dirigida, es palpable la dificultad para ver la funcionalidad de una evaluación que está desti-nada a la mera constatación terminal y objetiva de ciertos conocimientos y habilidades ope-rativas. Un aprendizaje como investigación, que pretenda tener en cuenta las estrategias del trabajo científico, requiere un tipo de evaluación que rompa con las concepciones espontá-neas anteriormente analizadas y, muy especialmente, con la idea del profesor como juez neutral y externo del aprendizaje de sus alumnos. En este contexto, como formador de in-vestigadores novatos, el profesor no puede desentenderse de los resultados obtenidos por sus alumnos, sino que ha de corresponsabilizarse con ellos y, particularmente al pensar en la evaluación, su pregunta ha de dejar de ser "quién merece una evaluación positiva y quién no" para convertirse en "qué ayudas precisa cada cual para seguir avanzando en el proceso de aprendizaje". Para ello son necesarios un seguimiento atento y una retroalimentación constante, que reoriente e impulse la actividad de los estudiantes. Eso es lo que ocurre en los equipos de investigación que funcionan correctamente y eso es lo que tiene sentido también, en nuestra opinión, en una situación de aprendizaje creativo, orientada a la inves-tigación. Los estudiantes han de poder cotejar sus producciones con las de otros equipos y -a través del profesor/director de investigaciones- con las obtenidas por la comunidad cien-tífica; y han de ver valorado su trabajo y recibir la ayuda necesaria para seguir avanzando, o para rectificar si es necesario. Este tipo de evaluación "formativa" es consustancial a cualquier tarea que tenga aspira-ción ciéntífica y debe formar parte también, por tanto, del proceso de ense-ñanza/aprendizaje de las ciencias. Se trata, en definitiva, de concebir y utilizar la evaluación como instrumento para (Ausubel, Novak y Hanesian 1983) favorecer el aprendizaje y, al propio tiempo, suministrar información al profesor que le permita mejorar la enseñanza y ajustar el currículo a las posibilidades e intereses cognoscitivos de los estudiantes. A continuación intentaremos profundizar en estos aspectos, centrado la atención principal en la función de la evaluación como instrumento de aprendizaje. Cabe, pues, preguntarse:

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¿Cuáles habrían de ser las características de la evaluación para que se convierta en un instrumento de aprendizaje? 1. En primer lugar, ha de ser percibida como ayuda real y generadora de expectativas positivas. Esta es una primera característica que debe poseer la evaluación para desempeñar un papel orientador e impulsor del trabajo de los estudiantes. El profesor ha de lograr transmitir su interés por el progreso de los alumnos y su convencimiento de que un trabajo adecuado terminará produciendo los logros deseados, incluso si inicialmente aparecen difi-cultades. Se precisa así de un esfuerzo especial para dar a los alumnos la seguridad de que pueden llegar a hacer bien las cosas. En este sentido resulta necesario una cuidadosa plani-ficación de los inicios del curso, comenzar con un ritmo pausado, revisando detenidamente los pre-requisitos (para que no se conviertan, como a menudo ocurre, en obstáculo), plan-teando tareas relativamente simples, etc. Es preciso ser conscientes de que unos primeros resultados negativos, no sólo suelen generar expectativas desfavorables en muchos profeso-res, que "condenan" literalmente a los estudiantes implicados, sino que para estos mismos estudiantes dichos resultados constituyen un refuerzo negativo que les induce a abandonar sus esfuerzos y a adoptar una actitud de rechazo hacia la asignatura. Por consiguiente, hay que evitar esto empleando todo tipo de ayuda, comenzando con la manifestación explícita y convencida de que los resultados "negativos" no son tales, sino que sirven para detectar las insuficiencias a superar, siguiendo con sobreenseñanza, trabajo con otros compañeros, etc, y terminando con la realización de nuevas pruebas que muestren los progresos conseguidos. Algunos profesores pueden pensar que tal proceder se traduce en pérdidas de tiempo que perjudicarán a los estudiantes bien preparados, cuyo derecho a aprender no debe ser igno-rado. Pero, en realidad, lo que sucede es todo lo contrario: esta aparente pérdida de tiempo inicial permite romper con la rémora que luego supondría a lo largo del curso, la existencia de un núcleo importante de alumnos que "no siguen" al resto. En realidad, lo que se produ-ce es un progreso global, favorable también para los alumnos mejor preparados. Todo esto, por supuesto, debe ser explicitado, para evitar inquietudes y tensiones innecesarias y transmitir, en definitiva, expectativas positivas a todos los alumnos. 2. En segundo lugar, la evaluación ha de tomar en consideración los objetivos funda-mentales del proceso de enseñanza/aprendizaje y extenderse a todos sus aspectos (conceptuales, metodológicos y actitudinales), superando el habitual reduccionismo que consiste en evaluar sólo aquello que permita una medida más fácil y rápida: la rememora-ción repetitiva de los "conocimientos teóricos" y su aplicación igualmente repetitiva a ejer-cicios de lápiz y papel. Se trata de ajustar la evaluación -es decir, el seguimiento y la re-troalimentación- a las finalidades y prioridades establecidas para el aprendizaje de las cien-cias. Sin caer en taxonomías muy pormenorizadas de objetivos operativos -expresión de orientaciones conductistas hoy claramente en retroceso-, es necesario tener presente los grandes objetivos de la educación científica de los estudiantes (formación de una concep-ción científica del mundo; preparación científico-técnológica; desarrollo de su experiencia investigadora, creadora; formación de una actitud positiva hacia la ciencia y su papel en la sociedad...) y los obstáculos a superar para hacer posible los cambios conceptuales, meto-dológicos y actitudinales que esa educación entraña. La evaluación se ajusta así a unos cri-terios explícitos de logros a alcanzar por los estudiantes, al contrario de lo que ocurre

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cuando la finalidad es distribuir a éstos en categorías prefijadas de antemano (basada en la comparación de los resultados de las comprobaciones para establecer los "mejores", los "peores" y el "término medio") a la que, como ya hemos señalado, habitualmente se ajusta, más o menos conscientemente, gran parte del profesorado. Las ventajas que tiene la evaluación basada en criterios de aprendizajes a lograr, sobre la evaluación atendiendo a una distribuición de los estudiantes prefijada de antemano han sido señaladas por diversos autores (Satterly y Swann 1988): -Al establecer criterios de actuación específicos y explícitos se facilita una fijación de objetivos mucho más clara para los estudiantes y para los profesores. -La comparación del trabajo de los estudiantes con criterios específicos permite un me-jor diagnóstico de sus dificultades. -El dominar un criterio estimula el aprendizaje por sí mismo y anima a los estudiantes a "competir" contra sus propias actuaciones anteriores, en vez de hacerlo contra otros estu-diantes en un proceso en el que determinado porciento está condenado a obtener puntuacio-nes por debajo de la media. -La evaluación referida a criterios permite reconocer los progresos de todos, no sólo los de unos pocos estudiantes afortunados. Por otra parte, es preciso no olvidar, a la hora de fijar los criterios mencionados, que sólo aquello que es evaluado, reiteramos, es percibido por los estudiantes como realmente importante. Es necesario, además, ampliar la evaluación más allá de lo que supone la actividad individual de los estudiantes: la evaluación de aspectos como el clima de la clase, el funcionamiento de los pequeños grupos, las intervenciones del profesor, etc, contribuye a romper con la concepción de la evaluación como simple enjuiciamiento de los estudiantes y a hacer sentir que realmente se trata del seguimiento de una tarea colectiva para incidir positivamente en la misma. A este respecto, señalemos que la aceptación por los estudiantes de la evaluación como algo necesario para alcanzar los objetivos asumidos, se ve favorecida si se comienza eva-luando aspectos distintos de la actividad individual (funcionamiento de los pequeños gru-pos, intervenciones del profesor, etc), si se valora todo aquello que hacen (desde un poster confeccionado en equipo al cuaderno personal de clase...), además de los resultados de las pruebas, y si los estudiantes participan en la regulación de su propio proceso de aprendizaje (Baird 1986, Linn 1987), dándoles oportunidad de reconocer y valorar sus avances, de rec-tificar sus ideas iniciales, de aceptar los errores en el proceso de construcción de conocimientos como inivitables. Ello no quiere decir -como a veces temen algunos profesores- que se dé menos importancia a los conocimientos y habilidades que cada alumno ha de adquirir: por el contrario, se trata de favorecer al máximo dicha adquisición; se evalúan aspectos como el clima del aula o el funcionamiento de los pequeños grupos, no para esconder -tras una nebulosa valoración global- lo que cada estudiante ha logrado aprender, sino para favorecer el progreso de todos y cada uno de ellos, que han de tener ocasión, por supuesto, de percibir su avance personal.

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3. La evaluación ha de dejar de ser una evaluación basada sólo en pruebas parciales y exámenes finales y realizarse, en cambio, durante todo el proceso de ense-ñanza/aprendizaje. Si aceptamos que la cuestión esencial no es averiguar quiénes son capa-ces de hacer las cosas bien y quiénes no, sino lograr que la gran mayoría consiga hacerlas bien, es decir, si aceptamos que el papel fundamental de la evaluación es incidir positiva-mente en el proceso de aprendizaje, es preciso concluir que ha de tratarse de una evaluación a lo largo de todo el proceso y no de valoraciones terminales. Ello no supone, como a menudo se ha interpretado, simplemente parcializar la evaluación realizando pruebas tras períodos más breves de aprendizaje con el fin de obtener una nota por acumulación (Satterly y Swann 1988), sino, insistimos, integrar las actividades evaluadoras a lo largo del proceso para incidir positivamente en él, proporcionando la retroalimentación adecuada y adoptando las medidas correctoras necesarias (Colombo, Pesa y Salinas 1986). Es cierto que realizar cinco pruebas, aunque tengan un carácter terminal -tras la enseñanza de un determinado dominio- es preferible que una sola al final del curso, al menos habrán contribuido a impulsar un estudio más regular evitando que se "pierdan" todavía más es-tudiantes; pero su incidencia en el aprendizaje sigue siendo aún insuficiente. Ello acentúa, además, la impresión de que no se estudian las cosas para adquirir unos conocimientos útiles e interesantes, sino para pasar unas pruebas. Es importante a este respecto ser conscientes de las leyes del olvido y planificar revisiones/profundizaciones de aquello que se considere realmente importante, para que los estudiantes afiancen dichos conocimientos, aunque esto obligue, claro está, a reducir el currículo eliminando aspectos que, de todas formas, serían mal aprendidos y olvidados muy rápidamente. Una vez examinada la función de la evaluación como instrumento para facilitar el aprendizaje, es preciso destacar también su papel como un instrumento para mejorar la enseñanza. En efecto, las disfunciones en el proceso de enseñanza/aprendizaje no pueden atribuirse exclusivamente a dificultades de los estudiantes y resultará difícil que éstos no vean en la evaluación un ejercicio de poder irracional, si sólo se cuestiona su actividad. Si realmente se pretende hacer de la evaluación un instrumento de seguimiento y mejora del proceso de enseñanza/aprendizaje en su totalidad, es necesrio no olvidar que se trata de una actividad colectiva, de un proceso en el que el papel del profesor y el funcionamiento del centro constituyen factores determinantes. La evaluación ha de permitir, pues, incidir en los comportamientos y actitudes del profesorado. Ello supone que los estudiantes tengan la ocasión de discutir aspectos como el ritmo que el profesor le imprime al trabajo, la manera de dirigirse a ellos, etc., lo que, por otra parte, contribuye a que acepten mucho mejor la necesidad de la evaluación, al aparecer como instrumento de mejora de una actividad que es realmente colectiva. Conviene además recordar, que la idea de un aprendizaje de las ciencias como investi-gación dirigida, es solidaria de la concreción del currículo en programas de actividades a través de los cuales los alumnos puedan construir conocimientos y adquirir destrezas y acti-tudes. Nada garantiza de antemano, sin embargo, que las actividades diseñadas sean ade-cuadas y conduzcan a los resultados previstos. Será necesario, pues, que la evaluación se extienda a los estos programas de actividades, implicando así a los equipos de profesores en una tarea de revisión permanente del currículo que adquiere las características de una in-vestigación.

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Nos detendremos ahora a considerar las formas concretas de evaluación para que se convierta realmente en un eficaz instrumento de aprendizaje. 3. FORMAS DE EVALUACIÓN COHERENTES CON UN MODELO DE APREN-DIZAJE DE LAS CIENCIAS COMO INVESTIGACIÓN. Cabe decir que una concepción del aprendizaje como la que hemos estado desarrollando, permite concebir entre las formas concretas de evaluación, ante todo, las propias actividades de aprendizaje realizadas por los diferentes equipos de trabajo durante la clase; ellas constituyen una ocasión para el seguimiento del trabajo de los estudiantes, la detección de las dificultades que se presentan, los progresos realizados, etc, etc. Es ésta una forma de evaluación extraordinariamente eficaz para incidir "sobre la marcha" en el proceso de aprendizaje, la cual se produce además en un contexto de trabajo colectivo, sin la interferencia de la ansiedad que produce una prueba. Esto no elimina, sin embargo, la necesidad de pruebas que posibiliten constatar el resultado de la acción educativa en cada uno de los estudiantes y obtener información para reorientar adecuadamente su aprendizaje. A tal efecto, consideramos muy conveniente la realización de frecuentes pruebas individuales de revisión de lo aprendido, basadas en algún aspecto clave de lo que se ha venido trabajando. Ello contribuye a: a) impulsar el trabajo diario y comunicar seguridad a los estudiantes en su propio es-fuerzo; b) dar información al profesor y a los estudiantes sobre los conocimientos que se poseen, sobre las deficiencias que se hayan producido -haciendo posible la incidencia inmediata sobre las mismas- y sobre los progresos realizados, contribuyendo así a crear expectativas positivas; c) reunir un número elevado de resultados de cada alumno, reduciendo así sensiblemente los juicios imprecisos, derivados de factores aleatorios, presentes en una valoración única. El contenido de estas pruebas y de toda la evaluación ha de remitir, claro está, a todos los aspectos -conceptuales, procedimentales y actitudinales- del aprendizaje de las ciencias, siendo necesario un esfuerzo particular para romper, como señalábamos en el apartado an-terior, con la habitual reducción de las evaluaciones a los aspectos conceptuales. Digamos, además, que conviene discutir inmediatamente los resultados de la actividad planteada, lo que permitirá conocer si el grupo está o no preparado para seguir adelante con posibilidades de éxito. Se favorece así, por otra parte, la participación de los estudiantes en la valoración de sus propios ejercicios, es decir, su autoregulación. Pese al interés y efectividad de estas pequeñas pruebas, los exámenes, o pruebas más ex-tensas, siguen siendo necesarios. Es cierto que el examen constituye a menudo un ins-trumento exclusivamente de calificación de los estudiantes, siendo, cuando esto ocurre, jus-tamente criticado por lo que ello supone de aleatoriedad en la nota, tensión bloqueadora de los estudiantes, etc; sin embargo, un examen, o si se prefiere un ejercicio integrador de lo aprendido, puede ser también ocasión para que el estudiante se enfrente con una tarea de cierta complejidad y ponga así en tensión todos sus conocimientos, intelecto y fuerza de

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voluntad para llevarla a cabo. En particular, un examen puede convertirse en ocasión privi-legiada de aprendizaje si: -Supone una revisión integradora de lo aprendido, incluyendo actividades coherentes con la construcción de conocimientos: análisis cualitativos de situaciones abiertas, plan-teamiento y fundamentación de hipótesis, diseño de experimentos, análisis de resultados experimentales, etc, etc. -Es devuelto corregido en breve tiempo y se discuten con los estudiantes: los posibles caminos de resolución de las diferentes actividades propuestas, los errores aparecidos, la persistencia de preconcepciones, etc. En tal caso, los estudiantes, con su examen delante, se mantienen muy atentos y participativos como nunca, convirtiéndose así estas sesiones en actividades de autorregulación muy eficaces. -Se solicita de los estudiantes que rehagan el examen en su casa con todo cuidado y vuelvan a entregarlo. Ello contribuye a afianzar lo aprendido, como puede constatarse en los días siguientes con la realización de pequeñas actividades sobre los aspectos que hubie-ran planteado mayores dificultades. -Las condiciones de realización del examen son compatibles con lo que supone una ac-tividad investigativa -que conlleva tentativas, rectificaciones, etc- y, en particular, que los estudiantes no se vean constreñidos por limitaciones de tiempo, que sólo son compatibles con la simple regurgitación de conocimientos memorizados. Insistimos en que los estudiantes han de ver debidamente evaluados todos sus produc-tos, colectivos e individuales -la construcción de un instrumento, sus apuntes en el cuaderno de clase, la elaboración de memorias, etc.- y no solamente los resultados de las purebas y exámenes. Así se incrementa la información disponible para valorar y orientar adecuada-mente su aprendizaje y se contribuye a que sientan reconocidos todos sus esfuerzos, con el consiguiente efecto motivador que ello implica. Hemos comenzado en este trabajo sometiendo a crítica las concepciones habituales acer-ca de la evaluación del proceso de enseñanza/aprendizaje de las ciencias. Vimos, en particular, que entre estas concepciones sobresale la de que evaluar es constatar los conocimientos y habilidades que poseen los estudiantes y que, además, ello puede hacerse con objetividad y precisión, en otras palabras, que evaluar suele interpretarse como sinónimo de medir o calificar. Hemos intentado romper, por otra parte, con esa identificación entre evaluación y constatación terminal o calificación, desarrollando una concepción de evaluación como un instrumento esencialmente de intervención en el currículo, la enseñanza y, muy especialmente, en el aprendizaje de los estudiantes. Cabe ahora, pues, preguntarse: si evaluar no es calificar ¿qué relación puede haber entre ambas actividades? o, más concretamente: ¿Qué forma de calificación puede derivarse de la propuesta de evaluación que hemos estado desarrollado? En el siguiente apartado intentaremos dar respuesta a esta pregunta. 4. EVALUAR NO ES CALIFICAR, PERO LA CALIFICACIÓN SIGUE SIENDO NECESARIA

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Desde las posiciones de una concepción del proceso de aprendizaje de las ciencias como actividad investigativa y, por tanto, compleja, multiforme, en que, además de determinados conocimientos y habilidades operativas, intervienen infinidad de otros elementos (disposición para formular preguntas, realizar análisis cualitativos, plantear hipótesis, dise-ñar experimentos, etc.), mucho más difíciles aún de medir con "objetividad" y "precisión", la respuesta general a la pregunta formulada no puede ser otra que: las mismas formas de calificación que se utilizan en situaciones similares a ésta. Y en efecto, en la investigación científica, cuyos rasgos principales, insistimos, aspiramos a reflejar en el proceso de ense-ñanza/aprendizaje, la calificación tiene un carácter cualitativo, de estimación de logros, y se apoya en una valoración global de los numerosos elementos que en ella intervienen. Por otra parte, debemos señalar, que en la propia esfera docente, junto a la calificación como medida "objetiva" y "precisa" de los conocimientos y habilidades que se poseen, es decir, como nota -por cierto expresada mediante un considerable número de cifras "significativas"-, coexiste la otra forma de calificación, basada en una apreciación cualita-tiva de los logros alcanzados. Así por ejemplo, en los grados iniciales de la escuela prima-ria, en la educación postgraduada y, hasta cierto punto en la educación universitaria, así como en la actividad profesoral a todos los niveles de enseñanza, se utilizan formas de ca-lificación en cierto modo coherentes con el concepto de evaluación que hemos desarrollado. Esto, lógicamente, conduce a la pregunta: ¿Por qué la forma de calificación en la Educación Media difiere de la utilizada en los niveles inferiores y superiores? Nuestra hipótesis a este respecto es que, es precisamente en este nivel de la Educación donde, por una parte, las características de la enseñanza por transmisión/recepción de conocimientos se manifiestan en su forma más aguda y, por otra parte, se hace más notoria la exigencia de discriminar entre "mejores" y "peores" estudiantes, con vista a promociones de grado y selectividades para el ingreso a los siguientes niveles de Educación. A continuación sintetizamos aquellas ideas en las que, en nuestra opinión, debe basarse una calificación que sea coherente con la concepción del aprendizaje como investigación: -Una calificación como estimación de los logros, como indicación del grado de consecución de éstos (cuya relevancia ha de llegar a estar clara para los propios estudiantes) -Una estimación que utilice categorías amplias y que se apoye en los elementos fundamen-tales que integran el aprendizaje como investigación, en correspondencia con las múltiples formas de evaluación consideradas. Cuantos más elementos (más actividades) podamos to-mar en consideración y cuanto más amplias sean las categorías, más fiables serán las esti-maciones. Por eso conviene suprimir las calificaciones numéricas expresadas con gran can-tidad de cifras "significativas". -Una evaluación continua (un seguimiento continuo y basado en numerosos elementos) ha de proporcionar una percepción, tanto al profesor como a los propios estudiantes, bastante ajustada del dominio alcanzado por éstos. Una calificación bien hecha supone que no haya discrepancias sensibles entre las valoraciones del profesor y las del propio estudiante (o la que puedan realizar sus compañeros).

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-Toda calificación es una categorización provisional y ha de ir acompañada, en caso nece-sario, de propuestas de actuación para su mejora (y de la comunicación de expectativas positivas en ese sentido). No es lo mismo, por supuesto, dar a un estudiante una valoración de "insuficiente" que escribirle (y explicarle) que ha de realizar progresos en tales y cuales aspectos para alcanzar una valoración global positiva, estimularle a realizar las tareas que le permitan lograrlo y realizar el seguimiento correspondiente. Una calificación que reuna las características anteriores se integra en una evaluación concebida como intervención para favorecer el aprendizaje. La plena interiorización de esta postura conduce al profesorado a una actitud de impulso, de transmisión de expectativas, lo que se traduce en mejores resultados y en calificaciones plenamente aceptadas. CONCLUSIÓN Terminamos, pues, estas reflexiones sobre la evaluación, que nos han permitido un replanteamiento de su función y formas habituales e integrarla coherentemente en el modelo de enseñanza/aprendizaje de las ciencias como investigación. Este modelo aparece así como resultado -y, a su vez, como motor- de experiencias innovadoras fundamentadas que se refuerzan mutuamente, conformando un cuerpo coherente de conocimientos. Se su-peran de este modo los planteamientos puntuales, ateóricos, que han caracterizado, a me-nudo, los intentos de innovación en la didáctica de las ciencias. Y parece abrirse la posibi-lidad de un desplazamiento efectivo del modelo de enseñanza por transmisión de conoci-mientos elaborados. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ALONSO, M., GIL, D. y MTNEZ-TORREGROSA, J., 1992a. Concepciones espontáneas de los profesores de ciencias sobre la evaluación. Obstáculos a superar y propuestas de replanteamiento, Revista de Enseñanza de la Física, 5(2), 18-38. ALONSO, M., GIL, D. y MTNEZ-TORREGROSA, J., 1992b. Los exámenes en la enseñanza por transmisión y en la enseñanza por investigación. Enseñanza de las Ciencias, 10(2), 127-138. AUSUBEL, D., NOVAK, J. y HANESIAN, H., 1983. Psicología Educativa. Un punto de vista conoscitivo (Trillas, 1990: México). BAIRD, J., R., 1986. Improving learning trough enhanced metacognition: A classroom study. European Journal of Science education, 8 (3), 263-282. BULLEJOS, J., 1983. Análisis de actividades en textos de Física y Química de 2º de BUP. Enseñanza de las Ciencias, 1 (3), 147-157. COLOMBO DE CUDMANI, L., PESA DE DANÓN, M. y SALINAS DE SANDOVAL, J., 1986. La realimen-tacion en la evaluación de un curso de laboratorio de Física. Enseñanza de las Ciencias, 4 (2), 122-128. GIL D., CARRASCOSA J., FURIÓ C. y MTNEZ-TORREGROSA J., 1991. La enseñanza de las ciencias en la educación secundaria. (Horsori: Barcelona). KEMPA R.F, 1991, Students' learning difficulties in science. Causes and possible remedies. Enseñanza de las ciencias, 9(2). LINN M., C., 1987. Establishing a research base for science education: challenges, trends and recommendations. Journal of Research in Science Teaching, 24 (3), 191-216. LOPEZ, N., LLOPIS, R., LLORENS, J., SALINAS, B. y SOLER, J, 1983. Análisis de dos modelos evaluativos referidos a la Química de COU y Selectividad. Enseñanza de las Ciencias, 1 (1), 21-25. SATTERLY, D. y SWAM, N., 1988. Los exámenes referidos al criterio y al concepto en ciencias: un nuevo sistema de evaluación, Enseñanza de las Ciencias, 6 (3), 278-284.

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Antologia - Pablo Valdes Castro

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