La modelización en la enseñanza de las ciencias naturales

Una propuesta de la construcción de modelos científicos para la escuela primaria
Bárbara Peisajovich

Vivimos en un mundo inundado de información científica y tecnológica que demanda ciudadanos alfabetizados en términos científicos y tecnológicos. Para lograr esta alfabetización con nuestros alumnos, los docentes debemos no sólo conocer los grandes núcleos conceptuales de la tecnología y las diferentes ramas de las ciencias naturales, sino también enseñar cómo se hace y se piensa la ciencia. Es decir, debemos enseñar los procedimientos y modos de conocer propios de la actividad científica no ya mediante su mera enunciación, sino llevando a cabo actividades que permitan que los alumnos pongan en práctica algunos de estos procedimientos.
La siguiente es una reflexión en torno a estas cuestiones y una propuesta de trabajo referida a uno de los procedimientos propios del quehacer científico: la elaboración de modelos.
¿Qué podemos esperar de la enseñanza de las ciencias en la escuela?
Primero, es preciso tener presente el hecho de que en la escuela no hacemos ciencia, sino que sólo podemos conocer la realidad al modo en el que los científicos lo hacen. Esto es, formar a los alumnos en los modos de hacer y pensar en términos científicos.
Esta tarea no es sencilla y demanda a los docentes diferentes tipos de saberes y destrezas que van desde los aspectos madurativos de nuestros alumnos, pasando por los grandes núcleos conceptuales de las diferentes disciplinas científicas, hasta los aspectos metodológicos de la actividad científica. Para abordar tamaña tarea es preciso volver a preguntarnos cuál es el sentido de la enseñanza de las ciencias naturales en la escuela.
Al ampliar o modificar las representaciones sobre el mundo natural no sólo se facilita una mayor aproximación al conocimiento científico sino que también se enriquece la visión del mundo. En este sentido, y considerando el hecho de que la realidad no es asequible a simple vista ni su comprensión nos es dada mediante la observación directa de los fenómenos que en ella se presentan, cabe preguntarse qué mecanismos arbitran las ciencias para interpretarla y anticipar una buena parte de estos fenómenos naturales.
Una de las características propias de las ciencias es su capacidad de modelización. Para interpretar la realidad, las ciencias construyen modelos que, lejos de proponerse representarla 'tal cual es', surgen del paradigma científico de un determinado momento y se ajustan a las necesidades de estudio del investigador.

En función de esto cabe destacar que la modelización es en sí misma un procedimiento a enseñar en el ámbito de las ciencias naturales. Esta capacidad ha de ser desarrollada y tomada por el área de manera tal que resulte un contenido en sí mismo.
¿Qué es un modelo científico?
El concepto modelo refiere a una representación esquemática y simplificada de la realidad, de manera que ésta resulte más comprensible. Como ya se dijo, esta realidad no es evidente sino que, por el contrario, está mediada por nuestra estructura cognitiva y nuestros esquemas mentales y, en este sentido, recurre en un mecanismo de simplificación en el que se conserven las partes y las relaciones que se consideren pertinentes.
Pero para que cumpla con esta función, los modelos científicos deben permitirnos operar sobre ellos produciendo transformaciones o procedimientos experimentales que arrojen datos o información compatible con los fenómenos que modelizan. Por ello, aunque no son la realidad en sí misma, un modelo científico permite realizar anticipaciones y predicciones que se corresponden con los fenómenos que se observan en la realidad.
Cuándo Modelizar
Hacia los 12 y 14 años, los alumnos se adentran en la etapa que Piaget denominó como pensamiento formal.1 Esta etapa, que entre otras cosas se caracteriza por el desarrollo de un razonamiento hipotético-deductivo a partir de hipótesis, no se da tajantemente, sino que coexiste con formas de pensamiento propias del periodo concreto en el que los niños operan sobre la realidad concreta, la de los objetos reales o inmediatamente representados. Atendiendo a esta cuestión, es preciso que hacia el final de la escolaridad primaria se instrumenten propuestas que lleven un estudio de la naturaleza menos fenomenológico hacia uno de mayor alcance explicativo.
En función de esto, es importante acompañar mediante imágenes o representaciones mentales el proceso de conceptualización, a la vez que se descentra de las propias representaciones mentales de los alumnos.
En el ámbito escolar es importante seleccionar qué aspecto de la realidad se pretende enseñar en relación con un tema. Y en este sentido, Fourez2 se pregunta: ¿es preciso conocer las características de los virus o del sistema inmune para concientizar acerca de los mecanismos de prevención del sida? ¿Es preciso conocer la aceleración de la gravedad para aprender a saltar?
La siguiente secuencia de actividades se propone trabajar sobre la modelización de fenómenos de la realidad y pretende que los alumnos estudien un fenómeno como la circulación artificial del agua, focalizando en las entradas y salidas, pero soslayando otros aspectos tales como la fuerza que opera en el circuito hidráulico.
Cómo modelizar
La circulación artificial del agua
Con la idea de trabajar la modelización de un determinado aspecto de la realidad se dirige la atención de los alumnos de sexto grado de primaria hacia un problema próximo a su vida cotidiana. Para ello se plantea la siguiente pregunta: ¿cómo llega el agua que está en el río hasta la llave del baño?
Los alumnos ensayan distintas respuestas. La mayoría habla del río que se encuentra próximo a la ciudad y de cañerías que conducen agua que ha sido previamente purificada.
Ni el proceso de depuración del agua ni el sistema de bombeo constituyen un objeto de estudio de ese momento, sino que se dejan como incógnitas o cajas negras3 hasta más adelante.
Cómo llega el agua a la escuela.
A continuación, se les solicita que esquematicen cómo se imaginan que el agua llega hasta la escuela y de ahí hasta la llave del baño.
En este punto, se les señala que han formulado suposiciones con base en su experiencia y sus creencias respecto al fenómeno. Es decir, han formulado hipótesis que, a continuación, es preciso someter a pruebas para verificar si, efectivamente, explican el recorrido del agua en las instalaciones de la escuela.
Para ello realizan una investigación dentro del edificio explorando y observando sólo las entradas y salidas de agua, focalizándose en aquello que resulta pertinente para su objeto de estudio.
Así, realizan mapas y esquemas de tuberías que parten de la calle y recorridos que suponen que ocurren dentro de las paredes y los pisos del edificio.
Posteriormente, abren las llaves generales y observan cuáles regulan las entradas y salidas de las diferentes partes del edificio escolar. Algunos reformulan sus esquemas y suposiciones y los ajustan a las nuevas evidencias obtenidas durante la exploración.
Esquema de la tubería en la escuela.
Puesta en común
Una vez elaborados los esquemas, se les indica que los comparen y que decidan cuál o cuáles se ajustan mejor a lo que ocurre en realidad.
Para ello, se les solicita que discutan qué pruebas o evidencias tienen para sostener las características del diseño que han elaborado. Y, en este sentido, se destaca el hecho de que se aceptarán sólo aquellos modelos que cuenten con más y mejores evidencias.
La misma actividad puede realizarse con circuitos eléctricos, funcionamiento de bombas de agua y depósitos o cualquier sistema cuyo recorrido no esté expuesto a simple vista, de manera que deban inferirlo a partir de las llaves de entrada y las de salida.
¿Cómo favorecer el proceso de modelización?
Con la idea de explicitar el proceso de modelización es preciso que el docente favorezca la reflexión y dirija la atención hacia las prácticas que dan cuenta de dicho proceso, y para ello se hará hincapié en los siguientes aspectos:
.Los esquemas que han desarrollado acerca del recorrido de las cañerías constituyen modelos acerca del mismo.
.Experimentaron con objetos a los que no tenían acceso directo.
.Aun tratándose del mismo objeto (el recorrido de las cañerías), las representaciones pueden ser diferentes y algunos modelos describen mejor que otros lo que ocurre en el interior de las paredes.
A modo de conclusión
La naturaleza y los fenómenos que en ella acontecen existen independientemente de nuestra voluntad. Sin embargo, conocemos la realidad sólo a través de las representaciones que de ella construimos en nuestra mente. Estas representaciones varían según la estructura y la trama de significados desde las cuales se mire.
La ciencia es un modo particular de interpretar la realidad, y para ello elabora modelos que no son más que meras representaciones empobrecidas, pero que permiten estudiar los fenómenos complejos que en ella se presentan.
El modelo atómico, la doble hélice de ADN o el modelo de partículas no son la realidad en sí mismas sino una mera representación que selecciona los aspectos más relevantes y significativos para los investigadores y el problema que se plantean en un momento dado.
Por ello, promover la elaboración e interpretación de modelos resulta una de las funciones más importantes de la enseñanza de las ciencias en la escuela, de manera que todos los recursos orientados hacia ese objetivo, lejos de alejarnos de nuestros programas de enseñanza (cada vez más cargados de información a medida que avanzan las ciencias), aproximan a nuestros alumnos a la concepción actual de ciencia.

Citas
1 J. Piaget, Psicología y pedagogía, Ariel, Barcelona, 1969.
2G. Fourez, Alfabetización científica y tecnológica, Colihue, Buenos Aires, 1994, p. 66.
3Fourez toma de la física el concepto de 'cajas negras' y lo utiliza en la enseñanza de las ciencias destacando que "se trata de una representación de una parte del mundo y que se acepta en su globalidad sin considerar útil examinar los mecanismos de su funcionamiento" (G. Fourez, op. cit., p. 65).
Bibliografía
PIAGET,J, Psicología y pedagogía, Ariel, Barcelona, 1969.FOUREZ, G, Alfabetización científica y tecnológica, Colihue, Buenos Aires, 1994.

Importancia de la enseñanza
de las ciencias en la sociedad actual

Este capítulo pretende poner de relieve las implicaciones de la ciencia y la tecnología en la sociedad actual. Esto conlleva la necesidad de que la población en su conjunto posea una cultura científica y tecnológica, que le permita comprender un poco mejor el mundo moderno y ser más capaz de tomar decisiones fundamentadas en la vida cotidiana.

El sistema educativo debe facilitar la adquisición de esta cultura científica y tecnológica, por lo que se hace necesario ofrecer una enseñanza de las ciencias adecuada y pertinente en el tramo etario de la enseñanza obligatoria.

Asimismo, en este capítulo se fundamenta la conveniencia de prestar una especial atención a la educación científica de los estudiantes de 11 a 14 años y para ello se defiende el diseño de un currículo específico para estas edades.

Vivimos en una sociedad en que la ciencia y la tecnología ocupan un lugar fundamental en el sistema productivo y en la vida cotidiana en general. Parece difícil comprender el mundo moderno sin entender el papel que las mismas cumplen. La población necesita de una cultura científica y tecnológica para aproximarse y comprender la complejidad y globalidad de la realidad contemporánea, para adquirir habilidades que le permitan desenvolverse en la vida cotidiana y para relacionarse con su entorno, con el mundo del trabajo, de la producción y del estudio. Las Ciencias de la Naturaleza se han incorporado en la vida social de tal manera que se han convertido en clave esencial para interpretar y comprender la cultura contemporánea.
Por lo tanto, ya no es posible reservar la cultura científica y tecnológica a una elite. La sociedad ha tomado conciencia de la importancia de las ciencias y de su influencia en temas como la salud, los recursos alimenticios y energéticos, la conservación del medio ambiente, el transporte y los medios de comunicación, las condiciones que mejoran la calidad de vida del ser humano. Es necesario que amplios sectores de la población, sin distinciones, accedan al desafío y la satisfacción de entender el universo en que vivimos y que puedan imaginar y construir, colectivamente, los mundos posibles.
Es importante acceder a los conocimientos científicos por muchas y múltiples razones, pues como dice Claxton (1994) «importan en términos de la búsqueda de mejores maneras de explorar el potencial de la naturaleza, sin dañarla y sin ahogar al planeta. Importan en términos de la capacidad de la persona para introducirse en el mundo de la Ciencia por placer y diversión. Importan porque las personas necesitan sentir que tienen algún control sobre la selección y el mantenimiento de la tecnología que utilizan en sus vidas ... e importan porque la Ciencia constituye una parte fundamental y en constante cambio de nuestra cultura y porque sin una comprensión de sus rudimentos nadie se puede considerar adecuadamente culto, como dijo C.P. Snow hace muchos años». La adquisición de una metodología basada en el cuestionamiento científico, en el reconocimiento de las propias limitaciones, en el juicio crítico y razonado, debe insertarse en todo proyecto de desarrollo de la persona y colaborar en la formación de un ciudadano capaz de tomar sus propias decisiones, ya que prepara y favorece una actitud crítica,
razonable. Como dice Gil (1996), «la influencia creciente de las ciencias y la tecnología, su contribución a la transformación de nuestras concepciones y formas de vida, obligan a considerar la introducción de una formación científica y tecnológica (indebidamente minusvalorada) como un elemento clave de la cultura general de los futuros ciudadanos y ciudadanas, que les prepare para la comprensión del mundo en que viven y para la necesaria toma de decisiones».
Esta convicción nos conduce a reivindicar la incorporación de la educación científica a la educación obligatoria. Pero esta reivindicación debe estar unida a un nuevo enfoque de la enseñanza de las ciencias que permita asegurar una educación científica de calidad con equidad, es decir, no reservada sólo a unos pocos. Debemos en primera instancia reconocer que dicha enseñanza debe situarse en un enfoque más general de la educación. Una educación que se comprometa a formar y preparar a todos para afrontar su vida posterior. Cuando nuestros países optaron por una educación general obligatoria de mayor duración, respondían a una necesidad ineludible, impuesta por las exigencias de la vida social y política. Una sociedad democrática requiere un alto nivel de participación, que sólo es posible si se le brinda a los ciudadanos la formación necesaria para alcanzarla efectivamente. La educación general debe evolucionar en función de las demandas de una sociedad progresivamente compleja, que requiere para su funcionamiento un desarrollo intensivo de las capacidades individuales que favorezcan la incorporación a procesos productivos complejos y la flexibilidad mental necesaria para asumir distintos roles en una sociedad dinámica. Además, la educación deberá procurar el desarrollo de una capacidad crítica y creativa que permita incidir en la modificación de la realidad social. No podemos ni debemos conformarnos con que sólo unos pocos alumnos se sientan atraídos por las clases de ciencias mientras que la mayoría se aburren, les resulta difícil y pierden el entusiasmo. Como bien señala Claxton, «sea cual sea el currículo y sea cual sea su grado de pertinencia, algunos estudiantes lo seguirán mejor que otros. La cuestión es que sea lo que sea lo que los estudiantes se lleven consigo, deberá ser verdaderamente útil por derecho propio».
Nuestra preocupación se centra en cómo podemos contribuir a desarrollar e incentivar en las personas la capacidad para aprender. Indudablemente que no es tarea única ni exclusiva de la enseñanza de las ciencias, ni ella por sí sola podrá lograr cambios significativos. Pero sí debemos cuestionarnos cómo la enseñanza de las ciencias puede contribuir a que los jóvenes adquieran los instrumentos y destrezas adecuados y pertinentes para aprender y seguir aprendiendo, de manera que puedan conocer, interpretar y actuar en el mundo que les toque vivir, donde lo único constante será el cambio. Por otra parte ese cambio se debe en gran parte al impacto del binomio ciencia-técnica. Esto nos conduce a preguntarnos qué conocimientos, desde el punto de vista individual y social, le son necesarios a cada individuo para administrar la vida cotidiana, enfrentarse e integrarse de manera crítica y autónoma a ella y ser capaces de tomar decisiones.
Parece importante que niños y adolescentes tomen conciencia de la riqueza de las implicaciones e impactos que tienen las ciencias en la vida cotidiana. Por otro lado, la enseñanza de las ciencias favorece en niños y jóvenes el desarrollo de sus capacidades de observación, análisis, razonamiento, comunicación y abstracción; permite que piensen y elaboren su pensamiento de manera autónoma. Además, construyendo su cultura científica, ese niño-adolescente desarrolla su personalidad individual y social. El aporte de las Ciencias de la Naturaleza debería facilitar la aproximación de los alumnos a la realidad natural y contribuir a su mejor integración en el medio social. La adquisición de conceptos científicos es sin duda importante en la educación obligatoria,
pero no es la sola finalidad de esta enseñanza: además, debería ser capaz de brindar a los niños-adolescentes conocimientos y herramientas que posean un carácter social, para que adquieran seguridad en el momento de debatir ciertos temas de actualidad.
Asimismo, ha de introducirles en el valor funcional de la ciencia, capaz de explicar fenómenos
naturales cotidianos y dotarlos de los instrumentos necesarios para indagar la realidad natural de manera objetiva, rigurosa y contrastada. Del mismo modo, no debería disimularse el papel de instrumento de opresión que la ciencia puede adquirir en determinadas situaciones: para enfrentar las mismas es necesario educar críticamente a las nuevas generaciones. La enseñanza de las Ciencias de la Naturaleza debe estimular, entre otros aspectos:
— la curiosidad frente a un fenómeno nuevo o a un problema inesperado
— el interés por lo relativo al ambiente y su conservación
— el espíritu de iniciativa y de tenacidad
— la confianza de cada adolescente en sí mismo
— la necesidad de cuidar de su propio cuerpo
— el espíritu crítico, que supone no contentarse con una actitud pasiva frente a una «verdad revelada e incuestionable»
— la flexibilidad intelectual
— el rigor metódico
— la habilidad para manejar el cambio, para enfrentarse a situaciones cambiantes y problemáticas
— el aprecio del trabajo investigador en equipo
— el respeto por las opiniones ajenas, la argumentación en la discusión de las ideas y la adopción de posturas propias en un ambiente tolerante y democrático.

La importancia de la enseñanza de las ciencias en la sociedad actual es hoy plenamente reconocida. Este reconocimiento, unido a la creciente preocupación por el fracaso en lograr que los alumnos adquieran conocimientos científicos, ha conducido a proponer la introducción de la enseñanza de las ciencias a edades más tempranas. Faltan, sin embargo, propuestas de currículos sugerentes sobre todo para la enseñanza obligatoria, que contribuyan al desarrollo de capacidades científicas y promuevan a la vez un afecto y un gusto por su aprendizaje, sin distinción de sexos ni procedencias sociales.
Actualmente, la tendencia que en general se evidencia en los currículos científicos de la educación obligatoria es la de incluir, simplificadas, las mismas propuestas de los cursos superiores. Entendemos que es necesario establecer propuestas específicas que contemplen las características especiales de los diferentes tramos etarios y establecer para cada caso qué tipo de enseñanza de la ciencia es la que mejor se adapta al alumno, en función de su edad, de sus intereses y respetando su realidad cultural. Tradicionalmente, la educación primaria ha sido definida y se le han otorgado características propias, como ha sucedido con la educación secundaria. No así el tramo que cubre las edades de 11-14 años, que no ha sido objeto de definición propia sino en función del tramo inferior o superior, según los distintos casos.
Parecería pertinente que durante los primeros años de escolarización, de 6 a 11 aproximadamente, se favorecieran las actividades de carácter más espontáneo y vivencial, respetando la forma de abordar los problemas en la vida cotidiana. De este modo, además, se sería coherente con la evolución cultural de la humanidad. Recordemos que la tecnología antecedió a la ciencia. Como dice Martínez (1996), «la tecnología a menudo se ha anticipado a la ciencia, con frecuencia las cosas son hechas sin un conocimiento preciso de cómo o por qué son hechas. La tecnología antigua (primitiva, artesanal) es casi exclusivamente de ese tipo». Es decir, que la mayoría de las invenciones se apoyaban en el conocimiento empírico.
Durante los siglos XVIII y XIX, el desarrollo de maquinarias fue el producto de un trabajo empírico. Es hacia la segunda mitad del siglo XIX cuando la ciencia comienza a estimular y a favorecer el crecimiento tecnológico. En el siglo XX los avances tecnológicos están íntimamente relacionados con los resultados de la investigación científica. La estrecha relación ciencia-tecnología debería realzarse en las propuestas educativas respetando sus objetivos propios. La tecnología utiliza numerosos conceptos científicos, que son reconceptualizados e integrados al contexto tecnológico. Desde el punto de vista metodológico también la tecnología utiliza procedimientos semejantes a los utilizados por la ciencia que, a su vez, recibe muchos aportes de la tecnología que no se limitan sólo a los instrumentos y sistemas productivos, sino que involucran conocimientos teóricos y metodológicos. Así como históricamente se puede evidenciar que existe un primer período de aplicación pre-científica de las leyes de la naturaleza a la tecnología, parecería coherente que los primeros años de la educación primaria favorecieran una cierta «acumulación experiencial pre-científica» —Gil (1996)—. Este período prepararía a los alumnos para iniciar la enseñanza de las ciencias.
El presente trabajo tiene como propósito central colaborar a la concreción de la enseñanza de las ciencias en el tramo de 11 a 14 años, que marca la transición entre la educación primaria y la educación secundaria. Esta «zona de nadie» y «de todos» merece, a nuestro entender, definirse mejor y requiere un diseño curricular específico que cumpla con dos requisitos básicos: a) preparar a los alumnos para abordar con garantía y gusto los estudios científicos superiores y b) contribuir a la formación científica de los futuros ciudadanos que, por diversas causas, finalizan en este tramo etario su educación obligatoria.

La enseñanza de las ciencias hoy

Sección de María Dibarboure en el libro "Qué enseñar y Cómo enseñar" (Aula, Montevideo, 2003)


Enfrentamos la pregunta "¿cómo ha incidido el constructivismo en la enseñanza de las ciencias a nivel escolar en estos años?".
Plantearemos algunas ideas a modo de borrador, abiertos al debate de estas ideas.
La pregunta nos obligará a establecer en forma muy sintética aquellos aspectos básicos referidos al constructivismo como marco teórico del cual se extrae una concepción de aprendizaje que ha influenciado a la enseñanza en general. En particular analizaremos lo que ha ocurrido con la enseñanza de las ciencias en nuestro medio a la luz de dicha concepción.
Sobre el constructivismo...
Mucho se ha hablado sobre constructivismo, y no siempre para significar lo mismo. Ha sido el sustento de la mayoría de las reformas educativas de la región y en su nombre se han planteado propuestas curriculares que entran en contradicción con sus postulados básicos.
Lo que no podemos negar es que la bibliografía sobre el tema nos invadió. Nos mostró distintos enfoques según los autores con un fuerte contenido en investigación, y no en una sola área del conocimiento. Esto produjo una verdadera movida entre los docentes que se plantean la educación como un espacio de investigación, de aprendizaje y discusión permanente.
En el sentido más amplio hablar de constructivismo es hablar de concepciones que tienen que ver con la adquisición del conocimiento, es estar diciendo que el conocimiento no se copia, no se adquiere por repetición, sino que supone reelaboración y construcción. El constructivismo filosófico, el psicológico y el educacional miran esa construcción desde perspectivas diferentes, con objetivos que no son los mismos y con modelos de investigación que también difieren.
Para el análisis que pretendemos hacer en relación a la enseñanza de las ciencias, nos bastará establecer lo siguiente:
El aprendizaje supone un proceso de construcción.
Esa construcción no se da en un solo paso, requiere de sucesivas aproximaciones.
En esa construcción es necesario tener presente características que se refieren al sujeto que aprende:
- las ideas o esquemas que el sujeto ya tiene,
- la movilización cognitiva necesaria par acceder al conocimiento.
Es posible el avance en la construcción del saber si hay análisis de esas ideas y se provoca en ellas algún conflicto que dé lugar al cambio.
De alguna manera están establecidas aquí las nociones básicas que tienen incidencia directa en nuestra tarea docente.
Cuando se dice que el conocimiento supone construcción, se nos está diciendo que no es una copia de la realidad, sino algo elaborado por el individuo que dispone de herramientas para ello.
Esa elaboración supone un proceso, no se da en una única instancia sino que requiere de varios y distintos acercamientos a los efectos de ir avanzando en el pasaje de saber cotidiano a saber científico. Esto quiere decir que los saberes tienen carácter provisorio porque están siempre en construcción.
El sujeto que aprende dispone de herramientas para esa elaboración: sus ideas previas. Estas estructuras con las que cuenta el sujeto son el producto de su interacción con el mundo, y de cómo logró procesar otros saberes.
También son producto de un procesamiento interior. Esas ideas están muy contaminadas con saberes populares (no científicos) y cargadas de sentido común . Le permiten al individuo una explicación del mundo funcional. Son implícitas y no conscientes. Suelen ser en general un obstáculo para acceder a saberes científicos . Pero aunque parezca contradictorio, son una barrera necesaria porque no hay aprendizaje sin el cuestionamiento de las mismas.
El sujeto no solo cuenta con esas ideas previas, cuenta con el interés o no de aprender. Es necesario estar motivado para lograr aprendizajes, cognitivamente movilizado y esto hace referencia a cuestiones afectivas. Para que el conocimiento pueda ser aprendido tiene que darse una acción en la que tenga sentido construir significados. Usando la expresión de Pozo (Pozo,1996) "en el aprendizaje, como en las novelas negras, hay que buscar siempre un móvil". Aprender suele ser algo costoso, el aprendiz debe poner mucho de sí, por tanto deben existir razones de peso para vencer el no aprender.
Aprender o generar ideas nuevas supone pasar por un momento de crisis, de perturbación, de conflicto, de dificultad cognitiva. Se trata del momento en que el sujeto toma conciencia de que sus ideas no funcionan, o que no responden a la realidad propuesta. Por eso decíamos que eran importantes esos esquemas anteriores que el sujeto tiene, porque sin ellos el conflicto no es posible de ser generado. El producto de esa situación conflictiva puede ser un cambio en las ideas. Pero ese cambio no puede verse como un fin en sí mismo, sino como un medio para lograr la comprensión.
La enseñanza de las ciencias en los últimos tiempos
El constructivismo, con sus distintas versiones, enfoques e interpretaciones, ha ejercido su influencia en la enseñanza de la ciencias. Quizás porque en principio generó muchas interrogantes.
De una propuesta puramente transmisiva y con gran peso en el cúmulo de información, se pasó a una propuesta de enseñanza por descubrimiento.
Al niño se lo ubicaba en situación de reproducir lo que se entendía era el quehacer de la ciencia. La enseñanza consistía en la aplicación de un supuesto método científico, pautado y rígido, como secuencia de pasos inamovibles e independientes del objeto de estudio. Esto es, independiente también de cuál fuera la disciplina en cuestión.
Cuando se producen las reformas educativas en la región, y fundamentalmente, llegan los materiales desde España, comienza la revisión sobre ese enfoque positivista de enseñar ciencias. Esa revisión continúa.
Si se nos preguntara por los avances y si hubo cambios en la enseñanza, diríamos que los mayores logros han sido en el plano del discurso. Los docentes comprenden por qué hay incoherencia entre la concepción de ciencia que se tiene y su enseñanza. También comprenden por qué hay incoherencia entre la concepción de aprendizaje de la que habábamos anteriormente y la forma en que se enseña ciencias. Parece estar claro dónde están las dificultades, pero no así los caminos para resolverlas.
Las investigaciones en psicología del aprendizaje han volcado insumos para debates didácticos y permiten cuestionar actos de enseñanza que se contraponen con las características del aprendizaje escolar.
Creemos que uno de los conflictos a superar en la enseñanza de la ciencias hoy es la incoherencia entre lo que pensamos y creemos y lo que hemos podido hacer.
Los docentes tienen una concepción de ciencia acorde con el hoy y sin embargo no es ésa la concepción que se traduce en la mayoría de las aulas. Algo similar ocurre con la concepción de aprendizaje; basta considerar las instancias de evaluación o la forma de secuenciar contenidos para ver que también allí el marco teórico que explicitamos no coincide con el hacer. Ambas concepciones condicionan la enseñanza y uno de las metas a alcanzar es la coherencia entre la teoría y la práctica.
· Coherencia epistemológica, ¿por qué?
El aprendizaje de la ciencia le da al niño la posibilidad de crecer en su manera de pensar y facilita desarrollos intelectuales que están vinculados directamente con la naturaleza del conocimiento científico. Las ciencias se piensan de una manera particular, exigen abstracción, desafían al intelecto a ir más allá de lo que muestran las evidencias y el mundo perceptivo. El tipo de pensamiento que tiene el investigador en ciencias está directamente vinculado con las exigencias del conocimiento que está procesando así como con los procedimientos que pone en juego para alcanzar un saber original.
Lo que ha sucedido a nivel escolar es que se interpone en los docentes una concepción muy arraigada que proviene de una lectura recortada de Piaget: pensar que el niño no puede acceder al conocimiento científico porque su nivel de desarrollo no se lo permite. Investigaciones posteriores a Piaget probaron que el pensamiento formal no se adquiere tan fácilmente, ni se desarrolla en forma uniforme en sus diferentes modalidades; que no tiene el carácter universal que Piaget le había asignado, y que si bien hay un requisito en ciertas estructuras lógicas, las mismas tienen conexiones con el contenido, variable ésta que debe ser considerada. (Carretero- León , 1996) (J. I. Pozo- M. A. Gómez Crespo, 1998).
La exigencia de una cierta capacidad intelectual para abordar determinados contenidos es válida si lo que se pretende es la construcción del saber más acabado sobre cierto dominio disciplinar. Sería una exigencia real para el que pretende ser experto, o para quien aspira a logros concretos en otra etapa de los aprendizajes. Tiene sentido la enseñanza de la ciencia a nivel primario si los objetivos que se definen para tal nivel admiten que el desarrollo cognitivo se produce "en forma progresiva y se consolida al calor de la comprensión de los contenidos específicos" (Carretero, 1996).
Investigaciones recientes muestran que las capacidades lógicas pueden adquirirse mucho antes de lo establecido por Piaget, pero que se aplican sólo si hay suficiente conocimiento de base. Esto es evidenciable en la práctica cuando se diagnostica a los alumnos que ingresan a la enseñanza media. Aquellos niños que han ingresado en el área científica con situaciones que involucran un rico trabajo desde lo cognitivo (por ejemplo, considerando situaciones cotidianas que encierran una contradicción entre lo intuitivo y lo científico, o que se viven como conflictos a resolver y comprender) logran el avance a lo formal mucho más rápido y con más eficacia. La práctica nos hace pensar en la concepción vigotskiana de desarrollo y su influencia sobre el aprendizaje en tanto son los aprendizajes y en este caso aquellos con naturaleza específica, los que estarían favoreciendo el desarrollo.
Fumagalli (1993) nos dice:"Cada vez que escucho que los niños pequeños no pueden aprender ciencias, entiendo que tal afirmación comporta no solo la incomprensión de las características psicológicas del pensamiento infantil sino también la desvalorización del niño como sujeto social."
El niño puede aprender la ciencia escolar, cuando ésta surge de una transposición didáctica que tiene debidamente cuantificada la densidad conceptual a trabajar, y que prioriza el pensamiento: "… el tipo de pensamiento y de aprendizaje que requiere la ciencia tiene un valor potencial para todo el mundo en su vida cotidiana, independientemente de que se enfrente formalmente o no a un problema científico." (Claxon, 1991).
En síntesis, estamos de acuerdo con la enseñanza de las ciencias en coherencia con el hecho de que en ciencias hay que pensar. El avance en la manera de pensar de los niños debería ubicarse como objetivo clave de nuestra enseñanza
¿Qué ciencia enseñar entonces?
En principio una ciencia que se construye, que cambia, de saberes provisorios. Que se define hoy por la incertidumbre y la probabilidad, y que básicamente requiere de modelos para comprender la realidad.
Karl Popper dice: "La base empírica de la ciencia no tiene, por consiguiente, nada de«absoluto». La ciencia no descansa en una sólida roca. La estructura audaz de sus teorías se levanta, como si dijéramos, encima de un pantano. Es como un edificio construido sobre pilotes. Los pilotes son hincados desde arriba en el pantano, pero no en una base «dada» o natural; y si no hincamos los pilotes más profundamente no es porque hayamos alcanzado suelo firme. Simplemente paramos cuando nos satisface la firmeza de los pilotes, que es suficiente para soportar la estructura, al menos por el momento."
Otro aspecto afecta la coherencia entre la concepción de ciencia y su enseñanza.
En general la enseñanza del área ha quedado marcada por sus aspectos metodológicos. Quienes hoy enseñan ciencia han sido formados bajo el perfil netamente positivista lo que hace que existan obstáculos a sortear.
La metodología científica está lejos de ser aquel método rígido y con pasos definidos con que la aprendimos. Todo lo contrario: es flexible y depende del objeto de investigación. Lo que a los efectos de enseñar deberíamos tener en cuenta, para mantener la coherencia, es que el trabajo comienza con un problema partir del cual se plantean hipótesis, esas hipótesis se confrontan y se falsean. En ese falsear no se busca comprobar sino descartar, de manera que la hipótesis que se mantiene como válida es aquella que no ha sido demostrada falsa lo que no quiere decir que sea cierta. Tiene sí, como marco explicativo más probabilidad de serlo. "...La ciencia es el conjunto de hipótesis potencialmente falseables, refutables...
Debemos buscar coherencia metodológica entre el contexto escolar y el científico. Porque justamente es allí, en los procesos que se ponen en juego en la interpretación de evidencias, en el dar significado a datos, en el relacionar, comparar, experimentar, que se estimula el pensamiento.
Finamente nos proponemos una ciencia que le enseñe al niño a preguntar. En general, somos nosotros los docentes quienes preguntamos y planteamos interrogantes. Sería interesante reflexionar sobre este aspecto y estimular a que los niños formulen interrogantes cuya naturaleza muestre el grado de comprensión del problema.
En palabras de María Curie:"Soy de los que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas. No debemos dejar creer que todo progreso científico se reduce a mecanismos, máquinas y engranajes, que de todas maneras, tienen su belleza propia...Tampoco creo que peligre en nuestro mundo la desaparición del espíritu de aventura. Si veo alrededor mío algo de vital es precisamente este espíritu de aventura que parece indesarraigable y que, claro está, se halla emparentado con la curiosidad. . ."
· Coherentes con una concepción de aprender
El proceder de la ciencia en busca de un conocimiento original tiene muchas coincidencias con el proceso que hace el niño al aprender.
La ciencia es el producto de una construcción, al igual que lo que ocurre con el aprendizaje. Requiere de revisiones permanentes para avanzar y son los conflictos, los problemas que se intenta resolver los que permiten el avance.
Por su parte parece claro que todo maestro debería pretender de sus alumnos un cambio en sus representaciones de la realidad, a los efectos que estas se tornen más elaboradas y académicas.
No es casual el que la mayoría de las investigaciones sobre cambio conceptual sean sobre temáticas científicas, y que por tanto tengan una influencia importante sobre la enseñanza de la ciencia. Los nuevos aportes nos ayudan a comprender la elaboración del conocimiento científico en el alumno y promover en él un cambio conceptual.
En muchos casos se han tomado los procesos de cambio conceptual como "estrategias instruccionales llegando con frecuencia a convertirse en modelizaciones didácticas que sirven de pautas concretas para determinar lo que se hace en el aula". Esto es, se han tomado como propuestas de aula prototipos que fueron pensados para la investigación. Es el caso del problema de la flotación, o de la conservación de la materia, o de cómo creemos que somos por dentro o qué recorrido hace el alimento o por qué creemos que es redonda la tierra.
Existe un paralelismo entre el desarrollo conceptual del individuo y la evolución histórica de los conocimientos científicos. El aprendizaje de las ciencias se daría de manera similar a cómo se produce la investigación científica y el cambio conceptual se correspondería con un cambio de paradigma.
Kühn, en " La estructura de las revoluciones científicas", nos dice que el conocimiento científico es elaborado por la comunidad científica en base a saberes anteriores, marcos teóricos elaborados por la misma comunidad u otra "ciencia normal". Pero que hay momentos en que ese marco explicativo es insuficiente o muestra debilidades o radicalmente no da cuenta de la realidad estudiada. Aparece allí una crisis y se produce lo que para Kuhn es un cambio de paradigma.
El aprendizaje de los alumnos se daría de manera similar, también ellos son portadores de preconceptos que influirán en las observaciones y en la interpretación de los hechos que son estudiados. Y así como en la ciencia la elaboración de un nuevo conocimiento se da en función de las estructuras ya existentes y en sus modificaciones, la elaboración del conocimiento nuevo en el alumno se producirá movilizando sus ideas previas para realizar una acomodación y una integración de las nuevas ideas en sus estructuras conceptuales.
Posner (1995) dice "cuando la persona se encuentra con nuevos fenómenos, debe confiar en sus conceptos para organizar su investigación. Sin estos conceptos es imposible para la persona preguntarse algo acerca del fenómeno, conocer lo que podrá constituir una respuesta a la pregunta".
Desde el punto de vista educativo, averiguar y explicitar esas ideas previas, provocar fisuras que revelen sus puntos débiles y mostrar su ineficacia a la hora de dar explicaciones pasan a ser metas a lograr. Tendremos presente que ese mejoramiento de las ideas en sí mismo no es nuestro propósito, sino el desarrollo cognitivo que se da en el proceso de conflicto y cambio conceptual.
Aspectos didácticos.
El constructivismo, genéricamente hablando, no hace referencia a cuestiones didácticas. No nos plantea cómo enseñar. Sí da cuenta desde diferentes enfoques y perspectivas, de cuestiones que hacen al aprendizaje. Si miramos los postulados básicos que hemos seleccionado al comienzo es posible ver, sin embargo, que tienen su correspondiente en la enseñanza y por tanto señalan una buena orientación.
Si decimos que el conocimiento se construye, su correspondiente en la enseñanza es considerar que no hay aprendizajes reales por memorización.
Si decimos que se aprende por aproximaciones sucesivas estamos diciendo que el aprendiz deberá analizar el mismo concepto o idea en más de una ocasión y desde diferentes perspectivas.
Si decimos que en el momento de aprender se ponen en juego las preconcepciones, entonces será necesario encontrar la forma de que se expliciten para visualizar en que medida se interponen o no en el avance cognitivo.
Si se nos dice que es necesario generar conflictos, habrá que plantear problemas que permitan poner a prueba posibles respuestas y ante la imposibilidad de resolverlos con lo sabido o comprendido el alumno se sentirá con la necesidad de saberes nuevos.
Como se ve el verbo aprender tiene una relación de correspondencia con el de enseñar. Los resultados de las investigaciones en las diferentes versiones del constructivismo sobre aspectos diversos dan abundante información para los enseñantes que no deben de perder de vista el que dichos resultados no son transferibles como actividades de aula. Se trata de insumos que interpretados, nos orientan y nos muestran qué elementos deberíamos tener en cuenta o saber para ganar eficacia en nuestra tarea docente. Y entendemos por eficacia el alcanzar nuestro objetivo: el aprendizaje de los niños.
Si reflexionamos específicamente en el área de ciencias naturales nos encontramos con que los docentes han avanzado en la idea de formular problemas como forma de generar los conflictos cognitivos. Problemas en el entendido de Garret como situación que no se puede resolver con los conocimientos que se tienen pero que si se pueden resolver al acceder a otros saberes.
Cuando decimos "problema" estamos diciendo problema para el niño, no para el maestro. El docente puede plantear una buena situación desde el punto de vista didáctico, pero que el niño no vive cognitivamente como problema y no se siente movilizado a interactuar con ella.
Un aspecto a comentar en este punto es que muchas veces se planifican por un lado la indagación de ideas previas y por otro lado, la situación problemática. Esto es una consecuencia de lo dicho anteriormente: en los trabajos de investigación estas instancias se encuentran separadas porque en la mayoría de ellos lo que se busca es caracterizar a las ideas previas, tratar de comprender su origen o naturaleza. Desde el punto de vista didáctico el análisis de la propia situación-problema explicita las ideas y los obstáculos para la comprensión y no es necesaria su separación en dos momentos.
El planteo de enseñar ciencias desde esta perspectiva nos lleva a que los tiempos de trabajo son mayores que los que se destinaban anteriormente, pero sin duda que no se trata de tiempo perdido, estamos diciendo simplemente que lleva más tiempo. Esto a su vez nos cuestiona sobre la densidad de los programas escolares que atentan contra esta forma de enseñar.
En la mayoría de los países en los que se produjeron reformas educativas éste fue uno de los puntos involucrados en los cambios. Fueron revisados los programas especialmente en lo que hace a jerarquizar y seleccionar los marcos conceptuales claves para cada nivel. Este es un obstáculo con el que tropiezan los docentes aquí en nuestro país, especialmente en el área de ciencias. Los programas escolares están planteados por temas y no están debidamente definidos los alcances conceptuales pensados en dichos temas.
Queda a cargo del colectivo docente o del centro educativo esa revisión y selección.
Podría quedar la sensación por lo dicho hasta aquí de que enseñar ciencias naturales supone proponerle al niño problemas y más problemas. Sin duda que hay temáticas que posibilitan esa forma de acercar el conocimiento, tal el caso de muchos de los contenidos de física. Pero hay temáticas que por la naturaleza de su contenido exigen otros abordajes.
Los enfoques didácticos que se enmarcan en concepciones constructivistas no dejan de lado la posibilidad que el docente dé explicaciones. Todo lo contrario. Sobre lo que se nos ha hecho reflexionar es en el sentido que tenían aquellas exposiciones que los docentes hacíamos similares a las cátedras de otros tiempos.
Las explicaciones son casi imprescindibles. Justamente ellas forman parte de la profesión de enseñar. La pregunta puede ser ahora si disponemos de orientaciones para explicar en Ciencias Naturales. Nos atrevemos a decir que sí y señalamos dos recursos válidos..
Uno de los recursos usados, especialmente cuando el contenido a enseñar tiene un alto grado de abstracción o no puede remitirse a evidencias directas es recurrir a la historia de la ciencia. Consiste en situar a los alumnos en las circunstancias en que se dio un determinado evento científico, acercarlos a las metodologías usadas por quienes han tenido las ideas y mostrarles cómo influye en ese descubrir el pensamiento de una época. Todos estos atributos dan significatividad al objeto de aprendizaje, aspecto éste que mencionamos es especialmente importante a la hora de aprender.
El dinamismo con que la ciencia interpreta la realidad y cambia su manera de verla hace que cada vez más sea necesario tener presente el hecho histórico. No se trata de abordar la biografía cronológica de un científico, ni un relato aislado sobre un descubrimiento sino de que el niño pueda comprender que la ciencia se caracteriza por esa revisión permanente que hace sobre los mismos hechos, buscando explicaciones que le sean cada vez más satisfactorias.
Desde la perspectiva epistemológica, se establece en el aula una ciencia coherente con el contexto científico. Desde el punto de vista psicológico, las investigaciones muestran que las concepciones de los alumnos muchas veces coinciden con los saberes científicos de otros tiempos. Se sugiere entonces ubicar al niño en la situación histórica y marcar las evidencias sobre la que se sostenía una idea. Luego generar el conflicto con los elementos que históricamente tuvieron lugar, de manera de justificar los cambios producidos. Es lo que para algunos autores supone trabajar el contexto de descubrimiento.

Otra forma de dar explicaciones coherentemente con el enfoque propuesto es haciendo uso de analogías.
Entendemos por analogía una comparación entre un objeto y otro tomado como análogo, de manera que los elementos que integran a cada uno quedan explicitados, del mismo modo que sus relaciones. Según Aragón, Bonat, Oliva y Mateo (1999) "una analogía es una comparación entre dos dominios de conocimiento que mantienen una cierta relación de semejanza entre sí".
Se trata de un recurso didáctico que le permite al aprendiz, construir avances en la representación del fenómeno estudiado, partiendo de saberes previos, ya que la referencia usada para la analogía forma parte de su saber cotidiano.
La construcción de modelos científicos no es sencilla por la abstracción exigida. Este recurso permite establecer conexiones con elementos concretos, lo que facilita la comprensión. Las analogías han sido muy usadas por los científicos históricamente, justamente en las etapas de construcción de conocimiento como forma de explicar y comunicar sus ideas.
Desde el punto de vista de la didáctica el uso de analogías es cuestionado. Se argumenta que en muchos casos hay pérdida de rigurosidad y con ello una posible interpretación del alumno equivocada o con errores. Aunque entendemos dichas razones creemos válido el recurso y entendemos necesario el que se expliciten adecuadamente los elementos que conforman la comparación, de manera que las dificultades que se puedan presentar estén mas referidas al cómo se usan las analogías, que a la naturaleza de las mismas. En ese aspecto entonces, los docentes deben orientar a los alumnos y ayudar a que establezcan puentes que expliciten las líneas de conexión.
Síntesis
Abordar contenidos científicos con escolares no es sencillo. La propia naturaleza del conocimiento ofrece el primer obstáculo. Al mismo tiempo las posibilidades intelectuales que promueve en los niños el acercarse a esa complejidad es desafiante. Los marcos teóricos que hemos tratado de exponer sintéticamente pueden ayudar a reflexionar sobre lo que hacemos y por qué lo hacemos.
No han sido planteados como forma de juzgar lo que los docentes hacen como pueden y con los recursos de que disponen. Han sido planteados como borradores de trabajo de alguien que ha podido detenerse un momento en la tarea y procurar una síntesis, pero que también como muchos colegas está buscando respuestas.
No nos embanderamos ni radicalizamos con las corrientes que van y vienen. Tratamos de hacer una lectura intencionada pensando en los niños y en lo que puede ser mejor para ellos. Por eso siguen siendo siempre borradores.
Frente a la pregunta inicial que dio lugar a todas estas reflexiones nos permitimos decir que hay mucho por hacer. Que las nuevas orientaciones nos han movilizado pero aún no lo suficiente, quizás porque no se trata de que sea el maestro de aula solamente el que tenga que estar movilizado.
Los cambios se irán dando en la medida que exista convencimiento de qué es lo que debe ser cambiado y porqué.
En lo personal, sintiéndome militante de la Enseñanza de las Ciencias, me resta sumarme a un pensamiento de I. Pozo: " ...y sin embargo se puede enseñar ciencias".