Enseñanza de las ciencias para una nueva cultura docente

En un sentido aún más complejo, pensamos que el camino de la formación científica requiere necesariamente una argumentación didáctica conectada al análisis de los diversos factores que han condicionado, sino determinado, las maneras en que se aprende a enseñar y a divulgar el conocimiento científico, en distintas épocas y culturas. En su libro La comprensión humana, Toulmin (1977) instala una discusión interesante acerca del “cambio conceptual” y del “cambio científico” utilizando como fundamento los “problemas a los que se enfrentan los científicos’ identificando tres métodos que permiten discriminarlos y resolverlos: Estos modos o métodos serían: (a) Mejorar la representación o los modelos teóricos (Pensamiento, P), (b) Introducir nuevos sistemas de comunicación (Lenguaje, L) y (c) Refinar los métodos experimentales en los fenómenos (Experiencia, E). En la Tabla 1, sintetizo estas ideas a continuación6:

En la Tabla 2, entrego algunos ejemplos que permiten al profesor identificar las relaciones entre los planos del pensamiento y la actividad científica que orienta la tarea escolar y que puede utilizarse como instrumento para “elaborar preguntas con sentido competencial o bien orientar la tarea a un nivel especifico de resolución de manera análoga a cómo lo resuelve la comunidad científica” (Tolumin, 1977). Es evidente que pueden existir matices en la manera que pensamos una pregunta o una actividad porque los modelos teóricos que construimos están determinados a la vez por la manera en que los hemos aprendido.

Entonces ¿Cómo enseñar al estudiantado a enfrentarse a resolver un problema y promover, por ejemplo, la argumentación o la explicación científica? ¿Cómo evaluar (no medir) el desarrollo competencial en el estudiantado? En la actualidad existe bastante consenso respecto a que la enseñanza de la resolución de problemas científicos en el aula es uno de los medios principales para el desarrollo del “pensar teórico”, así como para promover y desarrollar CPC específicos como argumentar, explicar, justificar. Ello propicia y favorece una “cultura científica escolar” en el alumnado, generando así mismo ambientes de aprendizaje creadores y ricos en densidad metacognitiva (Angulo, 2012). El tránsito al pensamiento científico y la cultura en este dominio del conocimiento, como aspectos primarios a atender en la transposición didáctica, marca una toma de conciencia de que el aprendizaje orientado básicamente al plano instrumental-operativo y teórico-conceptual de la ciencia resultan insuficientes, para que el alumnado alcance una verdadera competencia en la comprensión de los fenómenos científicos. En este sentido, también se reconoce la necesidad de trascender la representación del estudiantado como sujeto del aprendizaje y se comienza a considerar un “sujeto colectivo”, es decir el grupo que trabaja en equipo y actúa como comunidad generadora de conocimientos y procesos básicos a partir de los cuales se debe llevar a cabo la educación científica del estudiantado (plano personal, plano social). Bajo esta perspectiva, resulta evidente la necesidad de orientar oportuna e intencionadamente al estudiantado hacia ámbitos más amplios, y a la vez profundos, acerca de la naturaleza de la ciencia, su método y lenguajes. En esta dirección (consciente y por tanto intencionada teóricamente), el enfrentamiento y resolución de problemas científicos desempeña una función clave, puesto que nos interesa potenciar un marco lógico que contribuya a una explicación científica escolar teóricamente fundamentada y autorregulada por los alumnos y el ejercicio profesional del docente. Sin embargo, estamos seguros de que la cuestión principal radica en trascender la simple preparación de los estudiantes para enfrentar y solucionar problemas (medir, pesar, calcular, definir), y pasar a un contexto de actividad científica escolar más interesante y desafiante para el alumnado (Tabla 2). Para ello, resulta también urgente comprender que la evaluación de aprendizajes es un proceso de desarrollo del sujeto que configura realidades y modeliza lo que aprende. No es difícil percibir que alrededor de la evaluación formal e informal giran prácticas pedagógicas normativas, pero, sobre todo, sistemas de creencias y concepciones epistemológicas del profesorado de ciencia que son resistentes al cambio conceptual epistemológico, pedagógico y didáctico (Quintanilla, 2012).

ORIENTACIONES PARA PROMOVER CPC

Hace ya algún tiempo hemos planteado en otras publicaciones e innovaciones con docentes en ejercicio, algunas directrices metodológicas para identificar, caracterizar y promover competencias científicas en el aula mediante el enfrentamiento a la resolución de problemas científicos específicos (Quintanilla et al., 2012; Camacho y Quintanilla, 2008). Como lo he señalado también en los párrafos anteriores, el movimiento del sujeto que aprende por los planos de análisis o espacios de la resolución de un problema científico determinado, puede tener lugar en uno solo de ellos o como tránsito de uno a otro; de manera que si, a partir de los fragmentos del discurso, o de la observación de la “actividad científica” de resolución esta incluye entre otros, los criterios de análisis del problema, los modelos teóricos involucrados y los mecanismos y estrategias cognitivas que anticipan la acción de resolución y su sentido (Labarrere y Quintanilla, 2002). Esto es muy importante, porque supone orientar la autorregulación de los procesos de aprendizaje científico y del control de los planos del desarrollo por parte del sujeto que aprende de manera intencionada para abordarlos y desarrollar competencias científicas escolares (CCE).

A continuación, en la Tabla 3 y con base en las orientaciones teóricas que he desarrollado y profundizado discretamente hasta ahora, propongo al profesorado una “ruta didáctica para su plan de clases” en tres etapas secuenciadas metodológicamente (inicial, intermedia y de cierre), que colabore en promover y desarrollar competencias de pensamiento científico (CPC) en el estudiantado, señalando las actividades del profesorado, preguntas orientadoras y finalidades en cada etapa de las actividades.

Una estrategia que ha sido ampliamente investigada y trabajada por nosotros es el uso de la historia de la ciencia en la promoción de CPC, lo que hemos compartido con la comunidad internacional en diversas publicaciones (Quintanilla, Daza y Cabrera, 2014; García, Izquierdo, Quintanilla, Adúriz-Bravo, 2016; Quintanilla et al., 2017). Un ejemplo publicado ya hace algunos años nos permite orientar competencialmente la enseñanza de la noción de vacío a partir de un análisis histórico (Camacho y Quintanilla, 2008). En el siglo XVII en Alemania, Otto von Guericke, durante una demostración que llevó a cabo en Magdeburgo, adaptó a un tonel de madera una bomba de agua, lo llenó de agua y cerró. Luego con la ayuda de varios hombres procedió a sacar el agua y dado a que el bombeo se había prolongado después de vaciado el tonel, se ocasionó la precipitación del aire a través de los poros de la madera. Este experimento motivó a Guericke a uno nuevo: la fabricación de una esfera de cobre a la que se le podía colocar una bomba, esta vez omitió el agua y bombeó directamente el aire. Cuando había extraído aparentemente todo el aire, la esfera se deformó de manera repentina (sufrió un efecto de compresión) debido a la presión atmosférica, así variando las condiciones iba creando nuevas situaciones que le permitían dar cuenta del vacío. (Camacho y Quintanilla, 2008). Sugiero leer el artículo para comprender la propuesta metodológica adaptada y seleccionar razonablemente las actividades de aprendizaje que se indican en la Tabla 4:

ALGUNAS REFLEXIONES FINALES

Las tendencias internacionales actuales en investigación e innovación acerca de la enseñanza, el aprendizaje, la evaluación y la promoción de habilidades cognitivo-lingüísticas muestran que así como el estudiantado llega a las clases de ciencia con ideas personales, respecto a los conceptos y los fenómenos, el profesorado de ciencias especializado o no también desarrolla sus propias concepciones frente a la ciencia, su enseñanza, evaluación y aprendizaje de los diferentes contenidos específicos. Durante la formación inicial y continua, dichas visiones raramente son consideradas y en consecuencia, no se le prepara para asumir puntos de vista críticos frente al saber erudito o conocimiento científico formal y mucho menos, frente a su actuación docente, lo cual sería posible si durante los procesos de desarrollo profesional hubiese ambientes y condiciones permanentes para la reflexión, la interacción social y la regulación de aprendizajes de manera continua y sistemática favoreciendo la comunicación de la ciencia en contextos desafiantes intelectualmente. Donde, como lo he planteado en este capítulo, el lenguaje, las emociones, los valores, la cultura de cada uno y el pensamiento teórico tienen una importancia relevante. En este orden de ideas, las investigaciones de los últimos años enfatizan la relación entre la metacognición y aprender a enseñar para el logro de competencias de pensamiento científico de nivel superior, pues se argumenta que la metacognición es central para promover los cambios apropiados en el desarrollo del profesorado, no solo en lo relativo a sus ideas acerca de la enseñanza y el aprendizaje, sino también acerca del contenido de la disciplina, sus habilidades docentes y los fundamentos epistemológicos básicos que debe dominar y que deben ser coherentes con sus orientaciones y prácticas de aula que promuevan el desarrollo de dichas competencias científicas en sus estudiantes, particularmente hoy en un mundo perturbado, convulsionado e incierto donde aprender ciencia es también un derecho de todas y todos los ciudadanos libre pensadores/as.

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