miércoles, 26 de noviembre de 2008

Viabilidad de una Linea de Investigación sobre la Enseñanza de las ciencias

VIABILIDAD DE UNA LINEA DE INVESTIGACION
SOBRE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
Humberto Caicedo López*
Antecedentes
La línea de investigación aparece en 1982 como resultado de varios años de esfuerzos
en el Departamento de Química de la Universidad Pedagógica Nacional por
encontrar un camino en la solución del problema de la enseñanza de la química.
Habíamos venido trabajando en un programa de investigación que más tarde
reconoceríamos como metodológicamente orientado, con resultados más bien descriptivos
sin que pudieran ser referidos a principios de educación definidos. Comenzábamos
lo que pudiéramos llamar un proyecto de investigación teóricamente
orientado (Caicedo, 1989) sustentado en ideas de la sicología y epistemología
contemporáneas.
Si bien en una primera etapa las ideas que sustentaban el trabajo de la línea
aparecían coherentes y sistemáticamente presentadas, no obstante recogían aproximaciones
epistemológicas variadas (Bachelard, Piaget, otros), lo que hicieron que los
diseños metodológicos propuestos y los instrumentos no fueran apropiados y confiables.
Los resultados de los trabajos en esa visión por consiguiente fueron poco concluyentes.
Una que pudiéramos llamar segunda etapa estuvo influenciada por los trabajos de
Viennot (1979), Driver (1986), Gil et al. (1986) y en especial por Posner, et al. (1982) con
su Teoría del cambio conceptual. En esta visión constructivista del conocimiento y del
aprendizaje se realizaron trabajos con el objeto de explorar “concepciones alternativas”
(conceptos no validados por la comunidad científica) que poseen los estudiantes sobre
determinado dominio, sus características de persistencia, así como para determinar los
efectos que tiene un trabajo pedagógico cuando se diseña para producir cambios
conceptuales. En esta ocasión, no obstante tener el respaldo de una teoría más elaborada
con claras posibilidades de ser aplicada para abordar problemas de aprendizaje en el
aula, los resultados todavía fueron poco discernibles, muy generales, en tal forma que fue
difícil hacer deducciones que correspondieran a las preguntas centrales de la línea de
investigación.
Un análisis de estos resultados nos mostró que además de que las estrategias
utilizadas para propiciar las “acomodaciones” que generaran cambios conceptuales y los
instrumentos para que midieran tales cambios no eran los, apropiados, también eran
inapropiadas las preguntas claves que originaban los problemas de investigación, tal vez
porque nos empeñábamos en hacer cambios drásticos en las concepciones alternativas e
ideas intuitivas de los alumnos sin tener en cuenta las características de persistencia y de
coherencia que éstas poseen, como lo demuestran numerosos trabajos que se han
realizado con este propósito.
* Profesor Departamento de Química. Universidad Pedagógica Nacional. Director Centro de Investigaciones
U.P.N.
En busca de nuevas alternativas nos encontramos con una serie de trabajos que
intentaban resolver problemas de aprendizaje de las ciencias basadas en la Teoría de la
Educación de Novak (1978). Esta teoría como la anterior, pertenece al grupo denominado
constructivista, que concibe el desarrollo del conocimiento como un proceso de
construcción en donde las unidades son los conceptos. Funda su modelo teórico en las
concepciones epistemológicas de Kuhn y Toulmín y en las ideas de la sicología cognitiva
y del aprendizaje significativo de Ausubel y Novak. Una reinterpretación de estas ideas y
la propuesta de estrategias metodológicas guiadas por estos principios es lo que
caracteriza el trabajo actual de la línea que ti-ataremos de sintetizar en los apartados
siguientes.
Preguntas claves de la línea
La línea de investigación se ubica dentro de la perspectiva que se denomina de
aprendizaje de conceptos. Se adhiere a la concepción de que las personas piensan con
conceptos. Que las ciencias son un conjunto de conceptos, principios y teorías,
construidos por los científicos junto con procedimientos, instrumentos, técnicas y
protocolos de investigación propios. La postura epistemológica subyacente en la línea por
consiguiente, no sólo define la comprensión de la naturaleza de la producción del
conocimiento sino que orienta además la selección y presentación secuencial de los
principios de la disciplina. Supone enfoques de instrucción de tipo constructivista en la que
se da importancia a las concepciones y las ideas sobre la ciencia que tienen estudiantes y
profesores que, como se ha demostrado, dirigen la forma como se hace la enseñanza,
orientan el aprendizaje en el aula y definen los correspondientes procesos de evaluación.
La línea en síntesis está comprometida con las ideas de la epistemología constructivista
contemporánea y con los principios de la sicología cognitiva sobre el aprendizaje.
Las preguntas centrales que orientan la selección de los problemas, por otra palle,
apuntan a esclarecer aspectos relativos a los elementos de la educación: el aprendiz, el
maestro, la disciplina, la evaluación y el contexto social, entendido este último como los
micro y macroambientes sociales y físicos que influencian los eventos educativos en una
cierta circunstancia espacio-temporal.
En esta perspectiva algunas de las preguntas que se han venido estudiando son las
siguientes: ¿Qué efecto tiene el conocimiento previo, concepciones alternativas o los
conceptos contextualmente erróneos en la construcción de los nuevos conocimientos?;
¿cómo las posturas epistemológicas de estudiantes y profesores orientan la dirección y el
estilo de aprendizaje en los primeros y el modelo pedagógico que utilizan los profesores?;
¿son las estrategias pedagógicas de tipo constructivista efectivas para ayudar a los
alumnos a comprender la naturaleza y la producción del conocimiento?; ¿qué heurísticas
son más efectivas para estimular aprendizajes significativos?; ¿son los cambios de actitud
y los cambios metodológicos indicadores de aprendizajes significativos?; ¿qué
instrumentos son válidos para medir actitudes y aprendizajes de nivel superior?; ¿qué
influencia tiene la organización jerárquica conceptual de los contenidos curriculares en la
orientación de aprendizajes significativos?; ¿son los instrumentos metacognitivos, mapa
conceptual y diagramas heurísticos y, efectivos para facilitar aprendizajes significativos y
la comprensión de la forma como se construye el conocimiento científico?; ¿es la
estrategia pedagógica guiada por el constructivismo humano viable para la enseñanza de
las ciencias en la escuela?; ¿son los modelos constructivistas opciones viables para
acercar al estudiante a la ciencia y la tecnología?; ¿qué modelos pedagógicos emplean
los profesores de ciencias y cuál su influencia en el aprendizaje conceptual de la ciencia?;
¿qué recursos de evaluación son efectivos para medir y estimular aprendizajes
significativos?; ¿qué modelos de organización escolar son efectivos para crear climas
apropiados para aprendizajes significativos y desarrollo de actitudes positivas hacia la
ciencia?
Estas preguntas ya han sido abordadas en una u otra forma en los proyectos de
investigación que se han venido desarrollando, algunos ya terminados con informes
finales y otros en marcha. El optimismo en la que participamos los miembros del grupo en
la obtención de respuestas apropiadas a tales cuestiones radica en que contamos con
una teoría con principios definidos que ha venido mostrando potencialidad para ser usada
con éxito en el aula de clase a juzgar por los resultados de diversos grupos de
investigación. Una interpretación resumida de estos principios, sobre los cuales hemos
venido diseñando los proyectos de investigación se dará a continuación.
Bases teóricas y principios guiadores
La educación se concibe como constituida por experiencias que contribuyen al
desarrollo de la persona y le dan una existencia más autónoma. Estas experiencias
incluyen eventos de adquisición de conocimientos, eventos que provocan cambios en
emociones y sentimientos y mejoras en las actuaciones físicas y motoras. Una
experiencia educativa positiva deberá por tanto, mejorar la capacidad de pensar, sentir y
actuar del individuo y cambiar, por consiguiente, el significado de sus experiencias.
Construir significados es en consecuencia de especial importancia en lo que aquí se
entiende por proceso educativo.
La construcción de significados es un proceso activo, es decir, requiere de un esfuerzo
individual, consciente. Requiere además, la intervención de otras personas que dotadas
de materiales seleccionados con criterio de excelencia, compartan sus significados y
guíen la iniciación del proceso de construcción. Se requiere de la enseñanza. Enseñar es,
por tanto, compartir deliberadamente los significados para que como resultado cambien
también deliberadamente el significado de los eventos, objetos, (experiencia), de los
estudiantes.
El papel del maestro es por consiguiente, intercambiar significados y ayudar a dar
significado a las experiencias de las personas con las que se interrelaciona como
educador. Compartir y negociar significados, sentimientos y acciones que guíen hacia una
integración del pensar, sentir y actuar y a un nuevo significado de la experiencia, son
eventos educativos que se deben dar entre estudiantes y maestros.
Aprender es otra cosa. Esta es una responsabilidad individual que no se puede
compartir y ocurre después de que ha habido posesión de significados. Es individual por
cuanto quien aprende aporta sus esquemas o maneras de pensar cuando se enfrenta a la
situación de aprendizaje y sus características. La construcción de significados en la nueva
situación requiere del aporte de los esquemas mentales del individuo, lo cual hace del
aprendizaje un evento educativo de naturaleza idiosincrática.
El aprendizaje significativo (Ausubel, et al., 1986) es un concepto clave en la teoría
que desarrolla la línea y es la base para comprender la integración constructiva de
pensamientos, sentimientos y acciones que impulsa el desarrollo humano. Como el
aprendizaje significativo ocurre cuando la nueva información, los significados compartidos,
se relacionan con los esquemas que ya se poseen, es de esperar que para que tal
aprendizaje ocurra se requiere que el individuo posea conceptos y proposiciones con los
cuales pueda relacionarlos consciente y deliberadamente.
Estas relaciones, se hacen alrededor de objetos, eventos, conceptos y principios que
constituyen los elementos básicos del conocimiento. Los principios están constituidos por
relaciones entre conceptos e indican cómo operan y cómo están estructurados los objetos
y eventos. Así, por ejemplo, el principio de incertidumbre y el de la conservación de la
masa involucran conceptos y sus relaciones. Indican además como estos conceptos
operan para dar significado a las relaciones. En esta visión la orientación en construcción
de significados no es una tarea simple y requiere de la comprensión de las implicaciones
epistemológicas y sicológicas del evento educativo.
Las aproximaciones epistemológicas de la línea se apartan de las visiones empiropositivistas
de la ciencia. Se acercan más bien a la concepción constructivista del
desarrollo del conocimiento en donde los conceptos son las unidades de construcción, los
principios y teorías de la ciencia son una especie de anteojos a través de los cuales se
observan los fenómenos, eventos y objetos y en donde la idea de los conceptos en
permanente evolución son la base de la comprensión humana.
Se da la importancia de las ideas de Kuhn ya que el papel que desempeñan los
conceptos en el desarrollo de la estructura cognitiva puede ser análogo al papel de los
paradigmas kuhnianos en el desarrollo de las ciencias pues si los paradigmas ayudan al
científico a interpretar hechos y datos o a buscar información para la solución de los
problemas planteados a la ciencia, los conceptos en la estructura cognitiva facilitan el
aprendizaje significativo incrementan la capacidad para resolver problemas en áreas
específicas del conocimiento. Se acogen también ideas de Toulmin quien utiliza el
concepto de evolución para describir la comprensión humana como bases importantes
para sustentar las ideas sobre el aprendizaje humano y la construcción de significados.
Se reconoce finalmente que existe una relación íntima entre el aprendizaje
significativo y lo que se entiende por construcción del conocimiento. Así, la construcción
del conocimiento no es más que una extensión de la capacidad del ser humano para
construir nuevos significados, o sea, para construir nuevos conceptos y nuevas relaciones
conceptuales en la estructura cognitiva. Construir nuevos conocimientos es así, una forma
de aprendizaje significativo y es, por tanto, un fenómeno a la vez sicológico y
epistemológico.
Los principios que se tienen en cuenta han sido ya discutidos (Caicedo, 1989) pero en
resumen se pueden describir así: tanto los conceptos como las concepciones alternativas
se adquieren desde temprana edad y afectan los nuevos aprendizajes. En efecto, desde
temprana edad estamos en busca de significados de los eventos y objetos y sus
regularidades para luego codificarlos con símbolos o palabras. Estamos construyendo
conceptos. En el desarrollo de esta actividad generalmente se construyen ideas e
interpretaciones intuitivas sobre los fenómenos de la ciencia que no corresponden a las
interpretaciones de la comunidad científica, aparecen lo que se ha denominado esquemas
o concepciones alternativas. Estas han demostrado ser resistentes a la modificación y, por
el contrario, se refuerzan y aparecen mejor elaboradas por efecto de procesos de
instrucción en las que no se tienen en cuenta sus características. Se constituyen en un
obstáculo para la comprensión de los conceptos científicos. Por otra parte, también se ha
encontrado que cuando se poseen conocimientos previos relevantes a los nuevos
conocimientos el resultado es un mayor rendimiento en los procesos de aprendizaje
significativo.
La capacidad de procesamiento de información en el cerebro es limitada, lo cual tiene
implicaciones en el aprendizaje de las ciencias sobre todo cuando en la preparación de
eventos de aprendizaje se diseñan materiales de instrucción, se asignan tareas y se
exigen soluciones a problemas en donde es preciso manipular información que sobrepasa
la capacidad mental individual de procesamiento.
El conocimiento se almacena jerárquicamente. Se deduce de la teoría de la asimilación
de Ausubel, ya que según éste los nuevos conocimientos se incluyen dentro de
conceptos de mayor generalidad (inclusividad) existentes en la estructura cognitiva. Este
principio ha dado origen al uso de la técnica del mapa conceptual en la que se
representan las relaciones entre los conceptos en forma jerárquica y por consiguiente
utilizado como indicador de la organización cognitiva de los conocimientos construidos.
Los compromisos epistemológicos de los estudiantes influyen en el aprendizaje. Las
ideas, las concepciones sobre el mundo y la ciencia y su forma de construcción, así como
las creencias y los mitos dirigen los procesos de aprendizaje. Estos compromisos forman
parte de lo que se ha dado en llamar la ecología conceptual y pueden entrar en conflicto
con los principios que plantea una ciencia particular y por consiguiente influyen en los
procesos de aprendizaje.
El aprendizaje significativo presupone que el individuo conozca y sea consciente de
los procesos cognitivos que intervienen en el aprendizaje y esté dispuesto
conscientemente a relacionar en forma sustancial el nuevo material de aprendizaje con lo
que posee en su estructura cognitiva. Así mismo, se ha de tener presente en los diseños
de eventos educativos que los pensamientos, sentimientos y acciones se integran
íntimamente en el individuo y que una estrategia pedagógica constructivista debe
estimular para que esta integración ocurra.
El papel de los instrumentos
En principio se acepta que cualquier metodología, diseño instruccional, entrevista
estructurada, no estructurada o clínica y otros procedimientos puede ser susceptible de
ser utilizado como instrumento. Lo importante es que éstos tengan coherencia con la
formulación teórica. Se hace analogía con la forma de proceder del hombre de ciencia
para quien el instrumento es lo que le permite concretar la teoría a un caso particular. El
instrumento es en última instancia la teoría misma. Que se pueda observar o que sea lo
observable en los eventos educativos depende de la teoría y, por supuesto, del
instrumento que lo concrete. Cada instrumento, necesariamente, obedece o se enmarca
dentro de un presupuesto teórico o sistema discursivo construido por el educador. Negar
esto es caer en el instruccionismo que ha venido guiando la enseñanza de las ciencias.
Dada esta posición frente a los instrumentos, la línea ha venido utilizando el mapa
conceptual, el diagrama heurístico V y la entrevista estructurada de tipo piagetiano, pues
se considera que sus fundamentos coinciden con los principios teóricos que la sustentan.
El mapa conceptual, tal como lo propone Novak (1985) es un instrumento útil para
representar y resumir el sistema de referencia conceptual (los significados) actual de un
individuo en un área de conocimiento, como una herramienta para la planificación de las
actividades de instrucción y de los contenidos curriculares en forma jerárquica, como
instrumento de evaluación y para ayudar a los estudiantes a construir nuevos significados,
para aprender a aprender.
El diagrama heurístico V además de desempeñar papeles similares a los del mapa
conceptual, ayuda a maestros y alumnos a profundizar su comprensión sobre la
naturaleza del conocimiento científico y sus formas de construcción. En cuanto la
entrevista clínica si bien su manejo es más complejo y requiere de entrenamiento experto
para su correcta aplicación, se ha encontrado que es la más adecuada cuando se
pretende auscultar estructuras cognitivas y compromisos epistemológicos que posee el
individuo en un determinado momento.
La experiencia lograda en la utilización de cada uno de estos instrumentos adquiere
importancia en la medida que ha ayudado a clarificar la naturaleza del problema de
investigación que se adelanta y la de los presupuestos teóricos que guían la aproximación
pedagógica utilizada.
Algunos resultados
Guiados por las preguntas y teniendo en cuenta los elementos claves de la educación,
se desarrollaron proyectos cuyos resultados, en los que se muestran datos comparables
con aquéllos obtenidos por otros grupos de investigación, nos permitieron reestructurar y
hacer ajustes a la línea de investigación, refinar los instrumentos y las metodologías
utilizadas.
Los primeros trabajos estuvieron centrados sobre el aprendiz en la auscultación de las
ideas intuitivas y concepciones alternativas que poseían al iniciar los estudios formales de
ciencias y las variaciones que éstas tenían por efecto de las estrategias utilizadas en el
aula de clase. Estudios preliminares, Alarcón (1986), Betancourt (1986), Beltrán (1986),
mostraron la existencia de diferentes esquemas construidos intuitivamente sobre los
fenómenos naturales y su gran estabilidad.
Un problema que se dio al comienzo fue cómo representar adecuadamente el
conocimiento conceptual de los alumnos y los cambios cognitivos ocurridos en el tiempo.
Con este propósito se usaron inicialmente formas de entrevista estructuradas aunque no
extensivamente, debido a la dificultad de la trascripción y de las técnicas de aplicación y
de análisis. Se utilizó luego la técnica del mapeamiento conceptual (Novak y Gowin 1984),
como instrumento útil para representar y resumir el sistema de referencia conceptual de
un individuo en una determinada área del conocimiento, técnica que más tarde se
ampliaría a otras tareas como la de orientar aprendizajes significativos, planeación del
currículo y la instrucción y corno instrumento de evaluación.
Trabajos como los de Pérez (1989) y Tovar (1989), utilizan con éxito la técnica del
mapa conceptual para explorar concepciones alternativas y/o para estimular aprendizajes
significativos. Comprendimos que este podía ser un instrumento que podía ser base para
iniciar una serie de proyectos destinados a propiciar aprendizajes conceptuales
significativos en el aula de clase. En este propósito se usó complementariamente otra
técnica, la V heurística, principalmente para iniciar procesos de construcción de
significados en laboratorio.
Otro de los principios que también han sido explorados en estudios sobre el aprendiz
es lo que ahora se denomina “ecología conceptual” del individuo el cual supone que dirige
el aprendizaje y, por consiguiente, la comprensión de los fenómenos naturales. El trabajo
de Torres (1989) basado en esta hipótesis indaga sobre la influencia de las posiciones
epistemológicas en el aprendizaje de los conceptos de la química en lo relativo a la teoría
del enlace. Los resultados ya definitivos del estudio inducen a concluir que estas
concepciones afectan la comprensión de los conceptos de la disciplina, sin embargo. no
dice mucho sobre cómo superarlos a través de estrategias instruccionales apropiadas.
Trabajo adicional debe hacerse en este sentido.
Adicional a lo anterior en esta área todavía quedan por responder otras preguntas:
¿cómo se construyeron los esquemas alternativos y por qué son tan resistentes? ¿Qué
procedimientos o estrategias de instrucción pueden utilizarse para producir cambios en
tales esquemas? En el primer caso la teoría que sustenta la línea dispone de una
hipótesis plausible pero todavía no ha sido explorada, en la segunda, se han iniciado una
serie de proyectos en los que principalmente se diseñan estrategias y actividades de
instrucción de tipo constructivista, cuyos resultados no comentaremos en este escrito ya
que serán objeto de presentaciones especiales posteriores. Estas, sin embargo, tienden
en general a producir efectos en los esquemas contextualmente erróneos y a orientar
hacia la construcción de nuevos esquemas y nuevos significados esto es, hacia
aprendizajes significativos.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ALARCON, et al. (1986). Incidencias de las ideas intuitivas en la aprehensión de
conceptos científicos UPN. Bogotá (Trabajo de grado).
AUSUBEL, J. D. et al. (1986). Educational Psycology. A Cognitive View. Holt, Rinehart,
Winston, NY.
BELTRAN, et al. (1986). Incidencias de las nociones de calor, trabajo y energía en la
aprehensión del concepto de Entalpía. UPN. Bogotá. (Trabajo de grado).
BETANCOURT, et al. (1986). Problemas en la aprehensión de los conceptos Punto de
fusión y Punto de ebullición. UPN. Bogotá. (Trabajo de grado).
CAICEDO, H. (1989). Tendencias en la investigación sobre la enseñanza de las ciencias.
Educación y Cultura. Nos. 19, 11-15.
DRIVER, R. (1986). Psicología Cognitiva y Esquemas Conceptuales de los alumnos.
Enseñanza de las ciencias.
GIL. D. (1986). La metodología científica y la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de
las Ciencias. V. 4 No. 2, 11-121.
NOVAK, J. D. (1978). A theory of Education. Cornell University Press.
NOVAK, J. D. (1984). Learnig How to Learn. Cambridge University Press.
PEREZ, R. (1989). Aprendizaje de conceptos Acido Base UPN. Bogotá (Tesis).
POSNER, et al. (1982). Accomodation of a Scientific Conception. Toward a Theory of
Conceptual Change. Sc. Educ. 66(2) 211-277.
TORRES, D. (1989). Aplicación de la TCC al aprendizaje de conceptos en química. UPN.
Bogotá. (Tesis).
TOVAR, G. (1989). Aplicación de la teoría de Novak al aprendizaje de conceptos en
química. UPN. Bogotá. (Tesis).
VIENNOT. L. (1979). Spontaneus Reasoning in Elementary Dynamics. Eur. J. Sc. Educ.

No hay comentarios: