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Capítulo 3

¿Cómo incorporar las grandes ideas de la Ciencia a la práctica docente?: reflexiones desde el aula

Corina González-Weil6,3 y Paulina Bravo González1,78

Resumen

Existe una tendencia creciente a considerar las Grandes Ideas de la Ciencia como útiles para enseñar ciencias en sintonía con los desafíos actuales de la alfabetización científica. Dado lo anterior, las grandes ideas se han incorporado a los currículums de ciencia en el plano internacional y en Chile. Si bien en nuestro país están incorporadas explícitamente en el currículum desde el año 2015, es poca la información sobre cómo profesores y profesoras trabajan con ellas en sus aulas. En este capítulo los invitamos a explorar dos experiencias de uso y/o creación de grandes ideas junto a profesoras y profesores de ciencia de Valparaíso. La primera experiencia se refiere a la práctica de una profesora de educación básica enseñando grandes ideas relacionadas con biología a sus estudiantes de 4° básico. La segunda experiencia ocurre en el contexto de formación docente inicial, donde se diseña e implementa una actividad en torno a una gran idea acerca de la ciencia. Cerraremos este viaje discutiendo sobre la importancia del uso de las grandes ideas y del valor que tiene generar conocimiento desde la práctica de los profesores con sus estudiantes en el aula.

Palabras claves: grandes ideas de y acerca de la ciencia, alfabetización científica, experiencia de profesoras y profesores.

1. Introducción

1.1 La alfabetización científica y los retos actuales de la enseñanza de la ciencia

Los desafíos actuales a los que nos vemos enfrentados como sociedad requieren que —en el caso de la ciencia— no solo comprendamos ciertos conceptos científicos mínimos, sino que desarrollemos actitudes científicas (como el escepticismo) y habilidades de pensamiento científico (como la capacidad de preguntar). Igualmente, es necesario que además comprendamos la Ciencia como un quehacer humano, como parte de nuestra cultura y que, por eso mismo, está fuertemente influenciada por factores históricos, políticos, económicos y sociales. Sobre todo, requerimos formarnos como personas capaces de tomar decisiones y, más aún, de generar acciones que nos ayuden a mejorar la calidad de vida de los seres humanos, a cuidar nuestro entorno y a sobrevivir como especie.

En la actualidad, estamos en un punto de inflexión como Humanidad, que nos demanda, como individuos y como sociedad, actuar y cambiar nuestros hábitos para poder adaptarnos a los rápidos cambios que enfrentaremos o estamos enfrentando y proponer soluciones concretas, en un contexto de colaboración, solidaridad y empatía.

Desde esta perspectiva, la alfabetización científica de la población juega un rol clave, no solo para la sobrevivencia de la ciencia —a través de la generación de interés por este aspecto de nuestro quehacer como humanos— sino, sobre todo, para nuestra propia sobrevivencia. Sjöström y Eilks (2016), basados en autores anteriores, proponen tres visiones de alfabetización científica: la Visión I está centrada en el contenido y los procesos científicos para su posterior aplicación; la Visión II tiene por objetivo comprender la utilidad del conocimiento científico en la vida cotidiana y en la sociedad; y la Visión III, trata sobre el “saber científico en acción”. Esta última visión, también llamada “alfabetización científica crítica”, implica una educación científica transformadora, que enfatiza la transdisciplinariedad, la promoción de valores y una ciudadanía global orientada a la praxis. Las actuales circunstancias de nuestro planeta nos invitan a situarnos en esta tercera visión, que desarrolla una perspectiva crítica de los ámbitos socio y tecnocientíficos, donde se promueva una disposición activista en pos de incrementar la justicia social y ambiental. Un posible espacio de desarrollo de esa visión —no el único, porque la situación actual nos compete a toda la sociedad— es el de la escuela y las universidades, a través de la educación científica de los estudiantes.

Evidentemente, para preparar a los estudiantes en el desarrollo de un razonamiento sociocientífico, que les permita adoptar sus propias decisiones y ejercer de manera más participativa su ciudadanía, es necesaria la generación de una base científica informada. Los estudiantes deberán comprender cuál es el conocimiento científico básico que la ciencia ha construido a lo largo de la historia, que nos ayuda a entender los fenómenos que observamos a diario, y que en consecuencia también nos ayuda a buscar las mejores soluciones para los problemas actuales (El Halwany, Zouda y Bencze, 2017). Del mismo modo, los estudiantes debieran tener una comprensión sobre la manera en que la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente (CTSA) se relacionan e inciden entre sí, de modo de poder analizar críticamente las complejas relaciones que se dan entre estos ámbitos. Esto se vuelve especialmente relevante cuando logramos comprender que, así como los avances de la ciencia tienen un fuerte impacto sobre la CTSA, el desarrollo de la ciencia depende de la tecnología, pero también de los intereses políticos, sociales y económicos de quienes la financian.

1.2 ¿Qué son las grandes ideas?

Frente a estos desafíos actuales de la sociedad, la enseñanza y el aprendizaje de la ciencia se presenta como una alternativa de fomento de este análisis crítico. Considerando este escenario, se ha propuesto una nueva forma de abordar el contenido científico bajo el nombre de “Grandes Ideas de la Ciencia”. Esta nueva propuesta curricular invita a que los estudiantes puedan “ver conexiones entre diferentes ideas científicas”, de forma tal que cuando están conectadas se les podría hacer más fácil utilizarlas en nuevos escenarios que si usan otras ideas desconectadas (Harlen, 2015, p.97), promoviendo un entendimiento más crítico e integrado de la ciencia.

En relación con la génesis de este constructo, cabe señalar que, ya en 1998, Robin Millar y Jonathan Osborne proponían la existencia de “historias explicativas” de la ciencia, y advertían sobre la importancia de elegir bien cuáles de estas “historias” eran las más relevantes para el currículum (Millar y Osborne, 1998). Sin embargo, no fue hasta 2010 que se acuñó el constructo “Grandes Ideas de la Ciencia”, en el marco de un seminario en el que un grupo de diez científicos y educadores relacionados con educación científica de diferentes partes del mundo (entre los que se encontraba Millar) propusieron ideas y principios que todo estudiante debería conocer durante su periodo en la escuela. A propósito de ese seminario se desarrollaron, bajo el liderazgo de Wynne Harlen, dos reportes cortos que agrupan estas grandes ideas. El primer reporte tiene por nombre Principios y grandes ideas de la educación en ciencias (2010) donde se presentan estas grandes ideas de y acerca de la ciencia, mientras que el segundo reporte, conocido como Trabajando con grandes ideas de la educación en ciencias (2015), muestra un enfoque más aplicado sobre cómo se pueden abordar las grandes ideas en el aula9.

Es así como esta propuesta incluyó un set de diez grandes ideas de la ciencia

—teorías, modelos y principios que explican el mundo natural— y cuatro grandes ideas acerca de la ciencia —la forma en que estas ideas científicas se han desarrollado— (Harlen, 2010). En su génesis, las grandes ideas se definieron como “ideas que pueden usarse para explicar y hacer predicciones sobre una variedad de fenómenos relacionados en el mundo natural” (Harlen, 2010, p.17). Esta conceptualización incorpora la idea de progresión hacia la gran idea, donde las ideas “pequeñas” desarrolladas a partir del estudio de temas particulares, se construyen para formar gradualmente ideas “más grandes” (p. 8) que abarcan más fenómenos. La progresión se entiende relacionada con el dominio científico desde pequeñas ideas alcanzadas a través de experiencias concretas hasta grandes ideas más amplias y abstractas, así como a través de los niveles de escolarización de los estudiantes (Harlen, 2010). El listado completo de grandes ideas de y acerca de la ciencia se puede observar en la Tabla 3.1.

Otros educadores científicos han definido las grandes ideas como “un principio unificador que conecta y organiza ideas, conceptos pequeños y experiencias múltiples” (Mitchell et al., 2016, p.3). Según Whiteley (2012), las grandes ideas “pueden considerarse como los patrones que permiten conectar los puntos del conocimiento que de otra forma estaría fragmentado” (p. 43). Estas grandes ideas permitirían establecer nuevas relaciones entre contenidos científicos (Olson, 2008), por lo que podrían ser comunes a más de un fenómeno con el potencial de volverse más sofisticadas con el tiempo (Plummer y Krajcik, 2010). Las grandes ideas se pueden relacionar con las disciplinas asociadas a STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) de manera tal de entenderlas transversal e integradamente, pudiendo ser grandes ideas de contenidos o grandes ideas de los procesos asociados a STEM (Chalmers et al., 2017).

Tabla 3.1 Grandes ideas de y acerca de la ciencia (Harlen et al., 2010).

Ideas de la Ciencia
1	Todo material en el Universo está compuesto de partículas muy pequeñas.
2	Los objetos pueden afectar otros objetos a distancia.
3	El cambio de movimiento de un objeto requiere que una fuerza neta actúe sobre él.
4	La cantidad de energía del universo siempre es la misma, pero la energía puede transformarse cuando algo cambia o se hace ocurrir.
5	La composición de la Tierra y de la atmósfera y los fenómenos que ocurren en ellas le dan forma a la superficie de la Tierra y afectan su clima.
6	El sistema solar es una muy pequeña parte de los millones de galaxias en el Universo.
7	Los organismos están organizados sobre la base de células.
8	Los organismos requieren de suministro de energía y de materiales de los cuales con frecuencia dependen y por los que compiten con otros organismos.
9	La información genética es transmitida de una generación de organismos a la siguiente generación.
10	La diversidad de los organismos, vivientes y extintos, es el resultado de la evolución.
Ideas acerca de la Ciencia
11	La ciencia supone que para cada efecto hay una o más causas.
12	Las explicaciones, las teorías y los modelos científicos son aquellos que mejor dan cuenta de los hechos conocidos en su momento.
13	El conocimiento generado por la ciencia es usado en algunas tecnologías para crear productos que sirven a propósitos humanos.
14	Las aplicaciones de la ciencia tienen con frecuencia implicancias éticas, sociales, económicas y políticas.

En Chile, este nuevo enfoque de la educación científica está incorporado al currículum nacional (Mineduc, 2012, 2015, 2019) enfatizando la enseñanza de las grandes ideas de la ciencia desde séptimo a segundo medio, mientras que las ideas acerca de la ciencia podrían estar asociadas a tercero y cuarto medio. En estos niveles, la definición que entrega el currículum nacional es la siguiente:

Para contribuir a la alfabetización científica es fundamental comprender conceptos e ideas nucleares de las ciencias que permitan construir otros conocimientos. Las grandes ideas, como construcción conceptual, permiten explicar eventos y fenómenos importantes para la vida de los estudiantes durante y después de su etapa escolar. Son relaciones y patrones observados en un amplio rango de fenómenos. Estas relaciones posibilitan una visión integrada de las ciencias, con lo cual se adquieren aprendizajes profundos sobre objetos, materiales, fenómenos y relaciones del mundo natural (Mineduc, 2019, p. 30).

Para el caso de la educación básica, las bases curriculares de primero a sexto establecen, siguiendo la misma línea del trabajo de Harlen, lo siguiente: Para que este proceso sea exitoso, es fundamental que los estudiantes se aproximen a las grandes ideas de la ciencia, cuya comprensión les permita dotar de sentido a los fenómenos del mundo que los rodea. Estas ideas no se limitan a ofrecer explicaciones casuísticas sobre preguntas que surgen en la vida cotidiana, sino que identifican, de forma abstracta, relaciones entre fenómenos y propiedades observadas. La comprensión de estas ideas facilita la predicción de fenómenos, la evaluación crítica de la evidencia científica y la toma de conciencia de la estrecha relación entre ciencia y sociedad (Mineduc, 2012, p. 70).

Existen diferentes ejemplos del uso de grandes ideas desde la literatura (ver González-Weil y Bravo, 2017, para una revisión más detallada). Pero es poco el conocimiento que se ha generado sobre cómo los profesores chilenos están incluyendo esta innovación del currículum nacional en sus aulas (Bravo, Astudillo, Cisternas y Flores, 2019). Este punto se vuelve especialmente importante considerando que el currículum chileno adoptó este acercamiento sobre cómo enseñar ciencias en todos los niveles escolares, desde la aparición del constructo. Ogborn (2002), como experto en desarrollo curricular, se hace dos preguntas sobre quién es el propietario o propietaria de las innovaciones curriculares una vez que se han desarrollado y, luego, cómo se transforman una vez que se van a implementar. De esos cuestionamientos, Ogborn propone que el éxito de un proyecto de desarrollo curricular está relacionado con “el sentido de propiedad de la innovación”, concluyendo que los docentes “son los verdaderos dueños del currículum” (p. 143).

En el caso de la biología en particular, es interesante dar una segunda mirada a las grandes ideas que nos proponen Harlen et al. (2010). Del listado de “Ideas de la Ciencia”, las últimas cuatro se relacionan directamente con cómo la ciencia explica los fenómenos biológicos. Las ideas 7 y 8 —“los organismos están organizados en base a células” y “los organismos requieren de suministro de energía y de materiales de los cuales con frecuencia dependen y por los que compiten con otros organismos”— nos invitan a comprender que los seres vivos tienen la necesidad de incorporar materia y energía para mantenerse, lo cual determina una organización específica —la célula— cuyo funcionamiento se refleja a nivel macro, en todas las funciones del organismo (González-Weil y Bravo, 2017). Si pensamos en términos de alfabetización científica, la comprensión de estas grandes ideas nos permite explicar una serie de fenómenos cotidianos. A modo de ejemplo, podemos comprender por qué respiramos más rápido cuando corremos (relacionando el fenómeno observado con el hecho de que nuestras células musculares necesitan mayor disponibilidad de ATP, y, por lo tanto, más oxígeno para la respiración celular). En consecuencia, podemos reconocer la importancia de mantener nuestro sistema respiratorio limpio, y así entender lo nocivo que es el tabaquismo. Si pensamos a nivel de alfabetización científica crítica, podemos cuestionarnos por qué si el tabaquismo es algo tan nocivo —dado que interfiere con el sistema que tenemos para darle energía a nuestras células— se mantienen las industrias tabacaleras, y cuáles son los intereses económicos que hay detrás, que pasan por encima de la salud de las personas. Finalmente, cabe señalar que el comprender una gran idea, y cuestionarse acerca de la manera en que puede ser enseñada, es parte importante del desarrollo del conocimiento pedagógico del contenido (CPC) de un profesor de ciencias (ver Capítulo 1 de este libro). El desarrollo del PCK (por su denominación en inglés, pedagogical content knowledge) (ver Vergara y Cofré, 2014) de una profesora o profesor de ciencias, establece como primera acción el que el docente reconozca cuál es la idea principal de lo que quiere enseñar. De igual modo, es importante que como docentes podamos reflexionar acerca de cuáles son las “pequeñas grandes ideas” —“ladrillos”— que conforman una gran idea; comprender que muchas de estas pequeñas ideas vienen del contexto cotidiano de los estudiantes, y que podrían conformar una gran idea más amplia y abarcadora. Teniendo claro cuál es la gran idea y cuáles son las “pequeñas grandes ideas” que se enseñarán, podemos abordar nuestra enseñanza a partir de los otros elementos del CPC: por ejemplo, reflexionando acerca de cuáles son las dificultades específicas que tienen nuestros estudiantes para la comprensión de las “pequeñas grandes ideas”, o cuál es la estrategia más adecuada para abordarla o para evaluarla, etc. Un ejemplo concreto de ello puede encontrarse en González-Weil y Bravo (2017), en relación con el concepto de ser vivo.

Considerando lo anterior y que las grandes ideas parecen útiles para la enseñanza de la ciencia, particularmente ante la demanda de una sociedad crítica, nos parece relevante explorar cómo los profesores de ciencias trabajan con ellas en el aula y cómo pueden crear/rediseñar conjuntamente sus propias grandes ideas relacionándolas con el contexto (político, social, económico), sus estudiantes, el tipo de escuela en la que trabajan y su propio conocimiento de la ciencia. De esta forma, les invitamos a explorar dos experiencias de uso y/o creación de grandes ideas junto a profesoras y profesores de ciencias de Valparaíso. La primera experiencia que conocerán es la práctica de una profesora de educación básica enseñando una gran idea en torno al tema de adaptación a sus estudiantes de 4° básico. La segunda experiencia ocurre a nivel de docencia universitaria, e ilustra cómo profesores en formación inicial se basan en una gran idea en torno a la relación CTSA, para diseñar una experiencia de aprendizaje.

2. Desarrollo

2.1 Grandes ideas sobre adaptación: Delia y el Garzapilén

Esta primera experiencia es parte de la investigación de doctorado de una de las autoras de este capítulo (Paulina). Una de mis preguntas de investigación es ¿cómo profesoras y profesores usan y conceptualizan las grandes ideas de la ciencia en su práctica? Para responderla realicé, entre otras actividades, observaciones de aula y entrevistas a profesoras y profesores de Valparaíso. La experiencia que aquí se mostrará es la de Delia, profesora de educación básica, con su grupo de estudiantes de cuarto básico en una secuencia de aprendizaje que se desarrolló en tres clases sobre adaptación y aves10. Para Delia las grandes ideas son “los temas básicos que todos nosotros como terrícolas tenemos que saber y eso es como lo esencial. Al tratar de entenderlo a lo mejor nos sirve para mejorar la calidad de vida y cuidar la especie también”. Esta comprensión no solo tiene implicancias en cómo entiende el contenido, sino que igualmente en cómo toma ciertas decisiones pedagógicas, porque la gran idea le ayuda a “centrar qué es lo que voy a enseñar, o sea, el concepto clave, gatillante, una idea fundamental”. Lo anterior no solo tuvo implicancias en términos de cómo organizó sus clases, sino que las grandes ideas se volvieron, asimismo, parte de su subjetividad como profesora de ciencias, determinando su posición pedagógica, epistemológica y hasta política sobre cómo enseñar ciencias.

La secuencia que Delia realizó consistió en tres clases. En la primera clase, trabajó el concepto de clasificación y organización por criterios, para lo cual usó como ejemplo la forma en que los estudiantes estaban sentados en la sala, aplicando esos conceptos sin contexto científico, para luego pasar a hablar sobre clasificación y criterios de clasificación con las aves. En la segunda clase, introdujo la actividad que tendrían en la sesión siguiente, que correspondió a una visita al humedal cercano a la escuela para observar aves. Como preparación de esa actividad, en la segunda clase Delia con sus estudiantes conversaron sobre qué se entiende por hábitat, diversidad y características que determinan a las especies. En esta clase también trabajó la distinción entre observación e inferencia, y realizó una actividad para ahondar en esa diferencia. La tercera clase de la secuencia correspondió a la salida a terreno al humedal colindante a la escuela, donde, con ayuda de una ornitóloga, los estudiantes observaron aves y discutieron su comportamiento.

En este capítulo nos centraremos en la segunda clase, de donde podemos discutir la gran idea de Delia. Antes de adentrarnos en ello, les invitamos a revisar la siguiente viñeta:

Segunda clase: ¿Existe el Garzapilén o Pilpigarza?

Este episodio se llevó a cabo en los primeros 19 minutos de la segunda clase (entre los minutos 06.00 y 25.00). La visita de una estudiante al humedal dio comienzo a un diálogo en torno a la pregunta: ¿qué constituye una familia? Esta pregunta se movió entre una clasificación taxonómica donde las familias y las especies son categorías y otras opiniones que estaban relacionadas con la familia como una organización social. Asimismo, la conversación bordeó una dimensión de apareamiento con la idea de producir descendencia entre diferentes especies resultando un ave llamada “garzapilén”; y una pregunta evolutiva de “cómo las diferentes especies han sobrevivido a lo largo de los años tal como son”. Estas dimensiones, junto con el desarrollo de la observación, constituyen la gran idea de Delia.

Figura 3.1 Viñeta segunda clase de Delia (Elaboración propia).

En la clase, Delia no aborda explícitamente una gran idea tomada del set de las 14 ideas originales propuestas por Harlen; más bien pareciera estar mezclando diferentes ideas en la misma clase considerando las opiniones de los estudiantes como respuesta a sus preguntas provocadoras. En nuestra interpretación, la conversación ilustrada en la viñeta se mueve entre dos grandes ideas de la ciencia del set (Tabla 3.1), es decir: (9) La información genética es transmitida de una generación de organismos a la siguiente generación; (10) La diversidad de los organismos, vivientes y extintos, es el resultado de la evolución; y una gran idea acerca de la ciencia: (12) Las explicaciones, las teorías y modelos científicos son aquellos que mejor dan cuenta de los hechos conocidos en su momento, que se relaciona con observación. Lo que demuestra una fluidez en la conversación entre las grandes ideas de y acerca de la ciencia.

En la conceptualización de las grandes ideas está bien descrito el vínculo que debe producirse entre las grandes ideas y las experiencias de la vida diaria de los estudiantes, por ejemplo, en el principio cinco, que dice que “la progresión hacia las grandes ideas debe resultar del estudio de temas de interés para los estudiantes y relevancia en sus vidas” (Harlen, 2010, p.10). Esto también se observa en la clase de Delia, cuando aprovecha la visita de una estudiante al humedal cerca de la escuela para iniciar la conversación. Ese enunciado sobre lo que vio la estudiante se usó como punto de partida para discutir cuál es el significado de la familia de aves, lo que se movió a otras preguntas relacionadas con comportamiento: “Yo dije que el pilpilén se subió en la garza. Se ayudaron mutuamente y ahí me pregunto si eso significa que son familia”; taxonomía: “Yo creo que, si fueran de la misma familia, como dice Martina, deberían ser iguales poh, pero cada animal tiene sus características, son todas diferentes.”; genética: “No estoy de acuerdo con la Martina porque tendría que ser un ave parecida al pilpilén y a la garza, no se combinarían. ¡La mezcla sería un hijo IMPOSIBLE! ¡Es raro!”; y evolución: “Ahí nos podemos preguntar ¿por qué las garzas son todavía garzas y los pilpilenes aún pilpilenes y no podemos ver garzapilenes? ¿Ni pilpigarzas?”; y sobre naturaleza de la ciencia: “dada la observación de Martina, hemos estado discutiendo todo esto! ¿Ustedes piensan que los científicos tienen estas conversaciones?” Todos ellos planteados por los estudiantes y Delia.

En relación con la progresión que el marco de grandes ideas propone, pareciera que Delia parte de una experiencia cotidiana de sus estudiantes para pasar a una idea más abstracta. En este caso, se pasa de la observación de la estudiante en el humedal al cuestionamiento de las observaciones que hacen los científicos para construir una explicación científica. La cuestión de la naturaleza de la ciencia a partir de la observación de aves parece estar relacionada con avanzar hacia una idea más amplia desde una idea más concreta, que ella explica de la siguiente forma:

“Al principio es importante que ellos [los estudiantes] reconozcan los diferentes tipos de aves, porque después quiero abordar otro contenido, en este caso adaptación, pero deben estar preparados de antemano para comprenderlo. Deben tener claro qué es una característica de un ave y porqué cambió o no, o cuáles son las estructuras que permiten que la especie exista tal como es en este momento” (Entrevista 2).

Delia pareciera estar reconociendo las “pequeñas” ideas que permitirán comprender posteriormente la “gran” idea. Esas pequeñas ideas provienen directamente de las observaciones y opiniones, a veces impugnadas, de los estudiantes, mientras Delia da una dirección hacia el objetivo de su clase.

Como mencionamos anteriormente, los profesores están llamados a vincular la vida de los estudiantes y las grandes ideas desde lo que propone el marco de Harlen y el mismo currículum de ciencias de Chile. Sin embargo, en el caso de Delia, ella parece construir la mezcla de grandes ideas, habilidades y actitudes —observación y actitud científica— partiendo de la experiencia de la estudiante observando las aves. En ese sentido, el vínculo se hace en el sentido contrario: desde la vida cotidiana a la ciencia escolar, es decir, Delia trae la vida cotidiana a la escuela. La emergencia de la especie imaginada llamada “garzapilén” permite representar lo que Delia propone como compartir el control en sus clases. Durante la conversación, ella planteó la posibilidad de la existencia de esta especie, después que un estudiante introdujo la idea de una especie mezcla garza y pilpilén, la que es discutida por algunos estudiantes:

“Es sospechoso. Yo creo que podrían tener un hijo, pero esa cría sería distinta, sería muy raro, entonces tendría un cuello muy gigante y otra parte chiquitita” —y dudosamente aceptada por otros –“Mmm, ¿sí?”—. En lugar de dar la respuesta respecto a las posibilidades restringidas de reproducción sexual entre diferentes especies, Delia permite que los estudiantes se retroalimenten entre sí hasta que la especie imaginada queda fuera de cuestionamiento “¡La mezcla sería un hijo IMPOSIBLE!”. Sobre este momento Delia expresó su posición:

“Es importante dar crédito a esa discusión y evitar decir ‘nooo, eso no es posible’. Recuerdo que pensé, qué pasaría si les dijera ahora que es raro el cruce de dos especies diferentes y que conocemos algunos casos como el caballo y el burro, pero el ‘híbrido’ es una mula estéril, por lo que no hay posibilidad para continuar la especie; eso sería como decir ‘el viejo pascuero no existe’ y ¡listo!, pero en cambio preferí seguir la conversación y luego solos se dieron cuenta de eso” (Entrevista 2).

Para Delia, “dar crédito” o que “luego solos se dieron cuenta de eso” parece relacionarse con su confianza en que el objetivo de la clase se alcanzará en algún momento. En su relato, la discusión podría considerarse emergente, como el mismo garzapilén. Esta discusión pareciera que no puede ser interrumpida, incluso si la interrupción significa explicitar lo que ha sido el acuerdo más aceptado de la comunidad científica respecto al cruce entre diferentes especies. En un sentido más amplio, Delia ha estado cambiando su comprensión de lo que debería esperarse en una clase de ciencias:

“En este punto de mi vida, entendí que todo se muestra tan fragmentado que me dije: ‘esta cuestión hay que juntarla’. Al hacerlo, podemos entender que el conocimiento está dentro de la vida; si no sé porqué el conocimiento científico es útil, estoy perdiendo tiempo” (Entrevista 1).

En su origen, el objetivo del enfoque de las grandes ideas propuesto por Harlen (2010), fue conectar conceptos científicos que la mayoría de las veces aparecen fragmentados en el plan de estudios, que es a lo que Delia también apunta como profesora enseñando ciencias. No obstante, en su reflexión, Delia parece ir más allá. No solo se trata de vincular el entorno con diferentes ideas científicas, sino que de comprender —ella y los estudiantes— que la ciencia es parte de la vida, “está dentro de la vida” y nos ayuda a explicarla.

De acuerdo con el plan de estudios de ciencias chileno para cuarto básico, se propone que los objetivos de aprendizaje relacionados con la adaptación y las características de los animales y las plantas se enseñen en dos clases, pero, en el caso de Delia, ella ocupó tres clases para comenzar a desarrollar lo que estamos llamando ‘mezcla de grandes ideas’; por lo tanto, podríamos pensar que usa más tiempo que el que se prescribe en el documento curricular oficial chileno. Sin embargo, al analizar esta combinación de grandes ideas, Delia podría estar abriendo preguntas sobre genética y evolución, que en el mismo plan de estudios chileno corresponden a segundo y primero medio, respectivamente, lo que significaría que Delia estaría ‘ganando’ tiempo, porque está conectando dominios científicos de diferentes niveles de escolaridad, lo que apunta también a la progresión entre niveles.

2.2 Explorando algunas grandes ideas acerca de la Ciencia

La segunda experiencia corresponde a una parte del curso de Didáctica de las Ciencias, dictado para segundo año de la carrera de Pedagogía en Biología y Ciencias Naturales. Esta parte del curso tenía como objetivo profundizar el significado de la alfabetización científica, su relación con la naturaleza de la ciencia, y la cultura de la paz11. Para ello, los estudiantes trabajarían en torno a una misma actividad, que ocupó alrededor de seis clases. El objetivo final de la actividad era que los estudiantes del curso diseñaran una experiencia de aprendizaje orientada a la comprensión de la alfabetización científica, que pudiesen ejecutar con estudiantes de primer año de la misma carrera, donde los estudiantes del curso de Didáctica tenían el rol de profesor o profesora.

Para ello, se trabajó utilizando la Brújula de Diseño para Mejorar la Vida (Figura 3.2), desarrollado por INDEX12 bajo la metodología de Design Thinking (Stenlev y Boegeskov, 2016), la cual fue adaptada al contexto y a los tiempos disponibles.

Figura 3.2 Brújula de Diseño para mejorar la vida (Modificado de Stenlev y Boegeskov, 2016).

La primera fase de la Brújula —Preparar— tuvo por objetivo identificar, seleccionar y concretar el desafío que los estudiantes iban a abordar. Considerando las relaciones entre alfabetización científica, naturaleza de la ciencia y la cultura de la paz, se propuso a los estudiantes trabajar alguno de los siguientes cuatro “desafíos preliminares”. En negrita, se señalan las grandes ideas acerca de la ciencia y la educación en ciencias que están involucradas:

1 Les hago ver a mis (futuros) estudiantes, que la Ciencia y la Tecnología son un eje de desarrollo de la sociedad.

2 Les hago ver a mis (futuros) estudiantes que la Ciencia y la Tecnología tienen un papel importante en disminuir la violencia y fomentar la cultura de la paz.

3 A través de la educación en ciencias, promuevo en mis (futuros) estudiantes la idea de la Educación en Ciencia como herramienta para mejorar su/nuestra calidad de vida.

4 A través de la educación en ciencias, les hago ver a mis (futuros) estudiantes que la Ciencia está presente en la vida cotidiana y que el tener conocimiento científico no solo es una necesidad, sino también un derecho de todos

En torno a sus intereses, los estudiantes formaron cuatro grupos, cada uno de los cuales abordó uno de los desafíos. Luego, cada grupo realizó una lluvia de ideas escribiendo en papeles las preguntas, afirmaciones o conceptos que emergieran en relación con el desafío escogido. Estos papeles se expusieron en el suelo, y las ideas expresadas en ellos se categorizaron, se ordenaron, se discutieron y se resumieron en un mapa conceptual.

Cada grupo puso un nombre a su actividad. De modo de ilustrar lo realizado, se muestra como ejemplo lo desarrollado por el grupo que abordó el desafío n° 2, cuya actividad se nominó “La Ciencia de la Sequía”.

Una vez elaborados los mapas, se instó a los estudiantes a formular un desafío más específico, que pudiese ser abordado a través del diseño de una experiencia de aprendizaje contextualizada.

En el caso del grupo que eligió el desafío N° 2, la discusión derivó en que a menudo la Ciencia es vista como algo negativo, sin visualizar que el desarrollo científico podría ayudar a la resolución de conflictos a través de la mejora de la calidad de vida. No obstante, también se generó la discusión acerca de que la ciencia no siempre es neutral, y con frecuencia está cruzada por intereses económicos o políticos, que no siempre coinciden con buscar el bien común. Bajo este contexto, surgió la idea de abordar el problema del agua en Chile. Este tema posibilitaría la visualización de un conflicto real y, a la vez, podría mostrar el potencial rol de la ciencia para resolverlo, siempre y cuando el desarrollo científico-tecnológico tuviera como objetivo el bien común, y no los intereses de individuos particulares.

Luego de formulado el desafío específico, se pasó a la segunda fase de la Brújula —Percibir—, que tuvo como objetivo identificar qué sabemos y qué necesitamos saber. En una primera instancia, y teniendo a la vista su desafío, cada grupo respondió las siguientes preguntas: ¿Qué sabemos? ¿Qué creemos que sabemos? ¿Qué necesitamos saber? ¿A quién le podemos preguntar? ¿Dónde podemos buscar información? Otras preguntas orientadoras fueron: ¿Qué tema o concepto vamos a usar de “escenario” para desarrollar el desafío? ¿Qué se debe considerar en el diseño de la actividad para contribuir a la generación de un cambio conceptual y social? ¿Cuáles podrían ser posibles concepciones alternativas que dificulten el aprendizaje? ¿Cómo puedo “desafiar” a esas concepciones? De allí surgió la necesidad de saber más acerca del “usuario”. Dado que la experiencia de aprendizaje estaría dirigida a los estudiantes de primer año de la carrera, era necesario conocer más acerca de ellos. Para eso, cada grupo generó un conjunto de preguntas que permitieran exponer las concepciones previas que los estudiantes de primer año tenían acerca de los temas a abordar. Dichas preguntas se formularon por escrito y las respuestas fueron utilizadas en la siguiente fase. En el caso del grupo La Ciencia de la Sequía, las preguntas que se formularon a los estudiantes de primer año fueron: (a) Explica en un esquema el ciclo del agua; (b) ¿Cuál es el rol que cumple la ciencia para la sociedad? (c) ¿Crees que la ciencia es objetiva? ¿Tiene intereses económicos?

Figura 3.3 Ejemplo de mapa para el desafío N° 2. “Les hago ver a mis (futuros) estudiantes que la Ciencia y la Tecnología tienen un papel importante en disminuir la violencia y fomentar la cultura de la paz.

La tercera fase de la Brújula —Prototipar— consistió en diseñar la experiencia de aprendizaje propiamente tal. Los grupos debían considerar el análisis realizado a las respuestas de los estudiantes de primer año, y basarse, para el diseño, en el ciclo del aprendizaje propuesto por Sanmartí (2000), el cual considera las siguientes etapas: (a) Exploración o explicitación de concepciones alternativas; (b) Introducción de nuevos puntos de vista, (c) Formalización o síntesis; (d) Aplicación o generalización. Cada experiencia de aprendizaje estaba pensada para durar aproximadamente una hora, y en ella participarían entre siete y diez estudiantes de primer año. En el caso del grupo La Ciencia de la Sequía, la experiencia de aprendizaje consistió en las siguientes etapas:

 Exploración: Se muestra el video “Secos” (disponible en Internet: https://www.youtube.com/watch?time_continue=81&v=-buvEOEBnsQ), realizado por varios actores y actrices chilenas, que evidencia el problema del agua en Chile. Como se describió previamente, ya se había realizado una consulta a los estudiantes respecto de sus ideas sobre el agua y la neutralidad (o no) de la ciencia.

 Introducción de nuevos puntos de vista: A continuación, se pide a los estudiantes que imaginen estar en situación de crear un proyecto para dar solución al conflicto del agua en Chile. Se les indica que no hay límite de financiamiento. Esta actividad se llamó “Farkas”13, puesto que este personaje financiaría el proyecto. Posteriormente, se les sitúa en otro escenario, tanto político como económico, preguntándoles qué cambiarían de su proyecto si quienes lo financian quisieran venderlo o exportarlo a otros países. Esto, con el objetivo de poner en jaque sus concepciones alternativas respecto a que la ciencia es “neutra”, y hacerles ver que finalmente lo que se investiga depende también de los intereses de quienes financian la investigación.

 Síntesis: Se realizan preguntas en relación con la neutralidad (o no) de la ciencia, y si esta está ligada a fines económicos o políticos, y a otros factores que la puedan influir. Con ello, se espera llegar con los estudiantes a la conclusión de que la ciencia no siempre es neutral.

 Aplicación: A continuación, se les presenta un nuevo caso, el cual no tiene relación alguna con el problema del agua. Este caso consiste en una noticia actual y controversial. Específicamente, se les muestra una noticia sobre gemelas modificadas genéticamente. A partir del análisis de este caso, los estudiantes deben aplicar los conceptos aprendidos, y discutir respecto a que la Ciencia está influida por intereses económicos, políticos, entre otros.

La cuarta fase de la Brújula —Producir— implicó la realización de la actividad. Esta se llevó a cabo simultáneamente en cuatro salas (una por grupo), y resultó muy interesante para los estudiantes, tanto de primer como de segundo año, dado que pocas veces habían tenido la posibilidad de discutir ideas acerca de la ciencia, y las maneras en que esta se relaciona con aspectos sociales, económicos, políticos o éticos.

3. Conclusión

Queremos concluir este capítulo enfatizando, desde las experiencias presentadas, la posibilidad que entregan las grandes ideas de la ciencia, tanto en términos de su naturaleza como de su construcción. En términos de su naturaleza, quisiéramos enfatizar la relevancia de mezclar las grandes ideas y el espacio/contexto local, como lo que propone Delia, cuando utiliza el humedal o genera un aprendizaje situado desde las observaciones de sus estudiantes sobre su contexto cercano a la escuela. Esta mezcla, de las grandes ideas y el contexto local, pensamos que podría contribuir directamente a la anhelada alfabetización científica de la población, por cuanto acerca la ciencia a la experiencia de los estudiantes. En este mismo sentido, en la segunda experiencia, se releva la importancia de agregar a las ideas acerca de la ciencia lo que tiene que ver con cómo la ciencia incide en cuestiones políticas, económicas y sociales. Nos parece interesante destacar, respecto de la naturaleza de las grandes ideas, la posibilidad de considerarlas en un nivel transversal, esto es, en diferentes niveles, ya sea en formación continua, práctica en el aula, o formación inicial. Dicho de otra manera, y pensando en que las grandes ideas han de co-construirse con los estudiantes, podríamos pensar en que estudiantes de básica, estudiantes de universidad y docentes en ejercicio, pueden trabajar las grandes ideas integradamente. De esa forma, las grandes ideas pueden considerarse un constructo que es “vacío” (empty signifier), porque permite el “llenado” de distintas conceptualizaciones. Tiene forma, pero no es prescriptivo, sino que, como principio general, indica cierto patrón que permite un desarrollo y no una limitación.

En cuanto a la construcción de las grandes ideas, nos parece importante destacar que, si bien existe un constructo desde la literatura —como lo propuesto por Harlen y colaboradores—, es vital considerar además las prácticas de los profes en una lógica híbrida de construcción de conocimiento. Pensamos que de esa manera se rescata mayor diversidad de experiencias, lo que aporta un aprendizaje más situado. Por último, las grandes ideas pueden ser consideras como un vehículo co-construido (academia, profesores en formación y ejercicio, estudiantes) que transporta estas ideas no solo de la ciencia, sino que también acerca de la ciencia y su relación con la sociedad.

Agradecimientos

Agradecemos la generosidad de la profesora Delia Cisternas y de los profesores en formación Catalina Cañete, Daniel Galaz, Eyleen González y Javiera Pino por compartir con nosotras sus ideas y permitir compartirlas con ustedes a través de este capítulo. Asimismo, agradecemos a los estudiantes de Delia, y a los estudiantes de primer y segundo año de la Carrera de Pedagogía en Biología y Ciencias Naturales 2019, por permitirnos aprender de sus experiencias.

4. Referencias

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1 Facultad de Filosofía y Humanidades. Universidad Alberto Hurtado. E-mail: clvergara@uahurtado.cl

2 Instituto de Biología, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. E-mail: hernan.cofre@pucv.cl

3 Profesor de la Facultad de Educación, Psicología y Familia, Universidad Finis Terrae, Santiago, Chile.

4 Ms. en Didáctica de las Ciencias Experimentales. Bióloga y profesora de Biología. Investigadora en el Laboratorio de Neurociencias, Escuela de Kinesiología. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. E-mail: martina.valencia@pucv.cl

5 Dr. en Educación Científica. Profesor de Didáctica de la Biología, Freie Universität Berlín. E-mail: dirk.krueger@fu-berlin.de

6 Instituto de Biología, Facultad de Ciencias, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.

7 UCL Institute of Education, London, UK.

8 Centro de Investigación Avanzada en Educación, Chile.

9 El primer reporte, Principios y grandes ideas de la educación en ciencias, es posible recuperarlo de la página: http://innovec.org.mx/home/images/Grandes%20Ideas%20de%20la%20Ciencia%20Espaol%2020112.pdf

El segundo reporte, Trabajando con grandes ideas de la educación en ciencias, es posible recuperarlo de la página: https://www.interacademies.org/28260/Working-with-Big-Ideas-of-Science-Education-Spanish-version

10 La información que se ocupó para construir este relato fueron observaciones de clase más dos entrevistas realizadas a la profesora. La segunda entrevista fue del tipo de recuerdo estimulado, lo que significó mostrarle extractos de la clase observada para incitar la reflexión sobre la práctica. Este material es parte de una investigación doctoral y su uso cuenta con el consentimiento de la profesora.

11 Entendemos por cultura de la paz, un nuevo tipo de cultura que ayuda a las personas a analizar críticamente la realidad, con el fin de situarse en ella y actuar en consecuencia. Se relaciona con el empoderamiento, ciudadanía democrática, transformación social y solución pacífica de conflictos (Boqué, Pañellas, Alguacil y García, 2014)

12 INDEX: The Index Project, es una organización danesa sin fines de lucro, establecida el año 2002, que premia, enseña e invierte en iniciativas de diseño que sean un aporte a la sociedad. A través de ello, han generado el movimiento “diseñar para mejorar la vida” (ver https://theindexproject.org/).

13 Leonardo Farkas es un empresario y magnate chileno, conocido por sus actos filantrópicos.