Читать книгу Enseñanza de las ciencias para una nueva cultura docente - Mario Quintanilla - Страница 11
ОглавлениеINTRODUCCIÓN
Hace ya dieciséis años señalaba que una cuestión fundamental para comprender el actual proceso de vertiginosa transformación económica, política, social, cultural y científica de los países en vías de desarrollo era, entre otros fenómenos relevantes, el crecimiento exponencial de los conocimientos, junto con el impacto de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en las modalidades de apropiación, uso y gestión del conocimiento, así como los diversos y complejos cambios de los sistemas productivos nacionales y regionales (Quintanilla, 2006).
Al respecto, quince años después y consolidadas nuevas investigaciones, aún más complejas que las anteriores, sigo sosteniendo lo mismo y con mayores convicciones y argumentos (Quintanilla y Vauras, 2019). La evidencia de que no estamos en una “época de cambios”, sino en un “cambio de época” y la incertidumbre de nuestra especie mutilada por la barbarie y el egoísmo en contextos sociales e institucionales de formación inicial y continua del profesorado y del aprendizaje de las ciencias en diferentes contextos socio geográficos e institucionales, nos está diciendo algo y debemos escuchar atentamente. Y es que la educación científica y tecnológica actual continúa insistiendo con matices en nuestros países y en diferentes niveles educativos, en un referente curricular de la ciencia como de la enseñanza de las ciencias de tipo racionalista, empirista e instrumental, que se fue configurando desde la Sociedad Industrial a fines del siglo XIX. Ello ha sido un obstáculo evidente para promover en el estudiantado habilidades cognitivo-lingüísticas de nivel superior que le permitan interpretar teóricamente el mundo en el que viven para intervenirlo y transformarlo con una mirada de ciudadanía crítica y responsable (Izquierdo, M., García, Á., Quintanilla, M. y Adúriz-Bravo, A., 2016).
Considerando lo anterior, la principal finalidad de este capítulo lo constituye la fundamentación teórico-epistemológica acerca de la promoción y desarrollo de competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula desde la investigación avanzada en didáctica de las ciencias naturales. Mi propósito, como hace dieciséis años, es introducir al profesorado en cómo identificar, caracterizar, promover y desarrollar las CPC en el estudiantado según las orientaciones que nos ofrecen las metaciencias como la epistemología, la historia de la ciencia y la didáctica de las ciencias. Pienso que este análisis es de suyo relevante, puesto que hoy, luego de más de una década, contamos con investigaciones específicas que nos permiten vincular de manera interesante y prometedora el conocimiento epistemológico de los profesores de ciencias naturales con sus prácticas evaluativas y formativas originales para la promoción y el desarrollo de CPC en el estudiantado, utilizando como ejemplo la historia y la filosofía de la ciencia en esta tarea (Izquierdo, M., García, Á., Quintanilla, M. y Adúriz-Bravo, A., 2016).
Mi idea es profundizar preliminarmente en algunas dimensiones teóricas acerca de la promoción y desarrollo de CPC en estudiantado de secundaria y en profesorado de ciencias en formación y en ejercicio en diferentes ambientes y condiciones de aprendizaje, desde una visión naturalizada de la ciencia las cuales hemos venido adelantando en distintas investigaciones durante la última década1. En el desarrollo de este capítulo me referiré, por tanto, a los siguientes apartados para facilitar la comprensión del tema y la complejidad que ello tiene para el trabajo en el aula.
•Naturaleza de la ciencia y aprendizaje por (y de) CPC
•Formación del profesorado de ciencia y aprendizaje competencial de las ciencias
•Bases teóricas y debate acerca de las CPC
•El lenguaje como problema e instrumento para promover CPC
•El lenguaje y los planos del pensamiento científico, articuladores de CPC
•Orientaciones para promover CPC
Al finalizar el capítulo sugiero algunos instrumentos y métodos que pueden colaborar con la promoción y desarrollo de sujetos competentes en el aula. Comencemos entonces.
NATURALEZA DE LA CIENCIA Y APRENDIZAJE POR (Y DE) CPC
Durante los últimos cincuenta años se han producido cambios importantes en la manera de concebir y de llevar adelante la educación científica formal, no formal e informal. La llamada nueva enseñanza de las ciencias (NEC) se dirige ahora a todos los públicos y audiencias y niveles educativos, planteándose objetivos ambiciosos, no exentos de cierta cuota de utopía, alrededor de la necesidad de formar ciudadanos y ciudadanas de pleno derecho, capaces de intervenir en el mundo para colaborar en su transformación. Actualmente existe, en la comunidad académica de la didáctica de las ciencias naturales, consenso acerca de que estos objetivos requieren de un nuevo componente curricular, llamado naturaleza de la ciencia (Mathew, 1994; Adúriz-Bravo, 2005). Entendemos por naturaleza de la ciencia un conjunto de contenidos metacientíficos (principalmente, de la epistemología, la historia de la ciencia y la sociología de la ciencia), ecléctica y pragmáticamente seleccionados y fuertemente transpuestos, que pueden tener valor para una educación científica de calidad para todos y todas (Hopkins, 1996; Quintanilla et al., 2017). Así, las investigaciones de la última década en didáctica de las ciencias naturales sobre formación docente plantean la necesidad de que el profesor conozca qué es la ciencia, por qué es enseñada, cuál es la naturaleza de la ciencia (NOS), cómo se aprende la ciencia y cuáles son los métodos o estrategias de enseñanza que facilitan profundizar en el desarrollo de competencias de pensamiento científico (en adelante CPC). Los resultados muestran que el profesorado de ciencia le da poca o escasa importancia a los aspectos filosóficos que entraña la didáctica de las ciencias como disciplina a la hora de promover y desarrollar CPC en el estudiantado.
Ahora bien, el análisis de las imágenes de ciencia, el aprendizaje y la enseñanza son persistentes en los profesores, y manifiesta la existencia de formas diferentes de entender y actuar frente a estos aspectos, a saber: Un número significativo de profesores y profesoras consideran que la ciencia es un conjunto de conocimientos constituidos, hechos, leyes y fórmulas establecidas por un tipo especial de personas: los científicos, además de promover el androcentrismo cultural en la ciencia (Quintanilla y Solsona, 2019).También suponen que la ciencia explica perfectamente la realidad y en consecuencia “dice la verdad”. Respecto al estudiantado, creen que llegan al aula con la “mente vacía” en lo que a conocimientos científicos se refiere, así que su forma de enseñar las ciencias consiste en exponer lo más claramente posible los contenidos, las demostraciones experimentales, utilizando todos los recursos didácticos necesarios, preguntando y corrigiendo los “errores” de los alumnos en cuanto aparecen; unas clases bien preparadas por parte del profesorado y la responsabilidad del estudiantado para estudiar, es garantía de que aprenden ciencias, sin comprender la complejidad del conocimiento científico en todas las disciplinas, como propone Caamaño et al. (2020) para la enseñanza de la química en particular. Este es un modelo tradicional de enseñanza de las ciencias que favorece una postura más bien reproductiva y simplista del conocimiento científico. Otros profesores/as interpretan la ciencia como forma de aprendizaje por descubrimiento que se puede aplicar de tres formas diferentes según las finalidades del currículo: (i) inductivo, acumulación y ordenación de los datos que conducen a conclusiones nuevas o generalidades, (ii) deductivo, combinación y análisis de ideas generales para producir definiciones específicas y (iii) transductivo, relacionando dos elementos o conceptos, destacando aquellos aspectos en los que son iguales. En este sentido profesores y profesoras son conscientes de que como no puede aprenderse conocimiento científico “fácilmente”, lo más importante es enseñarle al alumnado a trabajar el método científico para que lo pueda aplicar y, por tanto, al enseñar ciencias les proporcionan los materiales y actividades que los motivan a comprobar, curiosear y preguntar sobre los temas que se les enseñan y demuestran cada paso en forma ordenada; diseñan el trabajo de laboratorio donde el (la) alumno (a) practica y el (la) profesor(a) observa si este (a) comprende adecuadamente el método científico. También consideran que el pensamiento del alumnado madura con la edad (según principios piagetanos), de manera que, si no aprende, es porque aún no llega a la etapa correspondiente de desarrollo de las operaciones que le permiten acceder a ese conocimiento específico y formal, no considerando aspectos culturales, lingüísticos o de contexto social en el aprendizaje de las ciencias (Quintanilla et al., 2017). En consecuencia, es necesario adecuar los contenidos científicos a la etapa evolutiva del estudiantado y enseñarles la metodología científica, ya que, en condiciones ideales, puede llegar a redescubrir la ciencia. A este modelo de enseñanza se le ha llamado modelo del descubrimiento y ha sido ampliamente controversial para el aprendizaje de las ciencias.
Frente a este modelo, surge una alternativa filosófica de corte más protagónico del estudiantado, donde se considera que la ciencia es una construcción humana con carácter temporal pues depende del momento histórico, político y social en el que se construye ese conocimiento, que intenta explicar la realidad a partir de las elaboraciones de los científicos, las cuales a su vez son validadas dentro de su comunidad, a través de criterios de tipo racional, empírico y de utilidad tanto conocida como consensuada (Izquierdo, García-Martínez, Quintanilla y Adúriz-Bravo, 2016). La concepción de aprendizaje que subyace a esta imagen de ciencia considera que la mente del alumnado está llena de ideas y que aprende si es capaz de relacionarlas con las nuevas informaciones que el profesorado intenciona oportunamente. Al docente le interesa conocer estas ideas, hacerlas explícitas y conscientes en el sujeto que aprende, así dichas actividades donde se favorece la duda, el conflicto, la interacción entre sus ideas y las de los demás, lo desafía a predecir y explicar, todo lo cual le permite desarrollar progresivamente argumentaciones y explicaciones más complejas y elaboradas frente a las teorías que explican los distintos fenómenos, que se asemejan así a las generadas por la comunidad científica en la propia historia de la ciencia (Quintanilla, Daza y Cabrera, 2014; Izquierdo, García-Martínez, Quintanilla y Adúriz-Bravo, 2016).
La carencia de un cuerpo teórico robusto y coherente de conocimientos en didáctica de las ciencias, y que orienten al profesorado, es quizá uno de los mayores problemas que evidencian esta situación, manifestándose continuamente en las incoherencias de las prácticas de enseñanza, aprendizaje y evaluación a la hora de promover aprendizaje competencial de calidad en sus estudiantes, cuestión que desarrollaré más adelante. Creemos, por tanto, que la naturaleza de la ciencia, como componente curricular emergente, nos ayudaría a desarrollar en las clases una genuina actividad científica escolar (Izquierdo, 2000; Izquierdo y Adúriz-Bravo, 2003), en la cual se activan y desarrollan diferentes procesos cognitivos y lingüísticos superiores, usuales de la investigación científica, que pueden contribuir al desarrollo de potentes competencias de pensamiento científico, y al mismo tiempo desarrollar aprendizajes superiores que faciliten en el estudiantado el pensar con teoría los hechos del mundo (Izquierdo, García-Martínez, Quintanilla y Adúriz-Bravo, 2016; Sanmartí e Izquierdo, 1997). Entre estos procesos sicológicos superiores (procedimientos, habilidades, actitudes, capacidades, competencias), podrían mencionarse varios que nos parecen sumamente relevantes: la explicación, la argumentación, la analogía, los razonamientos (deductivos, inductivos, abductivos); la generación y puesta a prueba de hipótesis; la resolución de problemas, el ordenamiento, categorización y tratamiento de datos y la presentación de información científica, la modelización y la narrativa, que son el sustento más evidente del desarrollo de CPC y que pueden ser orientadas en la gestión del aula, y constituirse en un marco metodológico y epistemológico sustancial para modificar los procesos y sistemas evaluativos así como las actitudes hacia la clase de ciencias (Jiménez-Aleixandre, M. P. y Gallástegui, J. R., 2011; Muñoz, Quintanilla y Manzanilla, 2019). Desde este punto de vista, hemos asumido desde hace más de una década que la Teoría de los modelos de Giere (1992) puede encontrar un camino apropiado y educativo para la transposición del saber erudito en la clase de ciencias, que parece ser muy interesante y prometedor para enfrentar la enseñanza, aprendizaje y evaluación como un proceso de desarrollo del sujeto que aprende, ya que promueve razonables conexiones entre los modelos teóricos (el mundo de las ideas, el pensamiento), y el sistema real (trabajo experimental, manipulación de lo real, actividad, experiencia) buscando establecer similitudes a través de las hipótesis teóricas y entidades lingüísticas que los relacionan (Giere, 1994; Quintanilla, 2012). De esta forma, se piensa, se hace y se expresa la ciencia, conectando permanentemente estos tres componentes sin separar la teoría de lo empírico, ya que como plantea Izquierdo (1992), asumimos la elaboración de modelos teóricos tanto de los fenómenos con que estamos trabajando o modelo fenomenológico, de los instrumentos que estamos usando o modelo instrumental y de nuestra intervención sobre el mundo real o modelo cotidiano. Una idea interesante que postula este modelo o imagen de ciencia es el racionalismo hipotético o racionalismo moderado que significa que si yo tengo una meta voy hacia ella planteando cómo hacerlo “en el camino” (Izquierdo, 1992). En definiva, las comunidades científicas y las personas saben valorar si se acercan “adecuadamente” más o menos a la meta que se han propuesto, sobre la base de una construcción en común de un hecho paradigmático y de la interpretación de este a partir de diferentes miradas del mismo fenómeno, por ejemplo, diversidad de explicaciones científicas en el alumnado frente a por qué combustiona una vela. En este sentido, el estudio de cómo funciona una comunidad científica, cuáles son sus “criterios de racionalidad”, etc. nos acercan a esta racionalidad moderada para comprender la ciencia que enseñamos, y la variedad de objetivos que proponemos a la enseñanza, el aprendizaje y la evaluación de CPC. Creemos que una de las finalidades principales de la educación científica de hoy es el lograr que niños y niñas, adolescentes y jóvenes, sean capaces de poner en marcha, de forma autónoma y crítica, estos procesos cognitivo lingüísticos para dar coherencia a su pensamiento teórico, discurso y acción sobre el mundo natural, de modo de darle sentido, intervenir activamente en él, tomar decisiones fundamentadas y establecer juicios de valor robustos que contribuyan a la cultura ciudadana y a la promoción de la paz y la democracia. Resulta ineludible el abordaje del sistema de CPC y cómo ellas aparecen en el proceso formativo; es decir, la formación del pensamiento como tarea pedagógica y didáctica, que no puede realizarse plenamente si no se cuenta con el sistema de situaciones y dispositivos de evaluación, que hagan factible tanto la identificación como el correspondiente proceso formativo y formador (Quintanilla, 2012). Esta tarea solo puede llevarse a cabo satisfactoriamente apoyados en una concepción y acción didáctica formativa, que incorpore el aprendizaje de las ciencias naturales, en todos los niveles de escolaridad desde la etapa inicial hasta el universitario, de una manera diferente a como ha venido haciéndose históricamente en nuestros países, en las que las situaciones evaluativas sean reales y profundamente educativas y emancipadoras; esto es, que formen personas con las capacidades de saber, saber hacer, saber ser y saber vivir juntos. En esta línea, es urgente la emergencia de un modelo de ciencia y de desarrollo del pensamiento científico, como actividades profundamente humanas: hechas por humanos y para humanos (Izquierdo,2000; Henao, B., Stipcich, M., Moreira, M., 2010).
FORMACIÓN DEL PROFESORADO DE CIENCIA Y APRENDIZAJE COMPETENCIAL DE LAS CIENCIAS
Hoy en día, nadie duda de que el conocimiento científico y tecnológico constituye una razón y finalidad relevante y trascendente en la promoción y desarrollo de la calidad de vida que debiera ser a escala humana. En sí mismo, constituye un estatus particular y extraordinario en la toma de decisiones relacionadas con diferentes aspectos de nuestra vida cotidiana y con la vida planetaria cuando discutimos temas tan prioritarios, polémicos y complejos como el cambio climático, el calentamiento global u otros problemas socio científicos (Díaz, N. y Jiménez, R., 2014). El conocimiento científico y profesional adquirido por el profesorado debería ser valorado por su complejidad y genuino compromiso e intervención y transformación social en lo que se ha llamado la era antropocena (Equihua, M., Hernández, A., Pérez, O., Benítez, G. y Ibáñez, S., 2016) lo que, desde la evidencia que nos proporciona la investigación avanzada en didáctica de las ciencias experimentales, así como las tendencias internacionales sobre modelos de formación profesional en el área del profesorado de ciencias, se lograría a través de un proceso de construcción activo, continuo, dinámico, permanente y protagónico de cada sujeto, donde las concepciones previas y su propia historia como aprendiz, resultarían ser fundamentales para la comprensión de las teorías y modelos explicativos tanto acerca de y sobre la naturaleza de la ciencia en los procesos de aprendizaje, como en la construcción de conocimiento especializado. Así, el aprendizaje científico escolar (ACE) puede promoverse y desarrollarse en la confrontación sistemática con base en el error, la autocorrección y por aproximaciones sucesivas que parten de las ideas previas de los estudiantes en relación con tópicos científicos específicos y que tienden a modificarlas hasta llegar a elaboraciones conceptuales más cercanas a las científicas, siendo conscientes cada vez más de cómo y para qué lograrlo (Kind, 2004). Así, este proceso se identifica con una actividad racional y razonable, emocional, cultural, lingüística y pragmática, contribuyendo al desarrollo del pensamiento y comprensión del conocimiento científico con todas sus aristas y complejas dimensiones. Desde estas orientaciones valoramos la autonomía y autorregulación en el aprendizaje: el estudiantado se concibe como un pensador o pensadora activo(a) que construye significados personales y desarrolla su sistema de pensamiento a través de un ejercicio intelectual individual y social que le permite plantearse preguntas y explicaciones, discutir sus ideas y argumentos, cometer errores y encontrar sus propias soluciones al problema en diferentes planos de análisis del pensamiento que, de manera intencionada, propone el profesor para retos intelectuales valiosos (Alzate, 2012; Labarrere y Quintanilla, 2002; Labarrere, 2012).
Del mismo modo, es necesario que todo ello posibilite al estudiantado comprender cómo van desarrollando su pensamiento, no solamente para aprender (o conocer) teorías, métodos y lenguajes específicos sobre y acerca de la ciencias, sino que también para prepararles para la vida y el éxito profesional, atendiendo entre otras cosas a la diversidad y heterogeneidad de los contextos socioeducativos y culturales del aula de ciencias en espacios inclusivos y multiculturales (Quintanilla y Vauras, 2019; Quintanilla et al., 2017). Si las ciencias naturales en todos los procesos de enseñanza formal han dejado de verse como un excentricismo o una sofisticación propia de propuestas o contextos que buscan diferenciarse en diferentes niveles educativos para favorecer aprendizajes de calidad, como lo hemos señalado en otras publicaciones recientes (Quintanilla et al., 2017) hoy se hace evidente que esta enseñanza y esta ciencia, debe responder a un imperativo ético que emana desde la concepción de que nuestra infancia, adolescencia y juventud requieren ser valoradas como ciudadanos (sujetos de derecho) y de la ciencia como parte integrante de nuestra cultura, actividad humana clave; creación de la humanidad y al servicio de la humanidad así como instrumento para conocer, comprender, apreciar y convivir en nuestro mundo, en permanente y compleja transformación, donde los problemas socio científicos son un tremendo aporte para la clase de ciencias (Díaz, E. y Sierra, J., 2019; Quintanilla, Orellana y Daza, 2011).
Los aportes de la investigación avanzada en la didáctica de las ciencias y su transferencia al aula vienen desafiando la formación y el desarrollo profesional del profesorado de ciencias por varias décadas. La transformación que se ha producido en lo que implica aprender ciencias y su propósito educativo, nos hace cuestionar el tipo de conocimiento requerido por el profesorado de ciencias, y en los principios y orientaciones para implementar una enseñanza acorde a los contextos y tiempos tecnocientíficos en los que vivimos (Ocelli, García, Valeiras y Quintanilla, 2019). Ello no ha estado ajeno en Chile a estas demandas y desde el retorno a la democracia en los noventa se han implementado reformas y potenciado la innovación en la formación y desarrollo profesional a través de iniciativas de políticas públicas y diferentes proyectos de fortalecimiento de la formación inicial docente2. Sin embargo, los esfuerzos e innovaciones desplegados, al parecer, no han impactado lo suficiente para las transformaciones requeridas.
Nuestros aportes a esta línea de investigación son fruto de un trabajo iniciado hace ya hace más de dos décadas en la Pontificia Universidad Católica de Chile con diversos proyectos de formación, investigación y divulgación científica similares de carácter nacional e internacional3 que han permitido delimitar qué CPC debiera desarrollar el estudiantado en el contexto de aprendizaje de las ciencias preescolar y escolar, así como en la formación inicial y continua del profesorado de las disciplinas específicas (química, biología, física); diseñar e implementar secuencias de enseñanza de diversos contenidos científicos y validar estrategias de evaluación que permitan caracterizar de qué manera el estudiantado va desarrollado estas competencias de manera continua, dinámica y permanente. Este trabajo de investigación nos ha permitido dar cuenta de los diversos modos de pensar que el estudiantado y profesorado ponen en juego (y disputan) a la hora de (re)construir significados científicos en la clase de ciencias, corroborando que persisten planteamientos epistemológicos que responden a visiones reduccionistas de la ciencia, su método y enseñanza. A su vez, considerando el rol fundamental del profesorado en el desarrollo de las CPC, hemos propuesto un modelo de formación continua de profesores orientado al desarrollo profesional docente de educadores de párvulos y profesorado de ciencias de básica y media, que ha dejado en evidencia sus diferentes racionalidades científicas a la hora de enseñar, aprender y concebir el mundo (Orellana y Quintanilla, 2018). En el contexto de este espacio de formación y desarrollo profesional, hemos reportado que el análisis de aspectos metacientíficos (históricos, socioculturales, epistemológicos y didácticos) constituye un aporte significativo para los educadores y profesores, que favorece la transformación de sus prácticas de enseñanza, y que puede contribuir al desarrollo de aprendizajes de calidad y con equidad (Quintanilla, Daza y Cabrera, 2014; Quintanilla y Solsona, 2019). A partir de estas experiencias desarrolladas por nuestro laboratorio (www.laboratoriogrecia.cl), que se han centrado en la formación continua del profesorado de ciencias, hemos identificado aspectos clave para promover la formación de sujetos competentes en ciencias, entre los que podemos destacar los siguientes: insuficiente representación en torno a las competencias y al sujeto competente; una conceptualización individual del desarrollo de las competencias, en detrimento de los componentes colectivos de la competencia y del actuar competente; un marcado acento en los productos y no en los procesos; el diseño de situaciones formativas que involucran tareas y situaciones que no corresponden a verdaderos problemas; andamiajes para el desarrollo de la competencia que generan automatismos que obstaculizan una conducta flexible y creativa de los estudiantes y un insuficiente trabajo con los productos del actuar competente, inscribiéndolo solamente en el contexto académico, sin poner de relieve sus proyecciones en el contexto de la ciencia y restringiendo las posibilidades de cambio a nivel personal y en los espacios culturales donde tiene lugar la acción de los estudiantes (Quintanilla 2012ª, Quintanilla et al., 2017). Por su parte, Cofré y Vergara (2010) plantean que la mayoría de los programas de formación mantienen una visión tradicional de la enseñanza de las ciencias, centrada en el contenido más que en el desarrollo de habilidades y el pensamiento crítico, y una comprensión descontextualizada de la actividad científica, lejos de la vida cotidiana y sin relación con los aspectos históricos de la ciencia. Reportan que, en los programas de formación de profesores de ciencias de educación media, la proporción de cursos relacionada con las disciplinas científicas representa en promedio un 45% del plan de estudios y con una variación importante entre las diferentes instituciones formadoras, carreras con un 30% y carreras con más de un 60%. Que la formación pedagógica corresponde en promedio a un 18% del plan y su variación en las universidades es entre el 9 y 30%. También denotan que áreas como la investigación y la didáctica representan un porcentaje aún menor, alrededor de un 6% en los planes de estudio, aun cuando éstos son reconocidos como temas centrales para la formación de los profesores de ciencias en otras investigaciones previas (Carrascosa et al., 2008; González et al., 2009).
Desde otra perspectiva, un estudio sobre profesores de ciencias principiantes, realizado por Gaete y Camacho (2017) reporta algunas conclusiones provisorias sobre sus experiencias iniciales en el ejercicio profesional. La primera de ellas se refiere a que independiente de la trayectoria formativa realizada, concurrente o consecutiva, de si se trata de una formación pedagógica reflexiva o basada en estándares o la experiencia laboral vivenciada, ninguno de los principiantes imagina nuevas posibilidades de las ciencias en la escuela que no sea el “pasar materia”. No se plantean desde perspectivas transformadoras, ni proyectan su enseñanza con la finalidad de formar ciudadanos críticos. En sus prácticas quedan ausentes cuestiones sociocientíficas, ambientales y/o socioculturales, incluso en aquellos que egresan de carreras cuyos perfiles de egreso y sus planes de estudio intentan fomentar dichos posicionamientos (Gaete y Camacho, 2017).
Las autoras proyectan lo anterior como una evidencia de la prevalencia de prácticas comunes de la educación científica en los programas de formación del profesorado chileno, que obedecería a una concepción más bien tradicional del conocimiento científico y de las prácticas de sus profesionales, la cual se permea a través de la formación con independencia del perfil y sello establecido para orientar la formación no muy diferente en todas las universidades del país y de la región. En este contexto de transición en que se encuentra la formación de docentes de ciencia en Chile, donde los esfuerzos y acciones implementadas aún resultan insuficientes para abordar las demandas de la visión y propósitos actuales de la educación en ciencias para la formación de los y las jóvenes que cursan la enseñanza media, la elaboración de los estándares de formación inicial de profesores de química para educación media constituye un tema controversial que espera explicitar y ejemplificar, de manera concreta, los saberes mínimos y desempeños que, a nuestro juicio, requiere un profesor novel y sirva de orientación a las instituciones formadoras para asumir los desafíos que, actualmente, presenta la formación inicial de profesores especialistas en esta área disciplinar.
A partir de lo expuesto hasta ahora, podemos inferir que los diferentes enfoques dados al pensamiento científico y sus competencias, provienen de varias áreas de investigación, de las cuales se destacan la psicología cognitiva y disciplinas metacientíficas como la didáctica de las ciencias naturales. La preocupación en el asunto no es reciente; en los años sesenta, podemos encontrar en Khan (1962) trabajos que abordan dos métodos efectivos para el desarrollo de actitudes científicas, las excursiones y el método inductivo-deductivo. Hoy se propone un tercero: el análisis de acontecimientos comunes, otorgando una relevancia emergente a la creatividad en la ciencia y su enseñanza (Labarrere y Quintanilla, 1999). Maudsley y Strivens (2000) plantean que es preferible desarrollar una formación científica como una actividad durable, un proceso positivo, flexible, con control metacognitivo (como aprender mejor), sensible al contexto, emotivo y racional, que responde a acontecimientos positivos y negativos, diferenciándose del pensamiento académico que es normativamente pasivo, receptivo, descriptivo y contemplativo. Los autores mencionan que un profesional competente debe tener una amplia visión del mundo, incluyendo nociones realistas de la evidencia científica, manteniéndola vigilada por el escepticismo reflexivo a través de la metacognición (Angulo, 2012; Labarrere,20012; Quintanilla et al., 2010).
En este ámbito de nuevas miradas e innovaciones en la formación profesional y en las finalidades de la educación, se justifica la emergencia de un “cambio de época” como lo han venido sosteniendo en los últimos tiempos intelectuales latinoamericanos de vasta trayectoria como Frei Beto4 y de la necesidad de una “nueva cultura docente de la enseñanza de las ciencias”, la formación inicial y continua del profesorado para una nueva sociedad. El aula debiera superar las opciones reduccionistas y dogmáticas del aprendizaje y promover en el estudiantado el desarrollo de competencias de pensamiento científico (CPC) y habilidades cognitivo lingüísticas (HCL) de nivel superior, con la finalidad de propiciar la integración social, el desarrollo del pensamiento creador y de una ciudadanía comprometida con el dinámico engranaje del crecimiento social y económico, con la democratización no solo de procesos políticos, sino que también, como ya lo mencioné anteriormente, de cuestiones socio científicas.
En consecuencia, la configuración de un nuevo marco educativo planetario nos provoca de manera genuina a dar un paso adelante en la perspectiva de superar la dependencia de la formación, la enseñanza y el aprendizaje respecto de los hábitos y modelos o visiones teóricas del aprendizaje de las ciencias “clásicamente académicos”. La actividad que el estudiantado desarrolla lo hace consciente de sus errores y estos se transforman en un vínculo para acceder y re-construir (o reconfigurar) un conocimiento científico de mayor complejidad, evitando que en un primer momento, lo que parece comprendido e integrado, sea olvidado, dejando resurgir las representaciones que se creían superadas inicialmente. A menudo, es difícil para el profesorado profundizar en las ideas que tienen sus estudiantes sobre diferentes conocimientos o nociones científicas específicas; además, habitualmente se dedica poco tiempo a interpretar el significado que tienen para ellos(as) una afirmación inesperada que surge en un intercambio o debate natural de ideas. Por eso se recomienda recurrir a los instrumentos que se han diseñado desde la investigación en didáctica de las ciencias naturales y desarrollar competencias y habilidades para la interacción social y asegurar así la regulación de los aprendizajes en un marco estratégico evaluativo más amplio y significativo para el estudiantado (Angulo, 2012, Labarrere, 2012). A continuación, me referiré a los aportes teóricos para el debate sobre las competencias de pensamiento científico.
BASES TEÓRICAS Y DEBATE ACERCA DE LAS CPC
Dentro del marco de la actividad científica escolar (ACE), nos interesa particularmente el desarrollo de CPC de nivel superior en el estudiantado. Pese a que las CPC se han conceptualizado desde las más diversas direcciones epistemológicas y presentan una naturaleza elusiva, nuestro intento ha estado dirigido a conformar una representación de estas que no se limita a determinar la manera de hacer, sino a poner de manifiesto las cualidades de lo que hemos denominado sujeto competente (Labarrere, 2012). En este contexto, la formación, promoción y desarrollo de CPC del estudiantado desempeña un papel primordial; de ahí la urgencia y legitimidad de su tratamiento en el contexto de la enseñanza de las ciencias y la matemática. Mucho de la inercia creativa y de las dificultades que se presentan en el pensamiento de los estudiantes, se debe a un insuficiente tratamiento de la solución de problemas en las diversas asignaturas y particularmente en las ciencias, situación que ha prevalecido a través del tiempo y ha tenido por consecuencia estudiantes sumamente pasivos, que la mayoría de las veces se mantienen trabajando en los márgenes de la receptividad, eludiendo toda situación que pueda significar esfuerzo cognitivo de nivel superior y necesidad de búsqueda individual, incapaz de avanzar más allá de lo que “directamente” ponen en sus manos (le “entregan”) sus profesores (Labarrere, 2012). Debido a ello, durante más de una década hemos insistido en nuestras investigaciones y lo continuaremos haciendo, en la relevancia de promover CPC que permitan al estudiantado enfrentarse a situaciones problemáticas interesantes intelectualmente y diversas en la actividad científica escolar, que promuevan pensar, explorar, argumentar, explicar, formular, manipular y comunicar conocimiento científico de una manera intelectualmente desafiante y genuina. Las CPC, por tanto, representan o se refieren una combinación dinámica de atributos con relación a conocimientos, habilidades, actitudes, valores, responsabilidades y contextos que nos permiten interpretar procesos de desarrollo de aprendizajes científicos en un ambiente educativo mucho más motivador y enriquecedor intelectualmente enseñando a interpretar con teoría fenómenos cotidianos (Cubillos, M., De la Fuente, R., Manrique, F. y Quintanilla, M., 2013; De La Fuente, Astroza, Manrique, Quintanilla, 2013).
La determinación, identificación y distinción de CPC a través de procesos de investigación-acción y de prácticas evaluativas de metacognición en el área de ciencias naturales nos ha entregado suficientes y diversas evidencias que nos permiten adelantar su función cognitiva y cultural como proceso de desarrollo profesional en diferentes ambientes y condiciones de niveles educativos, contextos socio geográficos, culturales y lingüísticos (Angulo, 2012; Ravanal, 2012, Joglar y Quintanilla, 2012; Quintanilla et al., 2017). Ello ha sido prometedor teóricamente para explicar y comprender mejor el conocimiento profesional del profesorado de ciencias experimentales, promoviendo el desarrollo de su pensamiento de manera sistemática, continua y permanente. Desde nuestra mirada, el sujeto competente en ciencias (SCC) se constituye como un actor capaz de identificar situaciones polémicas (u obstáculos) en la clase de ciencias y de abordarlas con los recursos propios en la gestión del conocimiento y aprendizaje científicos. Desde esta consideración la CPC emerge como un atributo del sujeto determinado por una actuación permanente y sistemáticamente dirigida a poner de evidencia el sustrato personal del actuar competente, valorando y evaluando la manera en que los distintos sujetos identifican, enfocan y resuelven las situaciones a las que se enfrentan en diferentes condiciones y ambientes de aprendizaje (Labarrere, 2009; Quintanilla, 2012).
En una de nuestras publicaciones vinculantes con proyectos de investigación desarrollados en Chile (Quintanilla, 2012) señalábamos que, durante los noventa, el énfasis por el desarrollo de las competencias de pensamiento científico en el estudiantado creció significativamente. Algunas investigaciones han sugerido nuevas metodologías para su promoción y desarrollo, como, por ejemplo, los asistentes personales en la enseñanza de la informática (Quintanilla y Vauras, 2019). Maudsley y Strivens (2000) plantean que es preferible desarrollar una formación científica como una actividad durable, un proceso positivo, flexible, con control metacognitivo (cómo aprender mejor), sensible al contexto, emotivo y racional, que responde a acontecimientos positivos y negativos, diferenciándose del pensamiento académico que es pasivo, receptivo, descriptivo y contemplativo. Los autores mencionan que un profesional competente debe tener una amplia visión del mundo, incluyendo nociones realistas de la evidencia científica, manteniéndola vigilada por el escepticismo reflexivo a través de la promoción continua de procesos metacognitivos (Angulo, 2012; Labarrere, 2012; Joglar y Quintanilla, 2012). Sin embargo, la perspectiva del racionalismo moderado de la ciencia escolar se presenta como una alternativa valiosísima para promover el desarrollo competencial de la ciencia a través de la modelización y su enseñanza basada en proyectos (Gómez y Quintanilla, 2015).
Como lo hemos adelantado en las secciones anteriores, la noción de CPC nos remite a un sujeto que tiene una capacidad reconocida para afrontar una situación problemática específica, que posee un cierto grado de dominio teórico, de habilidades y recursos particulares, que ha desarrollado su pensamiento (entre otras finalidades) para explorar, explicar, argumentar, describir, justificar, percibir, formular, manipular e introducir nuevas ideas que permiten realizar una interacción competente en un determinado contexto, ambiente y condición de aprendizaje. Intentamos así superar la época de las preguntas e instrumentos, materiales y recursos cuyos diseños son directivos, normativos o estructurales, por aquellos que favorezcan al estudiantado ser protagonista “real y permanente” del proceso de desarrollo del aprendizaje (Quintanilla, 2012ª). Así, el profesorado se convierte en modelizador de los procesos de comunicación y aprendizaje científico, donde además las preguntas científicas que se formulan en el aula tienen mucho sentido y valor y son promotoras de nuevas y mejores actitudes hacia la ciencia (Ravel, 2014; Candela, 2018). Hemos venido sosteniendo en nuestro programa de investigación desde hace más de dos décadas y en diversas publicaciones más recientes, que entendemos la CPC como aquella capacidad de responder con éxito a las exigencias y desafíos personales y sociales que nos plantea una actividad (científica en este caso) o una tarea o demanda cualquiera en el contexto del ejercicio profesional e implica dimensiones de tipo cognitivo como no cognitivo para un sujeto (profesor o estudiante) configurando la idea de Sujeto Competente en Ciencias (SCC) tal y cual lo ha planteado Labarrere (2012).
Cada CPC se basa en una combinación de dimensiones prácticas y cognitivas, de orden diverso, que conjuntamente ponen en funcionamiento la realización eficaz de una acción: conocimientos, motivaciones, valores, actitudes, emociones y otros elementos sociales y culturales. Una competencia es un tipo de conocimiento complejo que siempre se ejerce en un contexto específico de manera eficiente. Cuatro serían las dimensiones que configuran una competencia de pensamiento científico (CPC): conocimiento, contexto, habilidades y valores, según se ilustra en la Figura 1.
Nuestra idea es proporcionar orientaciones teóricas e instrumentos epistemológicamente fundamentados con la finalidad de que el profesorado pueda identificar y caracterizar las competencias de pensamiento científico (CPC) lo más densamente posible, y establecer las finalidades didácticas de cada una de ellas en diferentes disciplinas, ámbitos, condiciones y ambientes de la enseñanza y el aprendizaje de la ciencia escolar. Un número significativo de los esfuerzos por el mejoramiento de la calidad de la educación científica se han centrado en la exploración de las ideas de los alumnos frente a la ciencia y a los conceptos científicos que se enseñan en los diferentes niveles. Intentamos establecer una base epistemológica para la enseñanza de las ciencias a la luz de las nociones contemporáneas sobre la naturaleza de la ciencia y de cómo aprenden niños y adolescentes no solo sobre la base de sus funciones cognitivas, sino que además por los ambientes culturales y valóricos que les dan cabida, lo cual constituye un aporte muy valioso a la reforma curricular desde las metaciencias complementarias y convergentes entre sí: filosofía e historia de la ciencia, psicología del aprendizaje y didáctica, así como los aportes de la sociología y la multiculturalidad de la ciencia (García, Izquierdo, Quintanilla, Adúriz-Bravo, 2016; Quintanilla et al., 2017).
Figura 1. Dimensiones de una Competencia de Pensamiento Científico (diseño propio).
En uno de nuestros trabajos “históricos” (Quintanilla, Izquierdo, Adúriz-Bravo, 2005) señalábamos que, a nuestro juicio, se habría de poner el foco en la generación –entre el estudiantado– de competencias de orden superior epitómicas (esto es, características o ejemplares) de las ciencias, competencias que podríamos llamar “cognitivolingüísticas” (Sanmartí, 2003), puesto que demandan la activación de habilidades de pensamiento complejas y la producción de textos de alto nivel de elaboración. Entre estas competencias, como dijimos, estarían la formulación y la contrastación de hipótesis; la explicación y la argumentación científicas escolares; el uso del pensamiento analógico (a través de modelos analógicos, análogos concretos, epítomes, símiles y metáforas); los diferentes modos de inferencia; y la narrativa. Por tanto, una de las finalidades principales de la educación científica de hoy en día habría de ser el lograr niños y niñas, adolescentes y jóvenes capaces de dar sentido a su intervención activa en el mundo, de tomar decisiones fundamentadas, y de establecer juicios de valor robustos poniendo en marcha, de forma autónoma y crítica, esas competencias cognitivolingüísticas para dar coherencia a su pensamiento, su discurso y su acción sobre el mundo natural. De ahí el valorar el lenguaje en los procesos de comunicación educativa, no solo como un instrumento, sino también como un problema, cuestión que desarrollo a continuación.
EL LENGUAJE COMO PROBLEMA E INSTRUMENTO PARA PROMOVER CPC
Desde hace ya varias décadas que investigadores e investigadoras desde diferentes campos del conocimiento, tanto sea o no meta teórico, coinciden en valorar el lenguaje como un componente más que relevante en la enseñanza de las ciencias experimentales. Las diferentes evidencias de la investigación en didactología (Candela, 1999; Mortimer, 2000; Izquierdo y Sanmartí, 2000; Galagovsky, L. R., Bekerman, D., Giacomo, M. A. Di y Alí, S., 2014) han demostrado que el lenguaje es un problema no solo lingüístico, sino que también cultural y social al que tributan emociones, historias personales, ideologías y diferentes maneras de ver el mundo con finalidades también diversas que van desde su legado descriptivo hasta visiones de intervención y transformación social. Ya Vygotsky (1996) nos anticipaba hace más de 100 años que nuestras ideas se filtran en nuestras palabras y transmiten no solo conocimiento, sino que también sentimientos y emociones. Desde esta consideración previa, las palabras configuran realidades y sentidos, pero también operan con una carga emocional que condiciona y determina al sujeto individual y también al sujeto colectivo en diferentes culturas en las que enseñamos ciencia (Molina, A. Niño, Ch. Sánchez, J., 2014). En consecuencia, operamos con un lenguaje dinámico cuya riqueza semántica favorece o desfavorece comprender el mundo y sentirse parte importante de su intervención y transformación, de una aventura humana permanente5. Sutton (2203) señala que “…una parte importante de la educación científica debería orientarse a ayudar a los estudiantes a recuperar algunas de las luchas pasadas y a oír las voces auténticas de aquéllos que participaron en el proceso de formular una nueva forma de pensar…” (p. 5). Al respecto, lo que he venido planteando hasta ahora implica por parte del profesorado de ciencias, en particular, comprometerse a identificar y desarrollar actividades de aprendizaje y evaluación que dejen en evidencia el proceso de desarrollo de las habilidades cognitivo lingüísticas y/o competencias de pensamiento científico en las decisiones de diseño didáctico y en la propia “actividad discursiva escolar de la ciencia” que promueva la argumentación, la explicación, la justificación, la modelización, entre otras (Revel Chion, 2014). Ello implica que el profesorado reconoce, valida y legitima su práctica docente desde el estatuto meta científico de la didáctica de las ciencias naturales (Quintanilla, 2011). Se trata, por tanto, de comprender que el “lenguaje es un problema no solo didáctico”, está imbricado de emociones, historias de vida y cultura. Es esa palabra genuina que nos estimula a pensar y a sentir nuestras clases como estrategias de desarrollo del pensamiento científico y valoración del conocimiento para promover ciudadanía, paz y democracia. Es decir, de entender los procesos sociales y políticos y el entramado que se teje con la ciencia y la cultura; que enseñe al estudiantado a desarrollar habilidades cognitivo-lingüísticas con finalidades superiores, estimulando la creatividad, la convivencia social, los derechos humanos, la equidad, la justicia, promoviendo así la transformación de sus ideas en un proceso que no comienza ni termina con la cultura de los símbolos y las fórmulas de las teorías científicas.
La promoción de habilidades cognitivo lingüísticas o competencias de pensamiento científico tales como la explicación de la combustión de una vela, la idea de vacío, la argumentación acerca del aborto terapéutico, la justificación de los viajes espaciales o de la investigación en células madre, debe permitir a profesores y estudiantes enriquecer, expandir y profundizar las diferentes experiencias de vida como sujetos individuales y colectivos que potencian el conocer y comprender, explicar e interpretar la realidad, para luego recrearla y transformarla mediante el uso razonable de la ciencia, entendida como actividad profundamente humana, que modeliza, contextualiza e interpreta el mundo con teoría (Quintanilla y Camacho, 2008; Izquierdo, Caamaño y Quintanilla, 2007).
Lo que he descrito hasta ahora de manera muy discreta e inacabada, cobra especial sentido en el contexto actual de América Latina donde las condiciones y los ambientes educativos para promover estas habilidades cognitivo-lingüísticas, están en la mayoría de los contextos “cercenados” por una economía salvaje y despiadada. Al respecto, existe consenso en la academia y en las comunidades científicas, así como en algunos organismos internacionales (UNESCO, FAO, OEA) que la mayoría de los problemas sociales, ambientales, de salud, entre otros, podrían enfrentarse efectivamente con capital humano consciente del drama del futuro y de las nefastas consecuencias de la acción depredadora del homo sapiens, en la hoy llamada era antropocena (Equihua, M.; Hernández, A.; Pérez O.; Benítez, G; Ibáñez, S., 2016). Este capital humano debe recibir una educación científica comprometida con la calidad de la vida de las personas, respecto de lo cual se ha establecido que existe consenso en cuanto a la importancia que tienen los primeros años de vida de una persona para su futuro desarrollo y desempeño en la vida adulta, dado que las experiencias tempranas de los niños basadas en interacciones estables y sensibles con el conocimiento científico (el huerto, el agua, la alimentación, la salud, la convivencia), que enriquecen las experiencias de aprendizaje durante la crianza, contribuyen a brindar efectos positivos duraderos (Banco Mundial). Sin embargo, para avanzar en esta línea, se requieren en nuestros países mejores políticas públicas que impulsen una educación científica de calidad, promotora de estas habilidades cognitivo-lingüísticas desde las primeras edades y de manera permanente, sistemática y continua a lo largo de todo el proceso educativo formal, no formal e informal, es decir, a lo largo de toda la vida. Investigar cómo situaciones de intervención en el desarrollo profesional temprano o tardío pueden posibilitar la promoción de estas competencias metacognitivas dentro de contextos teóricos amplios, sin perder de vista aspectos científicos, valóricos y sociales (Henao y Stipcich, 2008; Quintanilla et al., 2016). A continuación, me referiré a un aspecto esencial del pensar teórico y que es posible identificarlo y caracterizarlo a través del lenguaje, su sentido, estructura y contenido, cuestión que hemos venido trabajando en diferentes proyectos de investigación desde el 2002 (Labarrere y Quintanilla, 2002; Labarrere, 2012) y que se relaciona con los planos del pensamiento científico que contribuyen a una comprensión superior, más estimulante y prometedora sobre el conocimiento y el aprendizaje de las ciencias, así como su vínculo con el mundo “real” para intervenirlo y transformarlo.
EL LENGUAJE Y LOS PLANOS DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO, ARTICULADORES DE CPC
Es común representarse el proceso de resolución solo como un enfrentamiento del alumno con el problema científico que plantea el profesor (Labarrere y Quintanilla, 2002). En este enfrentamiento, la mayoría de las veces tensionante, el estudiantado trata de penetrar cada vez más profundamente en los aspectos desconocidos de la situación, de comprender mejor de lo que se trata en el problema científico y de hallar los instrumentos (o estrategias) más adecuados, que le permitan tener acceso a la resolución deseada por el profesorado. En esta visión del proceso de resolución de problemas científicos escolares (PCE), los hechos que resultan relevantes para la acción pedagógica y didáctica del docente tienen que ver solo con lo que ocurre en la interacción del alumnado con el problema o la situación que le ha sido planteada o que ellos o ellas han concluido. Sin embargo, uno puede cuestionarse si en realidad esta forma de comprender los procesos de resolución de problemas científicos en la escuela, como actividad que transcurre solo como enfrentamiento del alumno con la situación (mediada por el lenguaje normalmente de fórmulas), se ajusta a lo que en realidad ocurre cuando él resuelve los problemas. Nosotros hemos diferenciado tres planos fundamentales en el abordaje de problemas científicos en el aula: el instrumental-operativo (I-O), el personal significativo (PS) y el relacional-social o plano cultural (RS) que hemos situado teóricamente en numerosas publicaciones derivadas de proyectos de investigación (Labarrere, 2012; Quintanilla, 2012, Quintanilla et al., 2017).
El plano instrumental-operativo, identifica aquellos momentos o fragmentos del enfrentamiento y solución de los problemas en que los recursos del sujeto o del grupo que los resuelve, están centrados en aspectos tales como el contenido (científico), las relaciones que lo caracterizan, las soluciones posibles y las estrategias, procedimientos, etcétera. Es un plano más bien formal y axiomático desde el punto de vista de la enseñanza de las ciencias, es decir los instrumentos que convencionalmente posibilitan la solución de dichos problemas de acuerdo a la formalización característica de la ciencia en este plano (fórmulas, cálculos, gráficos, etc,). En este plano, por estar la atención del alumno dirigida hacia el problema, los procesos de control consciente procuran mantener el dominio de la ejecución que está teniendo lugar y suelen expresarse también en la anticipación del curso de la solución, sobre todo cuando se ha “mecanizado” la solución o la técnica para solucionarlo. Esto está muy vinculado a la evaluación de los aprendizajes científicos, puesto que el producto resultante de un problema pudiera estar correcto, sin que el sujeto que lo resolvió sea consciente de la estructuración lógica que subyace a la explicación científica o comprensión interpretativa del modelo teórico del mismo (Labarrere y Quintanilla, 2002). Algunos ejemplos: Graficar la pendiente volumen/temperatura; ¿Cuál es la valencia del calcio?; Definir célula; Calcular la cantidad de masa del solvente; ¿Qué es el cambio químico?
El movimiento por el plano personal-significativo indica otro ángulo de la resolución de un problema científico. En este, los procesos y estados personales de quien resuelve el problema resultan ser los relevantes y la atención del sujeto deja a un lado el análisis de la situación, la búsqueda activa de instrumentos, las representaciones de finalidades vinculadas con la solución esperada y se centra en la persona, como sujeto de la solución. Lo que resulta relevante es todo el repertorio cognitivo del sujeto que se pone en marcha para vincular sus experiencias personales con el objeto de conocimiento al que se ve enfrentado, superando la mirada simplemente algorítmica de la resolución del problema. Algunos ejemplos: Grafica la pendiente volumen/temperatura, ¿Cuál es de acuerdo con lo que has leído, la valencia del calcio?; Define célula; Calcula la cantidad de masa del solvente; ¿Cómo explicas la combustión de una vela? En el plano personal se construyen los significados y sentidos de los “contenidos problémicos”. Aquí adquieren relevancia los por qué y para qué del enfrentamiento y la resolución de los problemas científicos; también desempeñan un papel importante los puntos de vista, las representaciones y creencias que, sobre los problemas, la solución y ellos mismos, como solucionadores, tienen los sujetos, aunque en muchos casos los mismos sean inestables o poco coherentes desde la lógica de la ciencia, su método y naturaleza. Desde nuestro punto de vista, cuando se habla de la existencia del plano personal y del movimiento del sujeto por él, se introduce la existencia de un espacio en el que actúan y se generan los sentidos o significados personales de quien soluciona el problema y que tiene que ver con el contexto significativo de su cotidiano o experiencia personal en relación con el contenido del problema y cómo abordarlo. Este aspecto es clave para potenciar la creatividad de los sujetos que aprenden, aun cuando los ambientes de aprendizaje a los que se enfrenten sean limitados o restrictivos (Labarrere y Quintanilla, 2002).
En el plano relacional-social (o cultural), identificado como espacio generado en la solución grupal o colectiva de problemas o en la interacción netamente pedagógica centrada en la solución, se hace referencia no solo a las relaciones que constituyen la trama que se teje en los procesos comunicativos, sino también y acaso sobre todo, al conocimiento y la representación que los sujetos tienen de esas interacciones, así como al dominio y la conciencia que ellos alcanzan respecto a la producción de relaciones deseables, ya sea para la solución de los problemas en cuestión, o para los propios procesos formativos en los cuales están involucrados. Aquí radica también la historia del sujeto como individuo y la historia del colectivo como grupo, puesto que de estas interacciones (memoria compartida) surgen nuevas miradas, más complejas y abarcadoras para enfrentarse a la resolución del problema científico, cuyo abordaje final puede tener una significativa dosis de consenso resultado de la convergencia de ideas, supuestos, relaciones, experiencias, etc., entre todos los sujetos del grupo. Grafiquen la pendiente volumen/temperatura; ¿Cuál es de acuerdo con lo que han leído la valencia del calcio?; Definan célula; Calculen la cantidad de masa del solvente; ¿Cómo explicarían la combustión de una vela?
El desplazamiento del sujeto por los planos del pensamiento científico (PPC) o espacios de la resolución de un problema para la promoción de CPC, puede tener lugar en un solo plano o como tránsito de uno a otro o coexistiendo; de manera que si, a partir de los fragmentos del discurso, o de la observación de la actividad de resolución, se elabora un determinado perfil del movimiento, se observa una línea quebrada donde se suceden fragmentos de la solución, y en los que se evidencia que en momentos diferentes, quienes resuelven un problema persiguen objetivos diversos, aun cuando se hayan explicitado los objetivos comunes del grupo. Esto es muy importante, porque supone orientar la autorregulación de los procesos de aprendizaje científico y del control de los planos del desarrollo para abordarlos de manera diferente por cada uno de los estudiantes. Por ejemplo, si un alumno que resuelve un problema de química está tratando de establecer cuál es el contenido “científico” de este, si se puede referir o no a la teoría atómica y si es posible coordinarle determinado procedimiento de resolución, entonces él se está moviendo en el plano instrumental operativo; en este caso, los objetivos que actúan se refieren a la comprensión de la estructura del problema, el conjunto de relaciones que la singularizan, sus partes y los instrumentos de solución que pueden resultar viables según “la densidad y coherencia” del modelo que tenga acerca del contenido específico (teoría atómica). En un sentido bastante relativizado, puede asumirse que el desplazamiento del “pensar teórico y práctico” del estudiantado por alguno de los planos o de un plano a otro presupone cierta desconexión o coexistencia más o menos duradera de los otros planos. Así, cuando un estudiante está tratando de establecer el contenido científico de un problema, sus tramas (o redes) estructurales y los posibles instrumentos de acceso, no podrá situarse al mismo tiempo en los significados científicos de la actividad, ni tampoco en el plano relacional en el que estos contenidos y significados cobran valor sobre los supuestos didácticos de la actividad científica que estamos sustentando en estas ideas. Podría pensarse que los casos en que se pide ayuda para solucionar un problema científico, es decir, cuando se busca la resolución mediante el soporte del otro (el grupo/el profesor), sean evidencias del desplazamiento, por los planos instrumental operativo y social, a la vez; pero aunque asumiéramos que la ocurrencia de los hechos, aquí, resulta simultánea, debemos recordar que la acción en el plano relacional cultural, como la hemos definido, requiere de un acceso más o menos consciente, y por tanto es imposible que ambas finalidades emerjan al unísono en la conciencia tanto del sujeto que aprende como en el marco lógico del profesor de ciencia o de sus propios compañeros (Labarrere y Quintanilla, 2002).
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:
| Tabla 1: Los planos del pensamiento cfico y su vinculación con los problemas de la ciencia | ||||
| DIMENSIONES TEÓRICO-DIDÁCTICAS | Categorías | Descriptores estructurantes | Finalidades didácticas | |
| METODOLOGÍA CIENTÍFICA PARA RESOLVER UN PROBLEMA(Toulmin, 1977) | P | Pensamiento(pensar) | Teorías de la ciencia, enunciados, leyes, fórmulas, algoritmos, nociones científicas, definiciones, conceptos. | Mejorar las representaciones teóricas de la ciencia. Orientada a la modelización. |
| L | Lenguaje(comunicar) | Hablar, escribir, narrar un experimento, explicar, argumentar, justificar, nuevas reglas del juego. | Mejorar o ajustar los lenguajes de la ciencia. Orientada a la comunicación científica. Puede explicitar una CPC. | |
| E | Experiencia(actuar) | Instrumentos, experimentos, mediciones, registros, cálculos, filtrar, destilar, purificar. | Innovar las actividades experimentales. Orientada a la actividad del o los sujetos, a los procedimientos. | |
| PLANOS DEL PENSAMIENTO CIENTÍFICO(Labarrere y Quintanilla, 2002) | I-O | Instrumental u operativo | Cálculos, fórmulas, signos definiciones, mediciones, gráficos, pesar, dibujar, anotar, registrar, etc. | Énfasis en la actividad (sin sujeto). Énfasis en objetos, acciones, materiales. |
| P-S | Personal o Significativo | Proceso de pensamiento, reto intelectual o actividad dirigida al estudiante, a una persona. | Direccionada al sujeto que aprende (yo, tú, él/ella).Intención de abordar un problema. | |
| R-S | Relacional o social | Proceso de pensamiento, reto intelectual o actividad dirigida al grupo. Vinculaciones en contexto implícitas o explícitas. | Orientada al sujeto colectivo (nosotros, ellos).Intención de abordar un problema cooperativamente. |
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).
| Tabla 2: Énfasis en la orientación de la actividad científica escolar | ||||||
| Ejemplos de problemas científicos escolares | Planos del pensamiento científico | Metodología para abordar un problema científico | ||||
| I-O | P-S | R-S | P | L | E | |
| Explica cómo prepararías una solución acuosa en ambiente ácido | x | x | x | x | x | |
| ¿Cómo explicarías la noción de partícula a partir de una disolución de sacarosa en agua? | x | x | x | x | ||
| Describe qué características biológicas tienen en común y que diferencia una bacteria de un virus | x | x | x | x | ||
| ¿Cuáles son los métodos más polémicos en términos bioéticos de la experimentación con transgénicos en comunidades indígenas? Debatan en grupo | x | x | x | x | ||
| Grafica la pendiente que según tú explica el ciclo vital y metabolismo de una bacteria heterótrofa | x | x | x | |||
| ¿Cómo explicas la formación de caries a partir de una alimentación no balanceada? | ||||||
| ¿Qué significa X + 3 = 6 | x | x | ||||
| Definir masa | x | x | x | |||
| ¿Qué es el Geocentrismo? | x | x | ||||
| Representa la combustión del anhidrido carbónico en una reacción química | x | x | x | |||
| Dibuja una célula eucarionte e identifica su estructura fundamental | x | x | x |
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.
| Tabla 3: Orientaciones para promover CPC en el estudiantado | |||
| Etapa | Actividades del profesorado | Preguntas orientadoras | Finalidades / objetivos |
| Inicial | Identificación de problemas científicos y comunicación de significados. | ¿Qué modelo teórico quiero enseñar?¿Qué quiero preguntar?¿Quiénes van a aprender?¿Qué planos del pensamiento voy a privilegiar? | • Identificar un “problema científico” (concepto-idea-pregunta problematizadora)• Seleccionar la tipología o dimensión del problema (conceptual, procedimental, actitudinal)• Identificar la teoría científica que subyace• Discriminar el nivel en que se enseña ese contenido problemático y los supuestos de los alumnos/destinatarios• Identificar “el plano de desarrollo” en que está formulado inicialmente el problema (instrumental, personal, comunicativo). |
| Intermedia | Problematización e identificación de categorías | ¿Qué CPC voy a promover? ¿Cómo voy a trabajar con mis estudiantes?¿Cómo les voy a enseñar a identificar los planos? ¿Qué ejemplos me parecen más interesantes? | • Vincular el tipo de problema con alguna competencia específica que se quiera desarrollar.• Comunicar a los alumnos (o consensuar con ellos) el tipo de competencia científica y sugerencia para resolver el problema que se ha enunciado.• Enseñar a los alumnos a identificar el plano de análisis por donde se puede “movilizar el problema científico”.• Identificar con los alumnos el marco teórico del problema, el marco procedimental y los recursos que posibilitan enfrentarse a resolver el problema (algorítmicos y heurísticos). |
| De cierre | Evaluación de la experiencia con los estudiantes | • ¿Qué reflexiones potenció el enfrentamiento al problema? ¿En qué planos del desarrollo lo situamos?• ¿Cuáles fueron los criterios para evaluar el problema científico y cómo enfrentarlo? ¿Cómo los identificamos?• ¿Cuáles fueron las principales dificultades del análisis? ¿Cómo las identificamos y las superamos?• ¿Qué competencias científicas desarrollamos/aprendimos? |
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:
| Tabla 4. Directrices para promover competencias científicas cognitivo lingüísticas a partir del episodio histórico seleccionado: La bomba de vacío. (Camacho y Quintanilla, 2008) | ||
| Identificación de problemas científicos | ||
| Ejemplo: ¿Cuáles son las sustancias que componen el aire? | ||
| 1. Seleccionar tipo de conocimiento científico utilizando la historia de la ciencia como estrategia de promoción de aprendizaje competencial | CONCEPTUAL | Combustión, gases, elemento, compuesto y mezcla. Teorías disponibles en la época |
| PROCEDIMENTAL | Uso de la bomba de vacío y otros instrumentos científicos en el contexto del episodio histórico. | |
| ACTITUDINAL | Acuerdos, pactos metodológicos, juicios, valores en disputa y discusiones de los químicos y científicos/as de la época. | |
| 2. Identificar la teoría científica que subyace (¿qué modelo teórico se quiere enseñar?) | Cambio químico. Teoría del flogisto de Sthal. Teoría de la combustión de Lavoisier. Concepto de elemento de Boyle. Estudio de los gases en el siglo. XVIII. | |
| 3. Proponer preguntas interesantes vinculadas con la noción científica y el episodio histórico estudiado. (Ver Camacho y Quintanilla, 2008) e identificar planos del pensamiento en cada una de ellas y la orientación al estudiantado en términos científicos (pensamiento, lenguaje, experiencia) | 1. De acuerdo con el episodio histórico estudiado ¿Cómo interpretaban Priestley y Lavoisier el fenómeno de la producción de un nuevo aire?2. ¿Qué criterios utilizó Priestley para hablar de aire desflogistisado?3. ¿Qué prácticas experimentales utilizarías para dar cuenta del “nuevo aire” en la bomba que utilizó Priestley o la de Lavoisier?4. ¿Hubo alguna incidencia de la propuesta de Scheele, en la discusión entre Lavoisier y Priestley, qué crees y por qué?5. ¿Crees que si Boyle hubiese trabajado en la misma situación, en la misma época y con la bomba que construyó, hubiera concluido algo similar a Priestley o Lavoisier?6. ¿Qué piensas acerca de que la nacionalidad puede influir en las decisiones científicas? (Priestley, inglés; Lavoisier francés).7. ¿Cómo definirías el oxígeno y el aire desflogistisado?8. ¿Cómo relacionas el problema de la descomposición del aire con situaciones cotidianas? | |
| Problematizar competencialmente la actividad científica escolar | ||
| Argumentación | Los químicos ingleses estaban equivocados. No existía aire desflogisticado, sino oxígeno. | |
| Explicación | Lavoisier vio oxígeno donde Priestley había visto aire desflogistisado. | |
| Descripción | ¿Cuáles eran las ideas de Priestley y de Lavoisier acerca de la descomposición del aire? | |
| Justificación | ¿Por qué Priestley habla de aire desflogisticado y Lavoisier de oxígeno? | |
| Explicación | ¿Cómo explicas las ideas de Priestley o de Lavoisier acerca de la descomposición del aire? | |
| Descripción | ¿Cuáles fueron los recursos (conceptuales e instrumentales); los procedimientos y las estrategias que permitieron a Priestley y Lavoisier estudiar el aire? | |
| Evaluación de la experiencia con los y las estudiantes | ||
| • ¿Qué reflexiones hemos aprendido de este episodio histórico?• ¿Cómo se construye el conocimiento científico?• ¿En qué planos de desarrollo lo situamos?• ¿Cuáles fueron los criterios para evaluar el problema científico y cómo enfrentamos el desafío de aprenderlo? ¿Cuáles fueron las principales dificultades de análisis?• ¿Cómo las identificamos y las superamos?• ¿Qué competencias científicas desarrollamos y aprendimos?• ¿Qué valor tiene la historia de la ciencia para aprender química? | ||
| Camacho y Quintanilla (2008). Adaptado. |
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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