La Educación Científica - Observatorio Astronómico Ampimpa

Jornada:
La Educación Científica
Conforme el saber científico se ha
transformado en un factor decisivo de
la producción de riquezas, su
distribución se ha vuelto más desigual.
Lo que distingue a los pobres (sean
personas o países) de los ricos no es
sólo que poseen menos bienes, sino
que la gran mayoría de ellos está
excluida de la creación y de los
beneficios del saber científico.
Conferencia Mundial sobre Ciencia
Conocimiento Científico - UNESCO
y
OBSERVATORIO ASTRONÓMICO AMPIMPA
www.astrotuc.com.ar -- E-mail: [email protected]
Ruta Pcial. N° 307 a los Valles Calchaquíes - Km. 107,5 - Amaicha del Valle – Tucumán – Argentina
Introducción
Entrados ya de lleno en el tercer milenio, se hace cada vez más urgente
integrar a los programas de enseñanza en todos los niveles y a la práctica docente en
el aula la Ciencia y la Tecnología con el objetivo de generar estrategias que permitan
a los alumnos una “formación cultural válida para vivir en el mundo actual y
enfrentar los nuevos problemas y desafíos que el mismo presenta”.
Hace ya más de 10 años, en 1999 la Conferencia Mundial sobre Ciencia y
Conocimiento Científico patrocinada por las Unesco-Naciones Unidas, declaraba lo
siguiente:
“ el acceso al saber científico con fines pacíficos desde una edad muy temprana
forma parte del derecho a la educación que tienen todos los hombres y mujeres, y que la
enseñanza de la ciencia es fundamental para la plena realización del ser humano, para
crear una capacidad científica endógena y para contar con ciudadanos activos e
informados…”
Pero para que éste acceso sea posible es necesario promover un
acercamiento distinto a las disciplinas científicas y tecnológicas de los niños y los
jóvenes, un cambio profundo en la práctica pedagógica del aula: una mayor
interacción de alumnos con los objetos científicos – tecnológicos, el trabajo
interdisciplinario, el constructivismo, la resolución de problemas, entre otros, deben
incorporarse a la práctica docente diaria para transformarse en una realidad más
allá del discurso pedagógico.
Este documento pretende ser un aporte en ésta dirección, y reúne
información que ha sido organizada de forma tal que las ideas y conceptos
fundamentales estén expuestos con claridad y sencillez. Esperamos que el mismo
sea de utilidad a maestros y profesores para orientar y enriquecer la enseñanza de
ciencias en el aula. Éste es nuestro único propósito.
Dirección
Observatorio Astronómico Ampimpa
Tucumán – Argentina
Puntos de partida para una Educación Científica
El objetivo fundamental de la Educación Científica es desarrollar en los niños y jóvenes un
modo de conocer que podamos llamar “científico” y que no debe confundirse con la preparación de
”pequeños científicos” o futuros “técnicos”, sino entenderse como “una formación cultural útil para
la adquisición del Conocimiento “, instrumento fundamental para vivir en el mundo actual”.
El problema de la educación científica es mucho más amplio que el de señalar caminos
seguros o dar contenidos disciplinares específicos y no obstante necesarios. Es sobre todo el de
ayudar a niños, jóvenes y adultos a encontrar estrategias de colonización cognitiva.
Por estrategia de colonización se puede entender un modo de conquista progresiva y gradual,
asociada a recorridos exploratorios de todo tipo, pero también a un retroceso continuo; a un volver a
cuestionar permanentemente lo que se ha hecho para organizarlo de nuevo; a un estar en condiciones
de servirse también de aquello que ya se posee adaptándolo para responder a nuevas exigencias, etc.
Y la cosa que se debe enseñar es precisamente este modo de volver a incluir siempre todo en el juego
de manera constructiva y no destructiva.
“La educación científica debe generar el desarrollo de modos de observar la realidad y
modos de relacionarse con la realidad”.
Desde la perspectiva sicológica, lo que importa y se pone continuamente en evidencia es que en
niños y jóvenes hay “estructuras de conocimiento” siempre presentes y activas. No es verdad que los
alumnos conozcan sólo fragmentos del mundo a la espera de que los adultos los reordenen y
estructuren: siempre existen redes (aunque primitivas) que mantienen juntos hechos diversos,
aún los que parecen desconectados entre sí. Este esfuerzo por comprender, relacionar y explicar
los hechos existe ya en los niños y jóvenes.
En el proceso de adquirir conocimiento cada niño y joven pone en funcionamiento dinámicas
diferentes, a veces incluso muy complicadas. Estas dinámicas tienen puntos de contacto con las
propias de los adultos comunes y/o especializados. No son un universo aparte, y ello es lo que hace
posible una unión continua y coherente entre estos extremos, un desarrollo. No es necesario acudir a
las viejas “separaciones”, “niveles” y “transiciones”.
El problema del docente es pues, el de tomar esa estructura de conocimiento, e insertarse en
ella constructivamente. No sólo no debe ignorarla ni fingir que no existe sino que debe saber
apoyar coherentemente su construcción, ordenándola sistemáticamente, enriqueciéndola y
desarrollándola. Sobre este punto deben converger la planificación y los objetivos de toda la
didáctica.
La escuela: formación de competencias científico-tecnológicas
La ciencia y la tecnología son parte de la demanda social a la escuela. Que la escuela debe
formar competencias científico-tecnológicas es una formulación propia de una política educativa. Se
trata de un fin, un objetivo para la educación formal. Se relaciona con el supuesto de considerar
socialmente valiosa la formación de competencias científico-tecnológicas. Este valor se funda en el
consenso de que a mayor competencia científica y tecnológica, mayores son las chances de
desarrollo político, económico y social.
Por otro lado, el enorme impacto de la enseñanza de ciencias y tecnología en la
calidad de la educación se debe al hecho que involucra un ejercicio extremadamente
importante de la razón, lo que despierta en los niños y jóvenes su espíritu creativo, su
interés. Eso hace que mejore el aprendizaje de todas las disciplinas. Por esta razón, si
los alumnos se familiarizan con las ciencias desde temprano tendrán mayores chances
de desarrollarse, tanto en en el campo científico como en otros.
Formación de Competencia Científica y Competencia Tecnológica
Competencia Científica es enseñar a “saber colocarse en el punto de vista de
la ciencia”, con toda la complejidad, conflictividad y diversidad que esto significa. Un científico
Formar
describe y explica lo que existe, realizando predicciones que luego podrán o no ser confirmadas.
Formar Competencia Tecnológica es enseñar a “saber manejarse con artefactos,
instrumentos y sistemas operativos, con toda la eficacia y eficiencia necesaria,
estando también en capacidad de evaluar su pertinencia en el contexto en el que
se va a aplicar”. Un tecnólogo inventa lo que no existe, transforma la realidad. La competencia
tecnológica es “la capacidad de saber manejarse con otro tipo de racionalidad: la del saber hacer,
la del análisis funcional, la de las operaciones de los artefactos y sistemas”.
El Docente frente a los cambios
En éste contexto encontramos al docente en una posición crítica. Expuesto por un lado, a dos
problemáticas distintas: la de los adultos (en la que está inserto) y la de los niños (a los que forma),
que al mismo tiempo interactúan entre sí. Por el otro también esta expuesto a dos grupos de
expertos: unos, indicando las cosas a saber de cada disciplina: matemáticos, biólogos, físicos, etc. y
otros, que se declaran competentes en los diferentes aspectos de la educación: pedagogos,
psicólogos, filósofos, políticos, funcionarios, etc.
Cada uno planteará su posición sobre aspectos que le competen: el filósofo dirá “el significado
de la ciencia es el siguiente…”; el psicólogo dirá “los chicos comprenden de este modo”; el pedagogo
dirá “los objetivos deben fijarse teniendo en cuenta…”; el político dirá “debemos educar para un
país…”; el matemático dirá “un contenido fundamental es la teoría de …”; el biólogo dirá “la
comprensión de los eco-sistemas es el paso previo para…”.
Decimos entonces que la posición
crítica surge de la necesidad del docente
de tomar la información proveniente de
cada una de esas especialidades y de algún
modo
integrarlas,
transformándolas
profundamente por medio de un proceso de
digestión o “metabolismo”.
Para esta función el docente trata de
“asimilar” esas informaciones provenientes
del exterior, cada una con una estructura y
un significado propio, desmenuzándolas en
fragmentos más simples que después le
permitan construir un modelo final para
aplicar en el aula.
Finalmente, la cuestión que nos
parece central es la profesionalidad docente
y esto tiene que ver, obviamente, con las
condiciones laborales para su desempeño, con
la capacidad de saber poner en juego, en la
toma de decisiones, toda la racionalidad
posible, y con su formación y capacitación.
Es inútil requerir a los docentes que formen competencias científico-tecnológicas si ellos mismos
no han sido formados en esa dirección.
La Ciencia. Conceptos Fundamentales
La CIENCIA es una actividad humana que procura producir conocimiento basado en
pruebas y evidencias que tiene como objeto explicar de forma fidedigna cómo se
estructura y funciona el mundo.
Para alcanzar ese objetivo tiene que idear métodos racionales (lógicos) y empíricos que sean lo
más eficaces posible para evitar la ilusión, el error y el autoengaño en el estudio y valoración de la
realidad.
La Ciencia nos lleva más allá de la experiencia ordinaria, de las apariencias, usando
razonamientos, pruebas y demostraciones que parten de la observación del mundo natural (tienen
base empírica) y nos permiten obtener conclusiones acerca de la realidad que no podríamos alcanzar
de otro modo.
El Conocimiento Científico
Es un tipo de conocimiento que se caracteriza por ser fáctico, racional, verificable,
objetivo, sistemático y explicativo.
El conocimiento científico requiere una forma de conceptualizar la realidad distinta al
conocimiento cotidiano: implica no sólo nuevas estructuras conceptuales, sino también nuevas
metodologías y nuevas formas de acercarse a los problemas.
El Método Científico
Es la más avanzada herramienta que ha logrado el hombre para crear un sistema
confiable de obtención de conocimiento científico
Es un conjunto de postulados, principios, operaciones y reglas que orientan a la investigación
para alcanzar el resultado propuesto.
Establece firmemente los procedimientos que deben seguirse; el orden de las observaciones,
los experimentos, las experiencias y razonamientos, así como también la esfera de los objetos a los
cuales se aplica.
La Investigación Científica
La Investigación Científica es el instrumento que materializa en operaciones cada
uno de los momentos del Método Científico.
Es un proceso que, mediante la aplicación del método científico, procura obtener información
relevante y fidedigna (digna de fe y crédito), para entender, verificar, corregir o aplicar el
conocimiento.
La investigación científica se caracteriza por ser reflexiva, sistemática y metódica; tiene por
finalidad la búsqueda intencionada de conocimientos o de soluciones a problemas de carácter
científico.
Presupuestos de la ciencia:

La ciencia presupone que tiene que descubrir el conocimiento. La ciencia no asume que
conoce la verdad a priori acerca del mundo empírico.

La ciencia presupone un orden regular en la naturaleza y asume que hay unos principios
subyacentes de acuerdo con los cuales los fenómenos naturales trabajan. Asume que esos
principios o leyes son relativamente para
de una serie de fenómenos empíricos.

una Educación Científica y Tecnológica
La ciencia presupone que el ser humano tiene la capacidad de conocer ese orden regular y
principios subyacentes de la naturaleza.

La ciencia presupone que el saber explicar y dominar la naturaleza de forma progresiva es
algo que vale la pena, que es algo bueno, un valor ético positivo.
La característica común a todas las ciencias es que se basan en la experiencia (lo empírico) y en
argumentos racionales, para buscar explicaciones (teorización) que permitan resolver los problemas
que se plantean en sus diversos ámbitos. Este conjunto de procedimientos son pues, racionales y
críticos, no dogmáticos y no arbitrarios.
Características del Conocimiento Científico

Es Fáctico
porque trata de fenómenos y hechos de la realidad empírica (natural y que
observamos)

Es Racional por basarse en la razón y no en sensaciones, opiniones, pareceres o dogmas.

Es Verificable en el sentido de comprobable empíricamente.

Es Objetivo
porque sus afirmaciones pretenden ajustarse con los datos y hechos de la
realidad.

Es Sistemático

Es Explicativo
en el sentido de constituir un cuerpo de ideas lógicamente entrelazadas
más que un cúmulo de proposiciones inconexas.
en el sentido de que el mismo no se conforma con describir cómo es el
mundo sino que intenta dar cuenta de las razones por las cuales el mundo es como es vale
decir, encontrar las razones por las cuales los fenómenos empíricos se comportan del modo en
que lo hacen.
Pasos del Método Científico:
El objetivo de la ciencia es conocer la realidad empírica, observable (directa o
indirectamente), de la forma más confiable posible (en base a pruebas), aunque no infalible ni
absoluto (es provisional porque nunca se asume haber llegado al final), evitando al máximo el
autoengaño, las ilusiones y la mentira.
Este conocimiento implica tanto descripciones (leyes) de lo que ocurre como explicaciones
(teorías) del porqué ocurre. Las explicaciones del porqué ocurre (teorías) son importantes porque nos
permiten hacer predicciones, que son un elemento crucial en el método. Precisamente fiabilidad de
este conocimiento científico procede de este método, que se basa en someter a prueba una u otra vez
las predicciones, que a su vez son interdependientes de predicciones de teorías en otras áreas y que
también se someten a prueba. Finalmente, el proceso se hace público.
El método científico implica una combinación de inducción y deducción que se retroalimentan. En la
realidad del método suele ser difícil saber dónde ha empezado el proceso.
-Inducción: de información particular que captamos a través de nuestros sentidos hacemos
afirmaciones generales. Ejemplo: como las veces que he tocado el fuego me he quemado infiero que el
fuego es demasiado caliente para tocarlo.
-Deducción: tomar un principio general del mundo e inferir que ocurrirá algo particular. Ejemplo: del
principio general de que el fuego está demasiado caliente para tocarlo, infiero que si pongo mi pie en
el fuego de la brasa me quemaré
Podemos sintetizar el Método Científico en los siguientes pasos:
1. Observación:
Se detecta un problema (enigma, desafío o reto que plantea algún aspecto de la realidad empírica) al
observar la naturaleza accidental o intencionadamente. Se repiten las observaciones para analizarlas
y poder separar y desechar los aspectos irrelevantes para el problema. Se Reúnen todos los datos que
posibles que incidan en ese problema que se ha planteado. Es un proceso de observación sagaz y
minucioso de la naturaleza. Puede de ser de forma directa o indirecta usando instrumentos.
2. Hipótesis:
Una vez recogidos todos los datos se elabora una explicación provisional que describa de la forma más
simple posible. Puede ser un enunciado breve, una formulación matemática, etc. Esta sería una
primera inducción.
3.Predicción:
A partir de la hipótesis se realizan predicciones de lo que tendría que encontrarse bajo determinadas
condiciones en el caso de que fuera cierta. Las predicciones pueden hacer referencia a un fenómeno o
dato que haya que encontrar y se refiera al futuro (resultado de un experimento, observación del
movimiento de un cuerpo celeste) o que haga referencia al pasado (fósiles) y que podemos llamar
retrodicciones. Es un proceso de deducción. Se formula en un enunciado de la forma "si la hipótesis
H es cierta, entonces tendrá que ocurrir el suceso X o tendremos que encontrar el hecho Y".
4.Verificación:
Se verifica lo que ocurre en posteriores observaciones. Para ello se somete a prueba (contrastación)
las predicciones en base a posteriores observaciones o experimentos. Se debe buscar si el hecho Y
es efectivamente cierto que se presenta en la realidad o si el proceso X ocurre o puede ser causado.
En este proceso las predicciones (X e Y) pueden ser confirmadas (cuando se cumplen) o falsadas
(cuando no se cumplen). La llamada falsación (Popper) consiste en proponer predicciones que si se
cumplen refutan nuestra hipótesis. Por supuesto, tanto confirmación como falsación son
probabilísticas y siempre implican un margen de error. Hay que recordar que en ciencia no se habla
de pruebas o refutaciones absolutas y por eso se insiste en la idea de provisionalidad .En este
proceso estamos suponiendo que:
-La predicción deducida a partir de la hipótesis ha sido correctamente realizada.
-El experimento o las observaciones han sido realizados correctamente.
5.Replicación:
En este momento se da otra vez un proceso de inducción porque después de producir más
observaciones se revisa la hipótesis inicial. Se eechaza, modifica o mantiene la hipótesis en base a
los resultados volviendo al punto 3, las predicciones. Así mismo este proceso es público y se da a
conocer para que otros puedan duplicarlo. Si las predicciones se cumplen la hipótesis se refuerza.
Tras ser repetidamente contrastada con éxito por diversos grupos de científicos, la hipótesis pasa a
ser una TEORÍA científica. A partir de ese momento se puede intentar ampliar la teoría para que
pueda abarcar más fenómenos naturales.
Es importante destacar el carácter público de la investigación científica .Todo este proceso tiene
que implicar a mucha gente, expertos en su área, que cooperen de forma independiente para realizar
las contrastaciones o pruebas (experimentos u observaciones) que puedan confirmar progresivamente
las hipótesis hasta convertirlas en teorías científicas o rechazarlas definitivamente. Si alguien
obtiene resultados positivos es necesario saberlo para que otros expertos puedan replicar o duplicar
las pruebas o experimentos durante un tiempo. Otras veces se sugieren pruebas, experimentos o
contrastaciones similares o variantes.
En el caso de que NO se hayan obtenido resultados positivos con la hipótesis, se pueden establecer
hipótesis adicionales por las que haya fallado, aun siendo verdadera, la hipótesis original. Estas
hipótesis adicionales pueden ser fallos en la deducción de predicciones o en la realización del
experimento. En este caso, estas hipótesis adicionales deberían a su vez ser contrastadas (probadas).
Como se puede ver, siempre es el mismo método científico repetido una y otra vez a diferentes
niveles y de diferentes maneras. Todo el proceso siguen unos pasos ordenados, pero es interactivo.
Puede fallar el contraste de una hipótesis, pero esta situación (fallo) puede dar nuevos datos e
información para refinar la hipótesis o para replantear el problema de otra manera y repetir el
proceso. Como se puede ver, la interacción implica usar el método científico también en subproblemas
que se puedan ir planteando siendo muy complejo el proceso global.
Todos estos pasos y estrategias dan lugar a un avance progresivo de la ciencia y , a veces, a saltos
bruscos, pero los pasos aproximados siempre son los descritos.
La Ciencia, es infalible?
Es importante destacar todas las veces que sea necesario, que no se pretende que las leyes y teorías
científicas sean infalibles. Todo lo contrario. La consecuencia lógica de que las afirmaciones
científicas tengan que ser falsables (Popper) implica que son falibles. Es por eso decimos que las
teorías y las leyes científicas son PROVISIONALES.
Los científicos nunca dan nada por sentado en forma absoluta. Aunque haya casos en que el nivel de
duda sea infinitesimal, siempre se puede mejorar. El proceso del Método Científico se repite una
y otra vez: aparecen y se recogen nuevos datos, nuevas observaciones y nuevos experimentos, nuevas
interpretaciones que someten a nuevas pruebas, etc.
Constantemente las antiguas teorías y leyes se superan por otras con más capacidad explicativa o
descriptiva. En realidad, incluso los hechos científicos no son necesariamente certezas infalibles o
absolutas. Los hechos, no implican sólo elementos perceptuales fácilmente comprobables, sino que con
frecuencia tienen también un componente de interpretación.
Por supuesto, este proceso es general y se concretará de diferentes maneras en las diversas ciencias
y según los problemas concretos que se planteen.
En realidad, los pasos descritos anteriormente son una versión ideal del método científico. En la
práctica no se pasa por todos los pasos como si fueran reglas rígidas. El conocer estos pasos no va a
convertir a una persona en un científico. Es necesaria una buena dosis de creatividad o incluso de
arte para concretar todo esto.
La intuición, sagacidad, suerte, etc juegan un papel adicional. Las intuiciones afortunadas se dan en
gente muy preparada, formada y que ha profundizado mucho en su área.
La ciencia obtiene su éxito porque somete la enorme capacidad de imaginación y
fantasía del ser humano a los hechos observados, las pruebas empíricas y las reglas de
la razón y la lógica.
La Investigación Científica. Elementos
Desde un punto de vista estructural se reconocen cuatro elementos presentes en toda
investigación:
Sujeto: es el que desarrolla la actividad, el investigador;
Objeto: es lo que se indaga, esto es, la materia o el tema;
Medio: es lo que se requiere para llevar a cabo la actividad, es decir, el conjunto de métodos y
técnicas adecuados;
Fin: es lo que se persigue, los propósitos de la actividad de búsqueda, que radica en la solución de una
problemática detectada.
La investigación debe ser objetiva, es decir, elimina en el investigador preferencias y sentimientos
personales, y se resiste a buscar únicamente aquellos datos que le confirmen su hipótesis; de ahí que emplea
todas las pruebas posibles para el control crítico de los datos recogidos y los procedimientos empleados.
Finalmente, una vez sistematizados los datos son registrados y expresados mediante un
informe o documento de investigación, en el cual se indican la metodología utilizada y los
procedimientos empleados para llegar a las conclusiones presentadas, las cuales se sustentan por la
misma investigación realizada.
En la investigación científica deben darse una serie de características:
a) Estar planificada, es decir, tener una previa organización, establecimiento de objetivos, formas
de recolección y elaboración de datos y de realización de informe.
b) Contar con los instrumentos de recolección de datos que respondan a los criterios de validez,
confiabilidad y discriminación, como mínimos requisitos para lograr un informe científicamente valido.
c) Ser original, esto es, apuntar a un conocimiento que no se posee o que este en duda y sea
necesario verificar y no a una repetición reorganización de conocimientos que ya posean.
d) Ser objetiva, vale decir que la investigador debe tratar de eliminar las preferencias personales
y los sentimientos que podrían desempeñar o enmascarar el resultado del trabajo de investigación.
e) Disponer de tiempo necesario a los efectos de no apresurar una información que no responda,
objetivamente, al análisis de los datos que se dispone.
f) Apuntar a medidas numéricas, en el informe tratando de transformar los resultados en datos
cuantitativos más fácilmente representables y comprensibles y más objetivos en la valoración final.
g) Ofrecer resultados comprobables y verificarles en las mismas circunstancias en las se realizó
la investigación.
h) Apuntar a principios generales trascendiendo los grupos o situaciones particulares
investigados, para los que se requiere una técnica de muestreo con el necesario rigor científico, tanto
en el método de selección como en la cantidad de la muestra, en relación con la población de que se
trate.
Tipos de Investigación Científica
Es conveniente señalar que en la realidad la investigación no siempre se puede clasificar
exclusivamente en alguno de los tipos que se señalaran, sino que generalmente en toda investigación
se persigue un propósito señalado, se busca un determinado nivel de conocimiento y se basa en una
estrategia particular o combinada.
Criterios de clasificación:
1.
Por el propósito o finalidades perseguidas
2. Por la clase de medios utilizados para obtener los datos
3. Por el nivel de conocimientos que se adquieren
Se desarrolla a continuación un breve resumen de las mismas:
1.- Por el propósito o finalidades perseguidas:
Investigación básica: También recibe el nombre de investigación pura, teórica o dogmática. Se
caracteriza porque parte de un marco teórico y permanece en él; la finalidad radica en formular
nuevas teorías o modificar las existentes, en incrementar los conocimientos científicos o filosóficos,
pero sin contrastarlos con ningún aspecto práctico.
Investigación aplicada: Este tipo de investigación también recibe el nombre de práctica o empírica.
Se caracteriza porque busca la aplicación o utilización de los conocimientos que se adquieren. La
investigación aplicada se encuentra estrechamente vinculada con la investigación básica, pues
depende de los resultados y avances de esta última; esto queda aclarado si nos percatamos de que
toda investigación aplicada requiere de un marco teórico. Sin embargo, en una investigación empírica,
lo que le interesa al investigador, primordialmente, son las consecuencias prácticas. Si una
investigación involucra problemas tanto teóricos como prácticos, recibe el nombre de mixta. En
realidad, un gran número de investigaciones participa de la naturaleza de las investigaciones básicas y
de las aplicadas.
2.- Por la clase de medios utilizados para obtener los datos
Investigación documental: Este tipo de investigación es la que se realiza, como su nombre lo indica,
apoyándose en fuentes de carácter documental, esto es, en documentos de cualquier especie. Como
subtipos de esta investigación encontramos la investigación bibliográfica, la hemerográfica y la
archivística; la primera se basa en la consulta de libros, la segunda en artículos o ensayos de revistas
y periódicos, y la tercera en documentos que se encuentran en los archivos, como cartas, oficios,
circulares, expedientes, etcétera.
Investigación de campo: Este tipo de investigación se apoya en informaciones que provienen entre
otras, de entrevistas, cuestionarios, encuestas y observaciones. Como es compatible desarrollar este
tipo de investigación junto a la investigación de carácter documental, se recomienda que primero se
consulten las fuentes de la de carácter documental, a fin de evitar una duplicidad de trabajos.
Investigación experimental: Recibe este nombre la investigación que obtiene su información de la
actividad intencional realizada por el investigador y que se encuentra dirigida a modificar la realidad
con el propósito de aislar el fenómeno mismo que se indaga, y así poder observarlo.
3.- Por el nivel de conocimientos que se adquieren
Investigación exploratoria: Recibe este nombre la investigación que se realiza con el propósito de
destacar los aspectos fundamentales de una problemática determinada y encontrar los
procedimientos adecuados para elaborar una investigación posterior. Es útil desarrollar este tipo de
investigación porque, al contar con sus resultados, se simplifica abrir líneas de investigación y
proceder a su consecuente comprobación.
Investigación descriptiva: Mediante este tipo de investigación, que utiliza el método de análisis, se
logra caracterizar un objeto de estudio o una situación concreta, señalar sus características y
propiedades. Combinada con ciertos criterios de clasificación sirve para ordenar, agrupar o
sistematizar los objetos involucrados en el trabajo indagatorio. Al igual que la investigación que
hemos descrito anteriormente, puede servir de base para investigaciones que requieran un mayor
nivel de profundidad.
Investigación explicativa: Mediante este tipo de investigación, que requiere la combinación de los
métodos analítico y sintético, en conjugación con el deductivo y el inductivo, se trata de responder o
dar cuenta de los porqué del objeto que se investiga.
Enseñanza de la Ciencia
Uno de esos criterios relevantes para el diseño del currículo en cualquier área y etapa son las
características psicológicas de los alumnos. Estas características pueden agruparse en tres aspectos:
1. El desarrollo afectivo y emocional,
2. El desarrollo cognitivo o intelectual
3. La forma en que aprenden.
Habitualmente, cuanto más pequeño es el alumno, cuanto menor es su edad y por lo tanto
mayores son sus diferencias psicológicas con los adultos, más se tienen en cuenta estos aspectos.
Parece obvio que en preescolar o en las primeras edades de la escolarización se tiene mucha
más sensibilidad a las peculiaridades psicológicas de los alumnos. Así, "la ciencia en la enseñanza
general básica" no se presenta como tal, sino como un conjunto de actividades dirigidas a desarrollar
capacidades de procesamiento, conceptualización y comunicación en los niños. Los propósitos
"generalistas" de ésta etapa de la enseñanza, donde prima la idea de una "ciencia para todos", como
parte de una cultura científica solidaria y común a todos los ciudadanos es impartida por educadores
con una formación más pedagógica y general en los contenidos.
Pero a medida que va aumentando la edad este criterio va perdiendo peso en las decisiones
educativas. A medida que el alumno va pareciéndose más a un adulto, la "fuente psicológica" va
perdiendo influencia en las decisiones frente a la "fuente disciplinar". Los currículos se van
estructurando cada vez más en torno a disciplinas específicas (Física, Química, Biología, etc.) y menos
de acuerdo con las características y necesidades de los alumnos
Los conocimientos generalmente son impartidos por especialistas en esas materias con escasa
formación pedagógica inicial y que tiene por objeto, explícito o implícito, la presentación
pormenorizada del cuerpo de conocimiento de cada una de las materias, de acuerdo con la lógica y los
criterios de cada una de las disciplinas. Se asume que adquirir una cultura científica básica requiere
adoptar el punto de vista del especialista en cada una de esas materias, con escasa consideración por
las variables psicológicas que puedan afectar a ese aprendizaje.
Probablemente en ésta arbitraria “separación” con un brusco cambio metodológico y
conceptual entre “primaria” y “media” esté una de las causas del desinterés de los niños y jóvenes en
la ciencia.
Consideramos que ambos niveles deben impregnarse los principios de cada uno: la ciencia para
todos, mediante un acercamiento a la lógica del discurso científico como una forma distinta de
conocer la realidad que nos rodea como el fin o la meta de la educación científica. Pero no su medio o
criterio para organizar los contenidos en el currículo los que basándose en las características
psicológicas de los alumnos deben buscar desde la más temprana edad desarrollar en los niños formas
de pensamiento cada vez más próximas al conocimiento científico.
El enfoque constructivista en la educación científica y tecnológica
Es ya un lugar común afirmar que la educación científica debe estar dirigida a fomentar la
construcción de conocimientos por parte de los alumnos, en lugar de meramente a repetir o
reproducir sistemas de conocimiento ya elaborados.
La concepción constructivista del aprendizaje debe entenderse no sólo como una propuesta
justificada en la investigación psicológica sobre cómo aprendemos las personas sino también en las
demandas culturales que sobre la escuela pesan hoy.
En la "sociedad de la información" en la que el acceso a formas diversas y a veces
contrapuestas de información y conocimiento es sumamente fácil, la escuela no puede servir ya sólo
para trasmitir conocimientos (o cultura) que son ya accesibles en otros muchos formatos y canales. La
escuela - y más específicamente la educación científica- debe servir cada vez más para asimilar o dar
significado a esa gran avalancha de informaciones dispersas y escasamente seleccionadas. Debe
servir para construir modelos o interpretaciones que permitan integrar esas informaciones, para
hacerlas significativas en el marco del saber científico o disciplinar que las ha hecho posibles.
En este sentido, el constructivismo es no sólo una opción psicopedagógica sino sobre todo una
opción cultural y de redistribución del conocimiento en el marco de los fines que la educación debe
cumplir en las sociedades modernas.
"Si tuviese que reducir toda la psicología educativa a un solo principio, enunciaría éste:
el factor más importante que influye en el aprendizaje es lo que el alumno ya sabe.
Averigüese esto y enseñese en consecuencia" (Ausubel, Novak y Hanesian, 1978).
Con el objeto de presentar un enfoque general de éstos principios, hemos tomado aquí partes
del trabajo “Cognitive Psychology and scientific education. Juan Ignacio Pozo”
Si la década de los setenta fue para la enseñanza de la ciencia la "edad de Piaget", los años
más recientes pueden calificarse muy bien como la "época de los conocimientos previos" o
concepciones alternativas en la educación científica.
La insatisfacción con el concepto piagetiano de estadio de las operaciones formales, unida a
otros varios factores psicológicos y didácticos, hizo que los estudios se hayan orientado cada vez más
hacia el papel de los conocimientos previos de los alumnos en el aprendizaje de la ciencia.
Pero, a diferencia de lo que sucede con la teoría piagetiana de las operaciones formales, que
se presenta como un modelo unitario, coherente e integrado, el enfoque de las concepciones
alternativas abarca posiciones y trabajos muy diferentes, cuyo punto de encuentro es la importancia
concedida las ideas o conocimientos previos que los alumnos llevan al aula.
La teoría piagetiana y el enfoque de las concepciones alternativas parten de supuestos
psicológicos bien diferenciados y reclaman propuestas curriculares en más de un sentido opuestas.
Mientras que desde los supuestos piagetianos, la educación científica debería estar dirigida a
promover nuevas formas de pensamiento, subordinando la organización de los contenidos conceptuales
a este fin, el enfoque de las concepciones alternativas reduce el aprendizaje de la ciencia a la
adquisición de los núcleos conceptuales de la ciencia tras superar el "obstáculo cognitivo" que suponen
las ideas previas de los alumnos.
Mientras que el modelo piagetiano supone que ese pensamiento científico constituye un
sistema unitario (operaciones lógico- formales) compuesto por varios esquemas (por ej.,
conservaciones no observables) que a su vez hacen posible la construcción de conceptos o nociones
concretas (por ej., densidad), de forma que la adquisición de estos últimos sólo sería posible si se
logran esos cambios estructurales más generales, a los que debería dirigirse la educación científica,
el enfoque de las concepciones alternativas dirige sus esfuerzos a los conceptos más específicos,
promoviendo por separado el cambio en cada uno de ellos, sin que existan propuestas que integren
esos diversos cambios puntuales.
Podríamos decir que desde Piaget, enseñar ciencias es algo así como la "madre de todas las
batallas", mientras que el enfoque de las concepciones alternativas adopta más bien una estrategia de
"guerra de guerrillas", concepto a concepto.
Sin embargo, los datos existentes sobre la comprensión de la ciencia por los alumnos no
parecen dar la razón a ninguna de estas dos posiciones, ya que reclaman niveles de generalidad u
homogeneidad intermedios entre los previstos por Piaget y las concepciones alternativas.
Según este análisis, el pensamiento científico no constituiría un sistema tan homogéneo como
la teoría piagetiana predecía pero tampoco tan heterogéneo como el otro enfoque asume.
Una forma de explicar las regularidades en la comprensión de la ciencia por parte de los
alumnos es recurrir a estructuras conceptuales de un nivel de generalidad intermedio entre las
estructuras lógicas piagetianas y las dispersas concepciones alternativas.
Una concepción alternativa asume que las ideas de los alumnos sobre la ciencia pueden
concebirse como teorías implícitas, que poseerían rasgos diferenciados con respecto a las teorías
científicas, y que se utilizarían, en conjunción con ese conocimiento más académico, en función de las
demandas contextuales de la tarea.
El enfoque de las "teorías implícitas", se ha basado en recientes conceptualizaciones de la
psicología cognitiva sobre la forma de representar el conocimiento y el mundo que nos rodea.
Distintos trabajos parecen mostrar que los estudiantes poseen una serie de teorías
constituidas por distintos conceptos y nexos que establecen relaciones entre ellos. Como las teorías
científicas, estas teorías "personales" tienen como objetivo la interpretación y predicción del mundo
circundante. No obstante, las teorías científicas y las teorías personales sobre la ciencia difieren
entre sí en muchos otros rasgos, cuyo análisis puede servirnos para comprender mejor la naturaleza
de los conocimientos previos de los alumnos en cuanto teorías implícitas, pero también para
comprender el tipo de cambio representacional que debe lograr la educación científica si quiere
acercar a los adolescentes al conocimiento científico.
Los conocimientos previos de los alumnos como teorías implícitas
Al comparar las ideas de los alumnos con las teorías científicas que se les tratan de enseñar,
nos interesa contrastar sus diferencias para que se comprenda cómo ambos tipos de teorías tienen
una naturaleza y unas funciones distintas.
El principal rasgo que define a las teorías personales de los alumnos es su carácter implícito.
Mientras que las teorías científicas deben por necesidad explicitarse en un lenguaje o sistema de
representación compartido por una comunidad, lo que les obliga a intentar ser tanto coherentes como
consistentes, buena parte de las teorías implícitas son incomunicables. Las teorías implícitas suelen
subyacer a la acción, manifestándose sólo a través de ella y resultando en muchos casos muy difíciles
de verbalizar.
El carácter implícito de las teorías de los alumnos conecta con la necesidad de
fomentar la toma de conciencia con respecto a sus propias ideas como uno de los
requisitos del llamado "cambio conceptual".
Sólo mediante la toma de conciencia de las propias teorías o modelos implícitos que
solemos usar para interpretar la realidad podremos llegar a superar éstos, y esa
toma de conciencia es uno de los productos de la instrucción formal y social.
Con todo lo anteriormente dicho podría parecer que las teorías implícitas son gravemente
erróneas y por tanto inútiles o ineficaces. Sin embargo, no es así. En tanto se mantienen, las teorías
implícitas suelen generar predicciones con bastante éxito en la vida cotidiana. Los alumnos levantan
objetos, lanzan balones a canasta, andan en bicicleta o caminan a diario con un cierto nivel de éxito
sin conocer las leyes físicas que gobiernan cada uno de sus movimientos.
Aunque las teorías implícitas de los alumnos sobre el movimiento de los objetos y la gravedad
sean científicamente incorrectas, suelen describir o predecir muy bien acontecimientos cotidianos
ante los que muchas veces los modelos científicos formalizados (es decir, idealizados) son menos
predictivos (al menos al nivel de complejidad que pueden conocerlos los adolescentes).
De hecho, las teorías personales y las teorías científicas buscan metas distintas:


Las teorías personales deben ser útiles
Las teorías científicas deben ser ciertas.
A diferencia de lo que sucede con las teorías personales o implícitas, el científico no
reflexiona tanto sobre los objetos como sobre sus teorías sobre los objetos. Las teorías científicas
se diferencian del conocimiento personal cotidiano no sólo en los conceptos o ideas en que se basan,
sino también en su metodología y en las actitudes o formas de abordar los problemas.
El enfoque de las concepciones alternativas ha reducido el aprendizaje de la ciencia al
problema del cambio conceptual, cuando ese problema no puede separarse del cambio metodológico y
actitudinal que debe lograrse para construir a partir de las teorías implícitas un conocimiento
científico.
La principal diferencia reside en que las teorías científicas son producto de la reflexión y la
conceptualización, basada en ciertos procedimientos técnicos de observación, medición, registro, etc,
cosa que no suele suceder con las teorías implícitas, basadas "metodología de la superficialidad".
Pero además de estas diferencias metodológicas, pueden identificarse ciertos rasgos en las
estructuras conceptuales comunes a diversas teorías implícitas mantenidas por los alumnos, que les
diferenciarían de las teorías científicas.
Esos rasgos estructurales actuarían como verdaderos obstáculos epistemológicos que
tendrían que ser superados en cada dominio concreto, de forma que su superación caracteriza
precisamente a la mayor parte de las teorías científicas.
A modo de ejemplo citamos tres grandes grupos de dificultades, las cuales el alumno deberá
superar para asimilar el conocimiento científico:

a) Causalidad lineal vs. interacción de sistemas : Los alumnos tienden a recurrir a un esquema
causal muy simple para explicar los acontecimientos según el cual la relación entre la causa y el
efecto es lineal y en un solo sentido. Sin embargo, la mayor parte de las teorías científicas
requieren entender las situaciones como una interacción de sistemas en las que como mínimo se
produce una de las dos situaciones siguientes:

b) Cambio y transformación vs. conservación y equilibrio: Otra restricción estructural en las
teorías implícitas de los alumnos, muy vinculada a la anterior, es la tendencia del pensamiento
causal cotidiano a centrarse en el cambio más que en los estados. Las teorías implícitas de los
alumnos se centran en lo que se transforma pero no en lo que se conserva. Sin embargo, la mayor
parte de los conceptos científicos implican una conservación. Cuando la conservación es
directamente observable es asequible para los niños del período operacional concreto. Pero
cuando se trata de una conservación no observable, sólo puede alcanzarse por vía conceptual, es
decir tomando conciencia de las relaciones entre conceptos.

c) Relaciones cualitativas vs. esquemas de cuantificación: En nuestra vida cotidiana tendemos a
establecer relaciones cualitativas entre los hechos que escasamente somos capaces de
cuantificar. Sin embargo, la ciencia se caracteriza por el uso de operaciones cuantitativas
precisas, que determinan no sólo si existe una relación entre dos hechos sino también en qué
cantidad existe. Esta necesidad de cuantificar se traduce, en el caso del pensamiento científico,
en el uso combinado de tres esquemas de cuantificación, cuyo uso dista mucho de ser general
entre los adolescentes e incluso los adultos universitarios
Desde un marco teórico basado en este tipo de estructuras, u otras similares, el cambio
conceptual es algo muy diferente del paso de un concepto específico (erróneo) por otro concepto
específico correcto (el científico).
Es más bien un cambio en la forma de conceptualizar o en los esquemas conceptuales que se
utilizan para interpretar los problemas.
Pero también implican una concepción más compleja del cambio conceptual, que no debe
basarse "simplemente" en la sustitución de una idea por otra supuestamente más avanzada, sino que,
por si esto fuera poco, debe tener en cuenta las diferencias entre el conocimiento personal y
científico, tanto en su origen como en su estructura.
De este tipo de enfoque se siguen algunas implicaciones o consecuencias para la elaboración de
un currículo de ciencias, en sus metas, la organización de sus contenidos y sus metodologías
didácticas.
Implicaciones curriculares de los modelos de cambio teórico.
En primer lugar se deben jerarquizar las dificultades conceptuales encontradas, con el fin de
establecer diferentes secuencias o recorridos didácticos -basados en recursos y metodologías
diferenciados- para superar cada una de esas dificultades.
Desde este enfoque, los currículos de ciencias, especialmente en estos niveles introductorios,
deberían focalizarse sobre un número limitado de conceptos, en lugar de hacer esa presentación
pormenorizada de la mayor parte de los conceptos relevantes desde cierta perspectiva disciplinar
En la selección y organización de esos contenidos conceptuales debería considerarse como
meta el cambio de las estructuras conceptuales más que de los conceptos específicos en sí mismos, si
bien ello sólo puede lograrse trabajando desde contenidos concretos, para luego integrar esos
conceptos específicos en estructuras conceptuales más generales.
La comprensión de conceptos científicos específicos se vería facilitada si los alumnos han
aprendido a analizar los problemas desde ciertas estructuras conceptuales.
Así, la educación científica debe promover de manera solidaria cambios conceptuales,
metodológicos y actitudinales. Los objetivos conceptuales deberían ser más generales (estructuras
conceptuales) que específicos (conceptos específicos), aunque siempre a través de actividades
didácticas concretas y específicas.
Un tratamiento predisciplinar de los problemas debería basarse en el trabajo sobre las
estructuras conceptuales que diferencian a las ciencias de las teorías implícitas con las que el alumno
llega al aula.
Otra meta sería por tanto diferenciar los discursos científicos de los modelos cotidianos. En
este sentido, la propia naturaleza del cambio conceptual es más compleja, o menos lineal, de lo que
tradicionalmente se ha supuesto, a partir de las estrategias de conflicto cognitivo promovidas desde
el enfoque de las concepciones alternativas.
Las teorías implícitas, en lugar de ser reemplazadas por los modelos científicos tras el cambio
conceptual suelen coexistir e incluso competir con ellos por su activación en diversos contextos.
Ello entraría en aparente contradicción con uno de los objetivos básicos de la enseñanza de la
ciencia en la Educación Obligatoria: el uso del conocimiento científico para interpretar el mundo que
nos rodea. En cuanto "consumidores" habituales de ciencia es necesario no sólo que conozcan los
principales productos de la cultura científica sino también que sean capaces de utilizarlos en el
análisis de problemas cotidianos, tanto sociales como personales, y en la toma de decisiones en la vida
cotidiana.
Sin embargo, por loable que sea este empeño, hay datos abrumadores que muestran la
dificultad de alcanzarlo, ya que los alumnos apenas transfieren sus conocimientos escolares más allá
de las paredes del aula. Ello tradicionalmente no ha hecho sino incrementar los esfuerzos de
investigación e innovación para hacer que los alumnos usen fuera del aula los conocimientos científicos
en lugar de recurrir a sus conocimientos, creencias o teorías personales.
Según este enfoque, la adquisición de una nueva teoría o modelo (por ej., la mecánica
newtoniana o la teoría corpuscular) no tendría por qué implicar un abandono de las teorías implícitas,
ya que las teorías científicas y las teorías implícitas implican niveles de análisis distintos, que los
alumnos deberían aprender a diferenciar, utilizándolas de modo discriminativo en función del
contexto, pero también a integrar en un todo explicativo, dado el mayor poder conceptual de las
teorías científicas.
La diferenciación contextual entre el conocimiento científico y cotidiano hace necesario
reconsiderar la función de la educación científica en el marco de las relaciones entre el conocimiento
escolar y el conocimiento cotidiano y sus contextos de uso.
El objetivo sería que el alumno aprendiera alternativas de conocimiento que debería saber
diferenciar y utilizar de modo discriminativo en función del contexto. Entendida así, la transferencia
sólo sería útil cuando las situaciones escolares y cotidianas compartieran las mismas metas. Mientras
que la mayor parte de las situaciones cotidianas sólo requieren realizar una conducta eficaz, otras
situaciones requieren una mayor conceptualización o reflexión ("comprender" por qué se acierta o se
disuelve el cacao, en lugar de sólo tener éxito).
El objetivo del aprendizaje de la ciencia no sería tanto conocer el mundo que nos rodea sino
como comprender algunos modelos científicos sobre el mundo que nos rodea y, a través de ellos,
alcanzar un mayor grado de conocimiento sobre los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor.
En cualquier caso, estos objetivos son incompatibles con una concepción academicista de la
educación científica, consistente en presentar los principales núcleos del saber científico como una
verdad establecida que todo ciudadano debe conocer.
Pero ese conocimiento es inútil si no se acompaña de una comprensión de la información
recibida. Los datos de la investigación psicológica y didáctica en numerosos países avalan el hecho de
que los currículos enciclopédicos al uso no promueven niveles satisfactorios de comprensión entre los
alumnos, no ya en la Educación Primaria y Secundaria sino ni siquiera en el Universitario.
Finalmente, si bien hemos hecho un breve recorrido por algunos de los principios psicológicos
de la enseñanza de la ciencia, la aproximación realizada a los mismos deja claramente sentada la
complejidad del problema de la enseñanza de la ciencia.
Como docentes no podemos quedarnos en el discurso frecuentemente escuchado sobre que
“Piaget ya ha sido superado” o que el constructivismo ha “vaciado de contenidos” a la escuela. La
mayoría de las veces subyace en estas expresiones algo mucho más grave que el disenso con una
corriente de pensamiento pedagógico: El desprecio por la necesidad de la pedagogía en la enseñanza
de las ciencias.
Hemos visto cómo nuevas ideas y avances en la pedagogía de la ciencia se suceden a diario y
contribuyen fuertemente a mejorar la enseñanza. Cada uno de los docentes tenemos en nuestras
manos una poderosa herramienta para manejarnos con los distintos métodos y su didáctica: Si ellos no
llevan a la calidad y excelencia educativa para nuestros alumnos, algo no está funcionando bien.