MA022:Layout 2 9/3/11 10:57 Página 1 FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA 2 FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA II Vol. I. Biología y Geología. Complementos de formación disciplinar Vol. III. Biología y Geología. Investigación, innovación y buenas prácticas VOLÚMENES CORRESPONDIENTES AL MÓDULO GENÉRICO Y AL PRÁCTICUM Vol. I. Desarrollo, aprendizaje y enseñanza en la educación secundaria Vol. II. Procesos y contextos educativos: enseñar en las instituciones de educación secundaria Vol. III. Sociología de la educación secundaria Vol. IV. Aprender a enseñar en la práctica: procesos de innovación y prácticas de formación en la educación secundaria Esta colección tiene por objetivo principal contribuir a la formación del profesorado y reflejar una visión coherente de la educación secundaria (obligatoria y bachillerato), tanto en lo que concierne a las finalidades de las etapas y enseñanzas que la conforman como a los planteamientos curriculares, didácticos y psicopedagógicos. Asimismo, sugiere nuevos enfoques en la formación del profesorado compaginando el rigor científico de los contenidos con una presentación práctica de los mismos, que puede ser útil tanto para el futuro profesor (Máster de Secundaria) como para el docente en ejercicio que desee potenciar su desarrollo profesional. Desde una perspectiva profesional, es innegable que para enseñar ciencias no basta con saber ciencias. Por una parte, porque es preciso acceder a un conocimiento didáctico del contenido que es específico del docente. Por otra parte, porque el profesor necesita un saber especializado para poder seleccionar, implementar y evaluar las metas y las estrategias de enseñanza que resultan idóneas en cada contexto. Este volumen incluye las principales aportaciones actuales de la didáctica de la Biología y la Geología sobre los problemas relativos a qué, cómo y cuándo enseñar y evaluar en estas materias de educación secundaria. Pedro Cañal (coord.) Universidad de Sevilla DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA VOLÚMENES COMPLEMENTARIOS Luis del Carmen Universidad de Girona DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Susana García Barros Universidad de A Coruña María Pilar Jiménez-Aleixandre Universidad de Santiago de Compostela Conxita Márquez Universidad Autónoma de Barcelona Cristina Martínez Losada Universidad de A Coruña Pedro Cañal (coord.) Emilio Pedrinaci IES El Majuelo. Gines (Sevilla) Pedro Cañal, Luis del Carmen, Susana García Barros, María Pilar Jiménez-Aleixandre, Conxita Márquez, Cristina Martínez Losada, Emilio Pedrinaci, Antonio de Pro, Rosa Pujol, Neus Sanmartí Antonio de Pro Universidad de Murcia Rosa Pujol Universidad Autónoma de Barcelona Neus Sanmartí Universidad Autónoma de Barcelona VOLÚMENES CORRESPONDIENTES A ORIENTACIÓN EDUCATIVA Vol. I. Orientación educativa. Modelos y estrategias de intervención Vol. II. Orientación educativa. Atención a la diversidad y educación inclusiva Vol. III. Orientación educativa. Procesos de innovación y mejora de la enseñanza ISBN: 978-84-9980-047-9 2 Vol. II Pedro Cañal (coord.) Universidad de Sevilla Luis del Carmen Universidad de Girona Susana García Barros Universidad de A Coruña María Pilar Jiménez-Aleixandre Universidad de Santiago de Compostela Conxita Márquez Universidad Autónoma de Barcelona Cristina Martínez Losada Universidad de A Coruña Emilio Pedrinaci IES El Majuelo. Gines (Sevilla) Antonio de Pro Universidad de Murcia Rosa Pujol Universidad Autónoma de Barcelona Neus Sanmartí Universidad Autónoma de Barcelona FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Pedro Cañal (coord.) Pedro Cañal, Luis del Carmen, Susana García Barros, María Pilar Jiménez-Aleixandre, Conxita Márquez, Cristina Martínez Losada, Emilio Pedrinaci, Antonio de Pro, Rosa Pujol, Neus Sanmartí 2 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 1 Vol. II 10/03/11 8:55 Formación del Profesorado. Educación Secundaria Serie: Didáctica de las Ciencias experimentales (Biología y Geología)/Formación y Desarrollo Profesional del Profesorado Director de la colección: César Coll Coeditan MINISTERIO DE EDUCACIÓN Secretaría de Estado de Educación y Formación Profesional Instituto de Formación del Profesorado. Investigación e Innovación Educativa © Secretaría General Técnica Catálogo de publicaciones del Ministerio: educacion.es Catálogo general de publicaciones oficiales: 060.es EDITORIAL GRAÓ, de IRIF, S.L. C/ Hurtado, 29. 08022 Barcelona www.grao.com © Pedro Cañal (coord.), Pedro Cañal, Luis del Carmen, Susana García Barros, María Pilar Jiménez-Aleixandre, Conxita Márquez, Cristina Martínez Losada, Emilio Pedrinaci, Antonio de Pro, Rosa Pujol, Neus Sanmartí © De esta edición: Editorial GRAÓ, de IRIF, S.L. Editorial GRAÓ, de IRIF, S.L. Ministerio de Educación, Secretaría General Técnica 1.ª edición impresa: marzo 2011 Edición electrónica: 2011 NIPO: 820-11-012-6 NIPO: 820-11-162-3 ISBN: 978-84-9980-047-9 ISBN: 978-84-369-5041-0 D.L.: B-12.671-2011 Diseño: Maria Tortajada Maquetación y preimpresión: Creacions Gràfiques Canigó, S.L. Impresión: BIGSA Impreso en España Quedan rigurosamente prohibidas, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción o almacenamiento total o parcial de la presente publicación, incluyendo el diseño de la portada, así como la transmisión de la misma por cualquiera de sus medios tanto si es eléctrico, como químico, mecánico, óptico, de grabación o bien de fotocopia, sin la autorización escrita de los titulares del copyright. 00 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2_Inicio.indd 2 10/03/11 8:57 3 ÍNDICE Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. Conocimiento científico, ciencia escolar y enseñanza de las ciencias en la educación secundaria, Antonio de Pro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ¿Es mejorable la enseñanza de la ciencia? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 La ciencia de los científicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 La ciencia escolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 De enseñar contenidos a enseñar competencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Actividades/Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2. Competencia científica y competencia profesional en la enseñanza de la Biología y la Geología, Pedro Cañal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Enseñar y aprender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Enseñar y aprender ciencias en la actualidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 El conocimiento profesional del profesor de Biología y Geología . . . . . . . . . . . . . . . . 36 En síntesis, ¿cómo avanzar en el desarrollo de la competencia profesional? . . . . . . . . 41 Actividades/Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3. ¿Qué ciencia enseñar? Entre el currículo y la programación del aula, Emilio Pedrinaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Síntomas de una crisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Necesidad de replantearse el currículo de Ciencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Competencia científica y selección de contenidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Hacer un tratamiento contextualizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Actividades/Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4. Las concepciones y los modelos de los estudiantes sobre el mundo natural y su función en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias, Rosa Pujol y Conxita Márquez . . . . . . 71 Más allá del cambio conceptual: ciencia escolar y aprendizaje de modelos . . . . . . . . 71 Las actividades prácticas en el proceso de modelización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 El lenguaje verbal y el proceso de modelización. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 El lenguaje visual y el proceso de modelización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Actividades/Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5. El lugar de los trabajos prácticos en la construcción del conocimiento científico en la enseñanza de la Biología y la Geología, Luis del Carmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Prácticas o trabajos prácticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Características de los trabajos prácticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 3 10/03/11 8:55 4 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Tipos de trabajos prácticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 La articulación de los conocimientos teóricos y empíricos en los trabajos prácticos . . . 100 ¿Cómo empezar a enseñar con un modelo diferente al que se ha aprendido? . . . . . . 103 Actividades/Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6. La estrategia de enseñanza por investigación: actividades y secuenciación, Susana García Barros y Cristina Martínez Losada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Un poco de historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 La enseñanza por investigación: su marco de referencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 La investigación en el aula es posible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 La investigación en el aula. Ejemplos de secuencias de actividades . . . . . . . . . . . . . 117 Actividades/Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 7. Argumentación y uso de pruebas: construcción, evaluación y comunicación de explicaciones en Biología y Geología, María Pilar Jiménez-Aleixandre. . . . . . . . . 129 Prácticas de construcción, evaluación y comunicación del conocimiento . . . . . . . . 129 Argumentación y uso de pruebas como parte de las competencias científicas . . . . . 131 Papel de las pruebas y papel de las justificaciones: elementos de un argumento. . . . 133 Argumentos en la evaluación de explicaciones causales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Toma de decisiones en dilemas sociocientíficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Aprender a comunicar, argumentar y persuadir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Practicando la argumentación en clase de ciencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 8. Evaluar para aprender, evaluar para calificar, Neus Sanmartí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 La evaluación vista desde su función reguladora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 La evaluación vista como actividad para comprobar aprendizajes . . . . . . . . . . . . . . 162 Una nueva cultura en relación a la evaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Actividades/Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Fuentes y recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 4 10/03/11 8:55 5 INTRODUCCIÓN Pedro Cañal Coordinador La formación del profesorado de Biología y Geología de educación secundaria debe incorporar e integrar conocimientos científicos sobre estas materias, conocimientos específicos de didáctica de las mismas y conocimientos sobre el desarrollo profesional y la mejora de la calidad de la enseñanza. Cada volumen de esta trilogía1 se centra en uno de estos aspectos, y corresponde a este segundo volumen contribuir a la formación didáctica de los profesores de educación secundaria, como responsables de la enseñanza de las Ciencias naturales, Biología y Geología en la educación secundaria obligatoria (ESO) y el bachillerato. La didáctica de las Ciencias como cuerpo de conocimiento científico se ha ido desarrollando tanto en sus aspectos generales, comunes a la enseñanza de todas las ciencias, como en lo relativo a cada una de las ciencias en particular. De esta forma, hoy podemos hacer referencia a la didáctica de la Geología y a la didáctica de la Biología, y a la de las demás ciencias, como disciplinas en desarrollo, en íntima relación con la didáctica de las Ciencias en general. Es por ello por lo que en este libro aparecen indistintamente tanto aportaciones relativas a la didáctica de las Ciencias, como otras más específicas de la enseñanza de la Biología y la Geología. La didáctica de las Ciencias se ocupa de los problemas relativos a qué, cómo y cuándo enseñar y evaluar las ciencias y, junto con ello, cómo orientar e implementar la formación del profesorado de ciencias. Este libro trata de abordar en alguna medida cada uno de esos aspectos. Antonio de Pro, en el primer capítulo, traza unas ideas iniciales sobre un interrogante que todos los que participamos en la educación científica hemos de plantearnos: ¿qué relación cabe establecer entre el conocimiento científico y el conocimiento escolar sobre las ciencias?, y, más específicamente, ¿en qué medida y en qué forma el conocimiento científico sobre la realidad se puede ir incorporando a las aulas y al trabajo escolar, con vistas, hoy día, al desarrollo de la competencia científica del alumnado? Pero, si la educación de las ciencias se orienta hacia la construcción progresiva de la competencia científica (además de contribuir al desarrollo de otras competencias básicas), ¿qué formación necesitamos los profesores y los formadores del profesorado de ciencias para actuar coherentemente con dicha orientación? Pedro Cañal propone, en este sentido, unos objetivos y unas bases didácticas para promover la competencia profesional necesaria y 1. El volumen I y el volumen III llevan por título Biología y Geología. Complementos de formación disciplinar y Biología y Geología. Investigación, innovación y buenas prácticas. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 5 10/03/11 8:55 6 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Emilio Pedrinaci explora una de las cuestiones fundamentales: cómo traducir las prescripciones curriculares sobre la enseñanza de la Biología y la Geología en objetos de estudio y actividades de aula adecuadas para el avance de la competencia científica. En la dinámica del aula, cuando se organiza en el sentido antes señalado, cobra gran importancia la atención a las concepciones, modelos y experiencias del alumnado. Rosa Pujol y Conxita Márquez nos introducen con seguridad y excelentes ejemplos en el terreno de la práctica docente necesaria para impulsar el desarrollo y la consolidación de los modelos científico-escolares que serán necesarios para la comprensión y la actuación personal en las situaciones problemáticas que afronte el alumnado en sus diferentes contextos vivenciales. Si tuviéramos que seleccionar dos rasgos especialmente definitorios y específicos de las estrategias de enseñanza de las ciencias tendríamos que hacer alusión sin duda, en primer lugar, a las actividades prácticas, en las que el estudiante interactúa directamente con las realidades en estudio. Es éste el aspecto que desarrolla Luis del Carmen, que resalta la necesidad de distinguir entre las llamadas «prácticas de laboratorio» tradicionales y las actividades o «trabajos prácticos» que forman parte sustancial de las secuencias de enseñanza y resultan imprescindibles para la construcción del saber significativo que demanda el desarrollo de la competencia científica. El segundo rasgo característico, y bastante específico de la enseñanza de las ciencias, es la frecuencia de uso e idoneidad de la estrategia de enseñanza mediante investigación o indagación, una cuestión que abordan Susana García Barros y Cristina Martínez Losada, en la medida en que reflexionan tanto sobre las características y beneficios de esta opción, como acerca de las exigencias de formación y dificultades de su implementación. Independientemente de algunos rasgos particulares que pueda presentar la estrategia de enseñanza de las ciencias que desarrollemos en clase, actualmente hay consenso en resaltar el lugar central de los procesos de interacción comunicativa entre los escolares, y con el profesorado, que acompañan a las dinámicas de exploración de la realidad y construcción del conocimiento científico-escolar acerca de la misma. María Pilar Jiménez-Aleixandre se refiere especialmente al papel que ocupan los debates, en equipo y generales, y las argumentaciones que surgen en su curso, como elemento central de la elaboración de las ideas personales y colectivas del alumnado sobre la realidad, en este caso biológica y geológica. Pero el aprendizaje de las ciencias orientado al logro de la competencia científica no requiere tan sólo el adecuado ajuste de los objetivos y los tipos de aprendizajes perseguidos, así como la introducción de actividades prácticas y estrategias de enseñanza de orientación investigadora en las que el debate de ideas entre el alumnado afine la capacidad de generar argumentos y contraargumentos que avalen la validez de las ideas expuestas. En ese activo proceso de interacción, confrontación e hibridación comunicativa, que funciona como BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 6 10/03/11 8:55 INTRODUCCIÓN 7 factoría de ideas personales y compartidas, tienen también una especial relevancia, como expone Neus Sanmartí, las tareas de regulación personal y de interregulación evaluadora de los procesos y resultados de enseñanza. Unas tareas que afectan no sólo al profesorado, sino también al alumnado, con una finalidad compartida de lograr tener plena conciencia de los obstáculos y las dificultades cognitivas que se afrontan en cada caso y de las vías de superación de las mismas. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 7 10/03/11 8:55 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 8 10/03/11 8:55 9 1. CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA CONTENIDO DE CAPÍTULO • • • • ¿Es mejorable la enseñanza de la ciencia? La ciencia de los científicos La ciencia escolar De enseñar contenidos a enseñar competencias Antonio de Pro Universidad de Murcia ¿Es mejorable la enseñanza de la ciencia? Tener una titulación universitaria de carácter científico nos puede gastar «una mala pasada»: pensar que si a nosotros nos ha ido bien con las ciencias, a todos los demás también les debería ir bien. Es cierto que hemos llegado a ser físicos, químicos, biólogos o geólogos y lo hemos hecho con los profesores que hemos tenido, con los conocimientos que nos han enseñado, con la forma de aprenderlos, con los procedimientos con los que hemos sido evaluados, etc. Todo ello ha influido en ese logro. Por ello, si nos preguntaran qué cambiaríamos de la formación que hemos recibido, es posible que algunos no modificaran gran cosa y otros señalaran aspectos que probablemente serían poco sustanciales. Y es lógico porque, como hemos dicho, nos ha ido bien. Pero ¿qué responderían aquellos a los que no les ha ido tan bien? ¿Cuántos compañeros de tu clase, en el colegio o en el instituto, han estudiado una titulación de ciencias? ¿«Huyeron» muchos de las ciencias en cuanto les dieron la posibilidad de no estudiarlas? Indudablemente el tema es complejo porque habrá quien haya optado por otra profesión simplemente porque les guste más y no por ninguna «animadversión especial» hacia las BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 9 10/03/11 8:55 10 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA ciencias. Ni todos podemos ser científicos, ni todos abogados o empresarios. Pero, tanto los que después nos «dedicamos» a las ciencias como los que no lo hicieron, recibimos una formación científica. Por ello, quizás, habría que preguntarse: ¿qué contenidos, de la ciencia que nos enseñaron en la educación secundaria o en el bachillerato unificado polivalente (BUP) hemos o han utilizado en la vida cotidiana? ¿Cuáles nos han hecho mejores ciudadanos? ¿Cuáles han favorecido el desarrollo de hábitos de vida saludable o han contribuido a una mayor concienciación de un futuro sostenible? ¿Cuáles despertaron nuestra curiosidad para seguir aprendiendo ciencias? Pero cabe considerar «otra mala pasada»: la etiqueta social que tenemos de «científicos», seas físico electrónico o especialista en botánica. A menudo, escuchamos «eso tienes que saberlo tú porque eres de ciencias» y nos «incomodamos» porque sencillamente no lo sabemos. En la universidad hemos aprendido muchos conocimientos pero estaban orientados a satisfacer necesidades «ultradisciplinares», no sólo de una única disciplina, sino de una especialidad de la misma. Si nos «salimos» de ella, probablemente seamos casi «tan analfabetos» como los compañeros de otras facultades. La formación recibida es insuficiente para abordar los conocimientos implícitos en muchas noticias de prensa o eslóganes publicitarios si salen de la órbita de la especialidad cursada. Por poner algunos ejemplos: ¿qué sabemos los físicos sobre la ingeniería genética, los químicos sobre los trasplantes, los biólogos sobre los agujeros negros y los geólogos sobre la nanotecnología? ¿Acaso nos ha dado nuestra titulación universitaria una formación para hacer frente a los conocimientos científicos que están en la calle? Resulta curioso constatar que, hasta hace unos años, la mayor parte de la ciencia que se aprendía se hacía en el ámbito académico y éste se nutría fundamentalmente de la «ciencia de los científicos». También se hablaba de la existencia de una «sabiduría popular» o de la «cultura del campo» pero creemos que sus contribuciones eran bastante limitadas. Sin embargo, hoy convivimos con la «ciencia de la publicidad», la «ciencia de las noticias de la prensa», la «ciencia de las películas o de las series televisivas», la «ciencia de Internet», la «ciencia del bricolaje», etc. Todo ello hace que el aprendizaje científico de nuestro alumnado no sea controlado, ni uniforme y homogéneo, sino anárquico, lleno de contradicciones y absolutamente heterogéneo. ¿Se debe hacer hermética el aula de ciencia a la ciencia que hay fuera de ella? ¿Qué resulta más creíble, la ciencia de nuestras clases o la que está presente en el cine o en la televisión? ¿Cómo podemos decirle a un ciudadano que en algunos anuncios publicitarios están «jugando con su ignorancia»? ¿Debemos ignorar la «otra ciencia» en la escuela o en los institutos y dar por supuesto que los estudiantes son impermeables a ella? Probablemente por ello, se han producido diferencias importantes en los conocimientos y experiencias que el estudiante de secundaria trae a nuestras clases. Querámoslo o no, antes BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 10 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 11 de que trabajemos las ecuaciones del tiro parabólico, ellos habrán contemplado infinidad de veces los tres segundos que está Bugs Bunny en el aire, antes de caer con una trayectoria rectilínea por un acantilado; aunque les insistamos en que es necesario un medio material para la propagación del sonido, habrán oído los bombazos entre las naves de La Guerra de las Galaxias; a pesar de las teorías sobre la desaparición de los dinosaurios, habrán visto cómo deambulaban en el Parque Jurásico, y se estarán preguntando si los zombis o los vampiros encajan o no en las características que definen a los seres vivos. Si tenemos en cuenta la publicidad (Campanario y otros, 2001), les habrán insistido en que hay cereales «energéticamente puros, limpios, con energía sana...»; que una crema anticelulítica contiene «la molécula devora-grasa»; que existe un producto que previene la caída del cabello que es «una verdadera cura de energía»; que un automóvil «es capaz de pensar 231.800 veces por segundo»; o que un reloj soporta «60 toneladas de presión»... Y, si han leído a Mortadelo y Filemón (Pro, 2009), se pueden preguntar qué son «los cables atiborrados de voltios», las piedras «marmoreograníticas», «la potencia ascensional» o el «super-electroimán –aparentemente, una herradura sin conexión eléctrica– que atrae a los turborreactores». Es decir, sabemos que los medios de información, de comunicación o de ocio han cambiado la forma de ser y actuar de todos nosotros. ¿Qué nos hace suponer que no han tenido incidencia en los estudiantes que tenemos en el aula? ¿O que, por lo menos, no han influido en sus concepciones, ideas o creencias de carácter científico? ¿Acaso la ciencia que trabajamos en el aula está tan alejada de la vida de los estudiantes que no plantea que surjan conflictos con estos temas? Desde luego, algo no se está haciendo bien porque el número de titulados de ciencias está disminuyendo de forma espectacular y, en los últimos tiempos, ni siquiera se ve compensado por un aumento en el número de ingenieros. Hace relativamente pocos años los primeros cursos de química o biología estaban saturados. ¿Y ahora? Y si hablamos de las tasas de abandono…: ¿cuántos compañeros teníais en primer curso al entrar en la universidad? ¿Han terminado todos ellos sus estudios? En la Unión Europea se han encendido todas las alarmas. En un estudio publicado hace unos años, bajo el clarificador título Europa necesita más científicos (European Commission, 2004), se señalaba que, para convertir la UE en una economía basada en el conocimiento, los países europeos deberían ser capaces de crear unos 700.000 nuevos puestos de investigadores científicos y tecnológicos para antes del año 2010. No cabe duda de que estamos «en fecha» y tenemos la impresión de que seguimos aún lejos de aquel objetivo. ¿Se ha desistido coyunturalmente por los problemas económicos o se «ha sacado de la agenda»? ¿Se ha pensado que es mejor «usar el capital humano» de países menos desarrollados, una estrategia refinada para precisamente sesgar las «pocas o muchas» posibilidades de que éstos se desarrollen? ¿Resulta más rentable a unos pocos seguir dependiendo de los de siempre? BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 11 10/03/11 8:55 12 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Pero, además, en aquel informe se indicaba que el origen y probablemente la solución del problema radicaba en la ciencia que se estudia en la educación obligatoria. Hay que cambiar la enseñanza y, para ello, los profesores deben hacer «otra cosa», de otra manera, algo distinto a lo que se ha hecho con nosotros. Si así debe ser, ¿qué cambiamos?, ¿qué conservamos?, ¿por dónde empezamos? Creemos que no es nada fácil encontrar respuestas concluyentes a todos los interrogantes que hemos ido planteando pero, como veremos a lo largo de este libro, la didáctica de las Ciencias experimentales (DCE) ha avanzado de manera significativa, como lo han puesto de manifiesto numerosos autores (Cañal, 1990; Porlán, 1998; Mellado, 1999; Gil y otros, 2000; Adúriz-Bravo e Izquierdo, 2001; Barberá, 2002; Sanmartí, 2008, etc.) de modo que, en este momento, se halla en condiciones de ofrecer ideas, experiencias concretas, logros y –por qué no decirlo– también dudas al respecto. Algunos piensan que los problemas más «difíciles» –o lo que es peor, los únicos existentes– son los científicos. No vamos a entrar en comparaciones absurdas pero, desde luego, uno de los elementos más «seductores» de la investigación educativa es su complejidad. Ésta viene determinada por la naturaleza de los retos planteados, las variables que intervienen en el proceso, la forma de abordar los problemas, las consecuencias personales y colectivas de los avances... En cualquier caso, ante un reto como éste, no está de más el reflexionar sobre las cuestiones que trataremos a continuación. La ciencia de los científicos Muchas veces se usa la ciencia como la excusa que justifica la inclusión en el currículo de determinados contenidos, normalmente de tipo conceptual. Sin embargo, si se lee, por ejemplo, las 125 preocupaciones prioritarias que tiene la comunidad científica –expuestas por la prestigiosa revista Science (Kennedy y Norman, 2005)– y las compara con las temáticas que suelen abordarse en la educación secundaria se podrá comprobar que la distancia no es anecdótica. He aquí los diez primeros interrogantes prioritarios de la lista: • ¿De qué está hecho el universo? • ¿Cuál es la base biológica de la conciencia? • ¿Por qué tienen los humanos tan pocos genes? • ¿En qué medida están relacionadas la variación genética y la salud? • ¿Pueden unificarse las leyes de la física? • ¿Cuánto se puede ampliar la vida humana? • ¿Qué controla la regeneración de órganos? • ¿Cómo puede una célula de la piel convertirse en una célula nerviosa? • ¿Cómo una célula simple somática se convierte en una planta? • ¿Cómo funciona el interior de la Tierra? BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 12 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 13 Como ya justificaremos más adelante, no pensamos que la enseñanza de las ciencias en la educación obligatoria deba plantearse para acelerar el proceso de formación de los futuros físicos, químicos, biólogos o geólogos pero, si alguien piensa esto –o actúa en esta línea– ¿estaría en condiciones de demostrar que los conocimientos que habitualmente trabaja en su clase son realmente necesarios para comprender los interrogantes que, a día de hoy, son prioritarios? ¿Cómo es posible que si las prioridades de la investigación científica van cambiando, no lo hagan los contenidos de las clase de ciencias? ¿Nuevos tiempos no implican nuevos contenidos? Pero, además, tomar la ciencia como paradigma de lo que se debería trabajar y de cómo hacerlo en el aula, exige un conocimiento de la naturaleza del trabajo científico y una lectura detenida de la propia historia de las ciencias. A menudo hemos constatado que nuestros libros empezaban por una lección sobre estos temas. En ella, se solía defender la experimentación como el elemento clave del desarrollo de los descubrimientos; curiosamente después no entrábamos mucho en el laboratorio; también se mencionaba la biografía de algunos científicos o la historia de algunos de sus descubrimientos, pero no se volvía a saber nada de ellos, salvo por el nombre de una ecuación, fórmula o teoría; se hablaba de «el método científico» pero uno –Arquímedes– había descubierto su ley en una bañera; otros habían tenido que construir los aceleradores de partículas para ver si existía algo que conocían teóricamente (la «partícula de Dios»); en algunos casos, había intervenido la casualidad (los rayos X de Becquerel o la penicilina de Fleming), etc. En fin, era una lección que solía decir cosas interesantes, pero que no tenían nada que ver con lo que, a partir de ese momento, se hacía en las clase de ciencias. Más allá de aquella primera lección, había otras cuestiones sobre las que no sólo no nos habían informado bien, sino que la forma de hacerlo invitaba a llegar a conclusiones inadecuadas sobre la ciencia y el trabajo de los científicos (Pro, 2003). Así, decíamos que, detrás de cualquier aportación, había muchos años de trabajo, de éxitos y de fracasos, de dificultades, de pasos adelante y de pasos atrás, etc. Poníamos el ejemplo de la velocidad, concepto indudablemente cercano que, tras veinte siglos (y las aportaciones de Aristóteles, Barandian, Galileo, Newton, Einstein...), no podemos asegurar que ya esté completo. O cómo, sin dejar la velocidad, durante más de 1.500 años, se mantuvo la discusión metafísica sobre si los cuerpos de doble tamaño tardaban el doble de tiempo en caer (¡con lo fácil que era lanzar las bolitas!) o si se va haciendo el vacío mientras el ímpetu empujaba la flecha (¿por qué nadie lanzó la flecha y estudió qué pasaba?). En definitiva, que lo que hoy parece evidente es el fruto de numerosos estudios llevados a cabo durante mucho tiempo. Desgraciadamente, en las clase de ciencias, todo se suele reducir a unas fórmulas matemáticas y a unos ejercicios, mientras se ignoran otros valores formativos del conocimiento científico. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 13 10/03/11 8:55 14 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Por otro lado, comentamos en aquel trabajo que los científicos no nacían pensando de la misma manera, y poníamos el ejemplo de dos naturalistas, Lecrerc y Lamark, que, sobre el concepto de especie, primero dijeron una cosa y después abogaron por la contraria; eso sí, ambas posturas las defendieron con gran énfasis. Incluso, llamábamos la atención sobre el hecho de que algunos superaran el paradigma vigente y en el que previsiblemente estaban instalados (Bohr frente a los modelos de la materia, Einstein frente a la mecánica newtoniana, Schrödinger frente a la física determinista, etc.) porque todos sabemos lo que cuesta que cambiemos de opinión. Entonces decíamos que no eran casos excepcionales, ya que los científicos –como seres humanos que son– suelen tener ideas confusas, contradictorias e incompletas que van modificando con la propia evolución de sus conocimientos; incluso, a veces, sus segundos hallazgos han supuesto un retroceso en sus avances. Por tanto, no se puede trasmitir la visión de la ciencia como un producto comprobado, en el que ya está escrito el final y sólo se trata de que nos acerquemos a encontrarlo. No. No sólo no se conocen los «finales felices», sino que la mayoría de sus hallazgos tienen un alto grado de provisionalidad. Conocimientos que en su día deslumbraron, hoy no despiertan admiración alguna. También pudimos comprobar que, a partir de observaciones, experiencias y métodos similares, no se llega siempre a las mismas conclusiones (de lo contrario, Scheele y Lavoisier hubieran llegado a lo mismo). La influencia de sus marcos teóricos diferentes (uno con su teoría del flogisto y otro sin ella) les hace ver cosas distintas. Es más, comentábamos casos en los que, al tratar de rebatir nuevos descubrimientos, habían terminado impulsándolos (p. ej., Einstein decía sobre la teoría cuántica: «Dios no juega con los dados»). Y, en otros casos, era tal el arraigo de sus concepciones previas que les hacían dudar de sus propios hallazgos (p. ej., Bohr reconocía: «es difícil aceptar los hechos de la teoría cuántica pues escapan del dominio de nuestra forma de ver...»). Como cualquiera de nosotros, los conocimientos y creencias de los científicos han condicionado sus interpretaciones. Asimismo, señalábamos que no siempre ha existido un reconocimiento social de los avances científicos; de hecho, a veces, se ha pagado con el menosprecio, la descalificación, la burla y hasta con la propia vida (Bruno o Server son un buen ejemplo de ello). Pero añadíamos que los enemigos de las ciencias no siempre han sido la religión, la superstición, la tradición, etc., sino que a veces la propia comunidad científica ha sido una rémora insalvable para muchos investigadores, cuyos trabajos se han valorado como merecían mucho después de ser realizados o de haber fallecido. Sin llegar a estos extremos, pusimos de manifiesto que las discusiones científicas no han sido, ni son, un ejemplo de tolerancia (las de Newton y Hooke, las de Faraday y Davy, las de los mencionados Scheele y Lavoisier, etc.); es decir, que esa imagen, un tanto versallesca, de debates ponderados, controlados y educados sobre los hallazgos no ha sido una seña de identidad universal. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 14 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 15 Pudimos apreciar que los científicos no siempre nacen científicos y que, en muchos casos, han existido factores sociales que han condicionado sus logros profesionales: ¿cómo influyó en Lavoissier su profesión de recaudador de impuestos? ¿Y, en Galeno, los sueños de su padre con Asclepio? ¿Y, en Faraday, su infancia de encuadernador? ¿Y, en Newton, su puesto de Director de la Moneda? ¿Y, en Edison, su expulsión de la escuela y la labor que hizo su madre como maestra? ¿Y, en Lyell, su trabajo de abogado?... Desde luego, estos y otros casos nos descubren una visión más humana de unos personajes de los que muchas veces sólo sabemos que son autores de fórmulas y teorías, pero de quienes ignoramos los avatares, como científicos y como personas, que pasaron para llegar a ellas. La actividad científica es sólo una actividad humana, con sus aspectos positivos y con otros que no lo son tanto. Por último, cuestionábamos también la creencia generalizada de que los científicos saben de todo lo que tenga que ver con las ciencias. Así, poníamos el ejemplo de Ohm y Fleming que, aunque fueran contemporáneos, ni Ohm sabía de estafilococos ni Fleming de conductores lineales. No obstante, recordábamos que los problemas que se plantea la comunidad científica en la actualidad –algunos de los que señalábamos en la lista de los diez interrogantes prioritarios– y, mucho más aún, los de la sociedad –el deterioro y la contaminación del medio, la escasez de agua potable, la proliferación de hábitos poco saludables, el problema de los recursos energéticos, el cambio climático, etc.– son de carácter mucho más global. Teniendo en cuenta todas estas consideraciones parece obligado cambiar la visión de las ciencias que se trasmite en las aulas. Si realmente se usa la ciencia como paradigma de su enseñanza, se debe tener en cuenta que: • Las ciencias no son conocimientos neutros, estáticos y ajenos a los ciudadanos. Si sus repercusiones afectan al estilo y calidad de vida, al bienestar, a la conservación o degradación del medio, al desarrollo tecnológico, a la estructura laboral y social, a la forma de pensar, al modo de resolver situaciones problemáticas, a los hábitos de comportamiento, etc. no se puede decir que la ciencia no tenga ideología. • Los productos de la ciencia no son sólo un conjunto de conceptos, leyes y teorías, acumulativos e independientes. Ningún conocimiento científico es un «ente aislado» (por tanto, hay que hablar de estructuras conceptuales o de «saberes relacionados»). Pero, además, no podremos comprender el significado de dichos conceptos, leyes y teorías ni valorar su alcance si ignoramos los procesos metodológicos o la forma de actuar y pensar que los hicieron posibles. • La ciencia se basa en la resolución de problemas. Si queremos ser coherentes con su forma de construir conocimientos, necesitamos partir de interrogantes o cuestiones que queramos resolver, no de «listas de conocimientos». Los problemas no se plantean sólo para aplicarlos sino, ante todo, para desarrollarlos o darles sentido y utilidad. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 15 10/03/11 8:55 16 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA • La observación y la experimentación están condicionadas por los conocimientos de la persona que las lleva a cabo; por tanto, no siempre produce un único resultado y, mucho menos, una sola interpretación. Ambos procesos tampoco son los más importantes de los que usan las ciencias; otros han ocupado un lugar de mayor preferencia, como son: la relación entre variables, la emisión y contraste de hipótesis, la argumentación y el uso de pruebas, la realización de explicaciones y predicciones, etc. • El pensamiento convergente, el divergente, la lógica, la creatividad son factores intelectuales que forman parte de la construcción y de la evolución de cualquier conocimiento y, por supuesto, del científico. En nuestro caso se han superpuesto razonamientos secuenciados y lineales con otros que se han producido gradualmente. • La reflexión personal y el debate colectivo no son incompatibles. La mayoría de los descubrimientos científicos se han apoyado en ambos, y, por supuesto, el contraste de ideas no sólo no ha perjudicado, sino que ha favorecido la evolución del conocimiento. • Las comunidades de científicos han sido siempre relativamente conservadoras; los cambios profundos en la ciencia oficial no han sido aceptados con facilidad. La ciencia suele construir teorías que son útiles para comprender el mundo; sustituir una teoría antigua por una nueva implica crear la necesidad de cambiar, presentar una alternativa inicialmente mejor, aplicarla y valorar la mejora producida, y explorar su potencial explicativo. Y todo esto no es nada fácil. • No ha existido un método único y universal en las ciencias en todos los conocimientos y descubrimientos. No existe el método científico, pero la actividad de los científicos (programas o tradiciones de investigación, paradigmas, poblaciones conceptuales, etc.) tiene aspectos comunes a otras actividades humanas: afiliación a líneas de trabajo o teorías, controversias en las explicaciones ante un mismo hecho, debates en la defensa de distintas posiciones, etc. En definitiva, creemos que los conocimientos descontextualizados y poco actualizados, el tratamiento centrado en sus productos, pero que ignora los procesos, la mitificación del saber científico y de sus hallazgos son la consecuencia de la visión distorsionada que se suele transmitir de la ciencia, de los científicos y de su trabajo. Ni se ajusta a la historia ni a la naturaleza de las ciencias. En cualquier caso, no debe confundirse la ciencia de los científicos con la ciencia escolar. La ciencia escolar Como ya señalamos en un trabajo anterior (Pro, 2003) completando el razonamiento de Jiménez-Aleixandre (1992), el hecho de considerar la naturaleza de las ciencias como un fundamento de su enseñanza no debe confundirnos: no es lo mismo la ciencia de los científicos que la ciencia escolar. Si nos centramos en las características de los usuarios podemos encontrar diferencias importantes: BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 16 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 17 • Es de suponer que los científicos eligen libremente el estudio de una parte de las ciencias como eje de su actividad profesional; mientras que los estudiantes –sobre todo, en la educación obligatoria– son obligados a estudiar ciencias. • Los científicos no son especialistas en todos los ámbitos del conocimiento científico (basta pensar en nuestra situación); sin embargo, el alumnado debe aprender «todas» las ciencias. • Los científicos dedican todo el día a realizar tareas similares en un campo bastante limitado de la investigación; pero el alumnado deben simultanear el estudio de las ciencias con el de otras materias (Lengua, Idioma extranjero, Dibujo...) con las que tiene pocos puntos de encuentro. • Los científicos defienden sus ideas con vehemencia, usando argumentos, fruto de numerosas reflexiones y experiencias; frente a ello, nuestro alumnado normalmente no se implica en la defensa de sus creencias científicas que, por otro lado, son más superficiales y están menos respaldadas por sus vivencias. • Se supone que los científicos han experimentado un gran desarrollo de sus capacidades intelectuales; el alumnado está desarrollándose pero tiene aún importantes limitaciones cognitivas. Por todo ello, decíamos que no podemos identificar la «ciencia de los científicos» con la «ciencia escolar». Creemos que el origen de algunos problemas de las clase de ciencias puede radicar en la ignorancia de esta consideración y, sobre todo, de sus implicaciones en el proceso de enseñanza y de aprendizaje. No obstante, esta diferenciación no es incompatible con nuestra creencia de usar la naturaleza de las ciencias como fundamento de su enseñanza, lo que implica cambios importantes en la tarea docente: en los criterios de selección de contenidos, en el papel de las teorías y experiencias del alumnado y en la forma de usarlas en el proceso de construcción de sus conocimientos, en el enfoque de los trabajos prácticos, en el uso de recursos mediáticos y audiovisuales, en la importancia de la comunicación e intercambio de ideas, etc. Pero existen otros problemas. Así, llama la atención que, durante la educación formal, los estudiantes –ahora y hace treinta años– estudian casi los mismos contenidos. Todos hablamos del dinamismo de las ciencias, del crecimiento exponencial de sus conocimientos, de la espectacularidad de sus avances, pero ¿se aprecian esas «espectaculares diferencias» en los índices de los libros de texto?; ¿acaso no hay otros contenidos que puedan ser estudiados?; ¿acaso nos «va tan bien» con los contenidos que estamos enseñando que no nos atrevemos a modificarlos?... Incluso, hemos apreciado muchas veces que se repiten en el mismo orden con el que se suelen presentar en la universidad. Así, en Física parece obligado empezar por la cinemática; en Química, por la formulación; en Biología, por la célula, y en Geología, por el Universo. ¿No se puede cambiar ni siquiera el orden? ¿Hay BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 17 10/03/11 8:55 18 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA que empezar por estos temas desde el primer ciclo de educación primaria? ¿Qué nos podría pasar si modificáramos el orden? Como todos sabemos, las asignaturas de Ciencias han sido incluidas en la formación básica y obligatoria de los estudiantes de educación secundaria; con más o menos horas, como materias obligatorias u optativas, etc., pero ahí estaban. Muchos han sido los argumentos utilizados para justificarlo. Entre ellos, se ha defendido la importancia que tiene, en una sociedad democrática, el hecho de que los ciudadanos tengan una información sólida y fundamentada para reflexionar y tomar decisiones sobre dicotomías de carácter científico-técnico presentes en su vida cotidiana (células madre u obediencia religiosa, centrales nucleares o energías alternativas, trasvases o desaladoras, etc.). Ahora bien, si éstas son las razones de su presencia, nos gusten o no, tendremos que invertir y buscar tiempo, es decir seleccionar contenidos, plantear actividades intencionadas, elaborar recursos y materiales, etc., para satisfacerlas. No entramos a debatir el «tiempo dado» por el legislador a los otros conocimientos –los que se imparten en las asignaturas de Ciencias desde hace treinta años– pero sí defendemos que, mientras esta etapa educativa tenga la finalidad de formar ciudadanos (que no necesariamente serán físicos, químicos, biólogos o geólogos), estos contenidos son prioritarios frente a «los otros». Existen, además, otras razones por esgrimir, si cabe. Si damos una mirada a nuestro alrededor, observamos el gran número de aportaciones que han hecho la ciencia y la tecnología para estar donde estamos, y, nos atreveríamos a decir que, a ser lo que somos. Las vacunas, los medicamentos, los instrumentos de diagnóstico, los trasplantes, los avances contra el cáncer, etc. son logros y hallazgos que permiten visualizar cómo han contribuido a alargar la esperanza y la calidad de vida. Si comparamos el desarrollo tecnológico actual con el de una o dos generaciones anteriores, las diferencias resultan ostensibles; no han cambiado sólo los electrodomésticos o los medios de trasporte, sino que se han inventado máquinas y aparatos impensables para nuestros abuelos (el microondas, el MP3, la televisión plana con TDT, el móvil...). Si miramos hacia los problemas «permanentes» de nuestra sociedad (las necesidades energéticas, el consumo de agua, la alimentación, la exploración espacial...) el salto es también espectacular. En el campo de la información y la comunicación, ¿qué podemos decir? No cuestionamos ningún conocimiento habitual pero, en este contexto de admiración social, ¿no resulta paradójico que estos temas, tan presentes en nuestra vida, pasen desapercibidos en la ciencia escolar? ¿Qué piensas que debe motivar más al alumnado, estos temas o «los de siempre»? ¿Tiene sentido que los estudiantes busquen respuestas de tipo científico fuera de las clase de ciencias? La ciencia escolar se debate entre formar a futuros científicos o formar ciudadanos y, según el informe europeo que antes mencionábamos (European Comission, 2004) en esta situación, la mayoría de los sistemas educativos optan por la primera opción, paradójicamente la que BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 18 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 19 atiende a una minoría, y a los hechos nos remitimos. Pensamos que es una falsa dicotomía, pues parece asumir la idea de que los científicos no tienen necesidades ciudadanas, lo que en sí mismo ya nos parece absurdo. Pero, si extremamos el planteamiento, habría que decir que lo prioritario es la ciudadanía y, si nos obligaran a elegir, tendríamos que supeditar las prioridades de las ciencias a las prioridades ciudadanas. Sin embargo, la inclusión continua de nuevas temáticas o diferentes tipos de contenidos en la ciencia escolar plantea un problema añadido. A menudo se da por hecho que el profesorado tiene conocimientos científicos suficientes para la enseñanza en los niveles anteriores a la universidad. Es cierto que habremos aprendido mucho en gran parte de las materias que cursamos, pero ¿conocemos realmente lo que está pasando en las ciencias, por lo menos a un nivel divulgativo?, ¿estamos preparados para comentar o discutir noticias de prensa, anuncios publicitarios, el argumento de algunas películas, etc. con nuestros estudiantes?, ¿disponemos de la formación suficiente para utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación como recursos didácticos?, ¿son suficientes los conocimientos universitarios para dar respuestas a todas las necesidades que emanan del ejercicio profesional? No deberíamos olvidar que la inclusión de la ciencia escolar en la formación básica y obligatoria de los ciudadanos se justifica no sólo por su cuerpo teórico de conocimientos. Como ya dijimos con anterioridad, éste está inexorablemente ligado a unos procesos, habilidades, destrezas, hábitos y actitudes. Por tanto, hay que dedicar tiempo para enseñarlos. Al igual que, cuando a un profesor se le pregunta por las actividades que utiliza para enseñar las leyes de Newton, la de Lavoissier, las de Méndel o la teoría de Wegener, éste responde sin titubear ésta, ésa y aquélla, también debería ser capaz de hacerlo cuando le preguntamos por las destrezas básicas, las comunicativas, las actitudes científicas o la creación de hábitos saludables. En definitiva, defender la importancia y la presencia de la ciencia en nuestra vida cotidiana no parece nada original. Lo que no parece muy coherente es no actuar en consecuencia. No obstante, aunque el tema de la ciencia escolar se aborde en otros capítulos, quisiéramos resaltar algunas reflexiones sobre su incidencia en el aula: • Cualquier selección que se realice (o que se acepte) de contenidos en las clase de ciencias supone que se impartan unos conocimientos pero también que no se impartan otros. En esta elección, el profesorado juega un papel determinante. • El hecho de disponer de un programa más amplio –o de un libro «más gordo»– no implica un mayor aprendizaje para el alumnado. No se puede impartir todo porque, si no da tiempo para enseñarlo, ¿cómo va a haber para aprenderlo? • No es preciso «cerrar los temas» en un solo nivel educativo, unas veces por las limitaciones cognitivas de los estudiantes, otras por no aburrir al que debe aprenderlos y, BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 19 10/03/11 8:55 20 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA • • • • • • en todo caso, porque con toda seguridad habrá otros conocimientos que son también importantes en la alfabetización científica de un ciudadano. Los conocimientos científicos (las estructuras conceptuales, las destrezas básicas, las destrezas comunicativas, las habilidades intelectuales, las actitudes, los hábitos, etc.) no son ni intuitivos ni evidentes, por lo que debemos plantear una serie de actividades específicas e intencionadas para que los estudiantes los aprendan (y no sólo los conceptuales). Es difícil aprender algo a lo que no se le ve utilidad; en estos niveles educativos, el contenido de ciencias que se desarrolle en el aula –la ciencia escolar– debe estar conectado con hechos y fenómenos próximos al estudiante, con sus intereses, con sus necesidades, etc. El alumnado sólo aprende lo que comprende, ve útil, es capaz de procesar y puede transferir a muchas situaciones; por muy evidente que sea un contenido para el profesor, el diseñador curricular o la comunidad científica, es el estudiante quien debe aprenderlo. Si entre nuestras competencias profesionales se incluye motivar para el aprendizaje, no podemos esperar que el alumnado se automotive o pensar que los conocimientos de ciencias motivan «por sí solos». Si nos gusta que el alumnado nos plantee preguntas, que tenga curiosidad por conocer más cosas acerca de nuestra materia o que se divierta aprendiendo, es necesario que el profesor aproxime los procesos de aprendizaje que se realizan dentro y fuera del aula. El clima de clase forma parte de cualquier propuesta didáctica; el profesorado y el alumnado deben asumir que equivocarse es un paso obligado para construir conocimientos. En resumen, la «ciencia escolar» está supeditada a las reflexiones y decisiones que tomemos en función de nuestras creencias, conocimientos, intenciones educativas, formación, etc. como profesores. Éstas no son inamovibles: pueden y deben enriquecerse o cambiar a partir de la práctica educativa. Pero, además, deben tener presentes las finalidades establecidas en el currículo oficial. De enseñar contenidos a enseñar competencias El término «competencia» es el elemento más novedoso que ha traído consigo la última reforma curricular de la educación secundaria y, aunque explícitamente sólo aparece en la ESO (Real Decreto 1631/2006), está implícito en muchas materias de bachillerato (Real Decreto 1467/2007). Como ya dijimos en otro trabajo (Pro, 2007), ha venido a engrosar el ya amplio listado de términos pedagógicos que circula de forma asidua y permanente en el ámbito educativo. Ya entonces vimos que no existía unanimidad a la hora de establecer su significado: ¿desempeño de una capacidad en un contexto determinado?, ¿sistema de capacidades que se ponen en juego para alcanzar un objetivo?, ¿algo que va más allá de las capacidades y otros recursos BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 20 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 21 cognitivos porque los moviliza, los integra o los proyecta para resolver situaciones o problemas? Y que tampoco había consenso para apreciar lo que subyace en este nuevo término (¿hacer operativos los conocimientos, aumentar la competitividad, sobrevalorar los resultados, establecer ranking de centros o sistemas educativos?) o para señalar sus «omisiones» (¿dónde encaja en este paradigma cuestiones como las relaciones personales, el altruismo, la generosidad o el «estar a gusto»?). Si acudimos a las fuentes europeas que están detrás de su aparición (Eurydice, 2003), se explica que el término tenía su origen en el mundo laboral y, por tanto, ligado al crecimiento económico, a la eficiencia y rentabilidad empresarial, o al rendimiento en el trabajo. Pero, desde el punto de vista educativo, las competencias contemplan: (...) conocimientos, destrezas, valores, actitudes, etc. que necesitan los seres humanos para sobrevivir, desarrollar sus capacidades, vivir y trabajar con dignidad, participar plenamente en el desarrollo, mejorar su calidad de vida, tomar decisiones debidamente informados y continuar aprendiendo. (WCEFA, 1990) La LOE definía las competencias como aquellos: (...) aprendizajes que se consideran imprescindibles, desde un planteamiento integrador y orientado a la aplicación de los saberes aprendidos. Su logro deberá capacitar al alumnado para su realización personal, el ejercicio de la ciudadanía activa, la incorporación a la vida adulta de manera satisfactoria y el desarrollo de un aprendizaje permanente a lo largo de la vida. (Ley Orgánica 2/2006, de Educación) Creemos que las definiciones se aproximan bastante a lo que hemos comentado. Pero admitirlas supone, a su vez, decisiones exigentes que no sabemos si se van a adoptar: • Ante todo, se debe eliminar de los programas oficiales aquellos conocimientos que no cumplan, como mínimo, algunas de las condiciones señaladas. Desde luego, despeja dudas sobre la intención de la educación obligatoria: formar ciudadanos cultos, reflexivos, críticos, democráticos... pero, en definitiva, ciudadanos. • Debe haber cambios profundos en el qué y el cómo enseñar pero, además, el profesorado debe conocer cómo se traducen estos planteamientos en su práctica; para ello, las autoridades deberían facilitar un abanico de recetas –entiéndase por ello, materiales concretos que puedan ser ensayados, criticados, completados, etc.– porque no se puede enseñar de otra forma si no se sabe en qué consiste o si no se intuye que es mejor de lo que está haciendo. • Y, por supuesto, debe ir acompañada de una serie de decisiones de las administraciones –central y autonómicas– sobre los programas oficiales, la dedicación lectiva, la organización escolar, los criterios de evaluación, etc. que faciliten la puesta en práctica de estas ideas o que, por lo menos, no la dificulten. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 21 10/03/11 8:55 22 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA A pesar de estas aseveraciones, pensamos que el término «competencia» está por construir y su significado dependerá de hacia a dónde se dirija su concreción en la práctica docente. No obstante, en toda esta incertidumbre, hay ideas claras: • No se deben confundir las competencias profesionales con las competencias básicas para la ciudadanía. Las primeras quizás tienen sentido en la formación profesional o en las titulaciones universitarias, pero responden a unas finalidades educativas diferentes a las otras. • No pone el énfasis en la adquisición de conocimientos, sino en su utilidad y utilización en diferentes situaciones. • Es una idea integradora: no distingue entre tipos de contenidos (conceptos, procedimientos y actitudes); aproxima la educación formal y la no formal; no separa las «viejas disciplinas» entre sí... Y, por supuesto, no debería aislar las propias competencias. • La adquisición de competencias, según sus defensores, no se acaba en la escolaridad pues se realiza a lo largo de toda la vida; luego modifica la idea de temporalización y exige una secuenciación. Una misma competencia puede tener diferentes niveles de complejidad... y hay que saberlo y considerarlo en la planificación y en nuestra intervención en el aula. • Hay que modificar las formas de evaluar y de calificar: ¿vamos a incorporar pruebas del tipo PISA (Programa para la Evaluación Internacional de Alumnos de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos [OCDE]; PISA, por sus siglas en inglés) que responden a este enfoque o vamos a seguir preparando para las pruebas de acceso a la universidad (PAU)? La LOE ha establecido ocho competencias básicas: en comunicación lingüística, matemática, en el conocimiento e interacción en el mundo físico, en el tratamiento de la información y competencia digital, para aprender a aprender, social y ciudadana, autonomía e iniciativa personal, y cultural y artística. Son sensiblemente diferentes a las planteadas por la Unión Europea (UE), como vimos en nuestro trabajo (Pro, 2007). Pues bien, hemos de señalar dos ideas: por un lado, que las materias de carácter científico deben contribuir curricularmente a todas las competencias; por otro, que la más relevante del área de conocimientos es la competencia en el conocimiento e interacción en el mundo físico. El contraste entre ésta y su equivalente en la UE –la cultura científica y técnica de PISA– ha sido realizado por Cañas y otros (2007) quienes han detectado algunas diferencias. Nosotros hemos recogido las definiciones dadas para ambas en el cuadro 1 (en página siguiente). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 22 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 23 Cuadro 1. Definiciones de las competencias de carácter científico de PISA y la LOE COMPETENCIA EN LA CULTURA CIENTÍFICA COMPETENCIA EN EL CONOCIMIENTO E INTERACCIÓN CON EL MUNDO FÍSICO Y TÉCNICA (PISA) El conocimiento científico y el uso de este conocimiento para identificar preguntas, adquirir nuevos conocimientos, explicar fenómenos científicos y extraer conclusiones basadas en pruebas. ... la comprensión de las características propias de la ciencia como una forma de conocimiento e investigación humanos. ...el reconocimiento de cómo la ciencia y la tecnología configuran el entorno material, intelectual y cultural. ... y la disposición a implicarse en cuestiones relacionadas con la ciencia y con las ideas de las ciencias como un ciudadano reflexivo (OCDE-PISA, 2005). Es la habilidad para interactuar con el mundo físico, tanto en sus aspectos naturales como en los generados por la acción humana. ...de tal modo que se posibilita: la comprensión de sucesos, la predicción de consecuencias y la actividad dirigida a la mejora y preservación de las condiciones de vida propia, de las demás personas y del resto de los seres vivos. En definitiva, incorpora habilidades para desenvolverse adecuadamente, con autonomía e iniciativa personal, en ámbitos de la vida y del conocimiento (salud, actividad productiva, consumo, ciencia, procesos tecnológicos, etc.) y para interpretar el mundo. ...lo que exige la aplicación de los conceptos y principios básicos que permiten el análisis de los fenómenos desde los diferentes campos del conocimiento involucrados (Real Decreto 1631/2006). A pesar de las diferencias existentes hay que resaltar que, desde la perspectiva de las competencias, el punto de mira no se pone en los conocimientos conceptuales. Así, si consideramos el referente de PISA, los objetivos de aprendizaje son los que aparecen en el cuadro 2. Cuadro 2. Objetivos de aprendizaje de la competencia en la cultura científica y técnica (PISA) IDENTIFICACIÓN DE CUESTIONES EXPLICACIÓN CIENTÍFICA CIENTÍFICAS DE FENÓMENOS UTILIZACIÓN DE PRUEBAS CIENTÍFICAS • Reconocer cuestiones investiga- • Aplicar los conocimientos • Interpretar pruebas científicas, elabobles desde las ciencias. de las ciencias a una situarar y comunicar conclusiones. • Utilizar estrategias de búsqueda ción determinada. • Argumentar en pro y en contra de de información científica, com- • Describir o interpretar feconclusiones, e identificar los suprenderla y seleccionarla. nómenos y predecir campuestos, pruebas y razonamientos en • Reconocer los rasgos de la bios. la obtención de las mismas. investigación científica (rele- • Reconocer descripciones, • Reflexionar sobre las implicaciones vancia, variables, diseño de exexplicaciones y predicciosociales de los avances científicos y periencias, realización). nes pertinentes. tecnológicos. Como puede verse, el enfoque competencial conlleva un cambio profundo respecto al qué nos enseñaron y cómo lo hicieron. Nuestros objetivos de aprendizaje son, en este caso, la identificación de cuestiones que puedan responderse desde la ciencia, la explicación científica de los fenómenos y la utilización de pruebas para hacerlo. Como es lógico, para abordarlos, son necesarios contenidos declarativos –PISA desde luego los tiene y los contextualiza en el entorno personal, social y global de aquel que debe aprenderlos– pero no son el centro en torno al cual el alumnado construye sus conocimientos. Una descripción pormenorizada de BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 23 10/03/11 8:55 24 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA los elementos, las actividades por plantear, su desarrollo en el aula, etc. lo podemos encontrar en el trabajo de Jiménez-Aleixandre (2010) o en el capítulo 7 de este libro. Desde la perspectiva de nuestro marco curricular, en el texto que sigue se recogen las aclaraciones dadas por el legislador al significado de la competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico, la equivalente a la cultura científica y técnica (aunque, como puede comprobarse con diferencias en la forma y probablemente en el fondo). Objetivos de aprendizaje de la competencia en el conocimiento y la interacción en el mundo físico • Percibir adecuadamente el espacio físico, tanto a gran escala como en el entorno inmediato, moverse en él y resolver problemas donde intervengan los objetos y su posición. • Tomar conciencia de la influencia de las personas en el espacio, su asentamiento, su actividad, las modificaciones que introducen y los paisajes resultantes, así como la importancia de que todos se beneficien de su desarrollo. • Dar importancia a la conservación de los recursos y la diversidad natural, manteniendo la solidaridad global e intergeneracional. • Mostrar un espíritu crítico en la observación de la realidad y en el análisis de los mensajes informativos y publicitarios; adquirir hábitos de consumo responsable. • Argumentar racionalmente las consecuencias de los diferentes tipos de vida y tener una disposición favorable a una vida física y mental saludable, considerando la doble dimensión –personal y colectiva– de la salud y mostrar actitudes de respeto hacia uno mismo y los demás. • Identificar preguntas o problemas sobre el mundo que les rodea y obtener conclusiones basadas en pruebas, con la finalidad de comprender y tomar decisiones sobre el mundo físico y sobre los cambios que la actividad humana produce en él, en la salud y en la calidad de vida. • Poner en práctica procesos y actitudes propios del análisis sistemático y de indagación científica: identificación de problemas, realización de observaciones, formulación de cuestiones, localización y obtención de información cualitativa y cuantitativa, verificación o constatación de hipótesis, realización de predicciones, reconocimiento de las fortalezas y límites de la investigación. • Adquirir destrezas asociadas a la planificación y manejo de soluciones técnicas, siguiendo criterios de economía y eficacia. • Desarrollar y aplicar el pensamiento científico-técnico para interpretar la información que se recibe y para predecir y tomar decisiones con iniciativa y autonomía personal; diferenciar este conocimiento de otros que no lo son. • Usar valores y criterios éticos asociados a la ciencia y al desarrollo tecnológico. Se puede observar que, aunque no coincide con PISA, implícitamente hay contenidos a los que hemos hecho referencia en otros apartados: análisis de mensajes informativos y publicitarios, puesta en práctica de los procesos y actitudes propios del quehacer científico, importancia del desarrollo sostenible y de la solidaridad generacional e intergeneracional, planificación y manejo de soluciones técnicas, reconocimiento y creación de hábitos de vida saludables, búsqueda e interpretación de la información, uso de argumentos basados en BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 24 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 25 pruebas... Esto es lo que, en principio, nos están diciendo que son los nuevos conocimientos que deberemos enseñar al alumnado y, sobre ello, podemos encontrar ideas y experiencias en el trabajo de Pedrinaci y otros (2010) y en algunos capítulos que han escrito sus autores. En nuestro contexto educativo, ya tenemos la experiencia de que cualquier elemento innovador solemos reducirlo a un tecnicismo semántico, un formalismo obligado por la administración o, en el mejor de los casos, una declaración de buenas intenciones. Así se hizo con los proyectos curriculares o se sigue haciendo con las planificaciones de los seminarios de los centros. Son herramientas-excusas para que el profesorado comparta conocimientos, intercambie experiencias, debata para compartir y colaborar... Hacer frente a un currículum basado en la adquisición de competencias va más allá de la física, química, biología o geología que estudiamos y nos enseñaron. Se puede plantear como una nueva oportunidad para dar respuestas colectivas a problemas que, como vimos, parecen tan complejos como apasionantes. Por último, quisiéramos volver al principio. Creemos que todos los ciudadanos deberíamos tener unos conocimientos de ciencias –como también de derecho y de economía– que nos permitan desenvolvernos en la vida cotidiana con un grado suficiente de autonomía personal, tener criterio ante cuestiones de carácter científico, o tomar decisiones fundamentadas en una sociedad democrática. En esta creencia encajan las consideraciones que hemos realizado sobre las competencias básicas para la ciudadanía. ACTIVIDADES Actividad 1 ¿Trasvases o desaladoras? Los ciudadanos han de tener una información sólida y fundamentada para reflexionar y tomar decisiones sobre dicotomías de carácter científico-técnico presentes en su vida cotidiana. Una de ellas es la que enfrenta la posibilidad de emplear trasvases de agua de unas cuencas a otras o emplear desaladoras para resolver la escasez de de agua en zonas como la Comunidad Valenciana, Murcia o Almería. Si esta cuestión se trabajara en educación secundaria: • ¿En qué curso de educación secundaria obligatoria o de bachillerato podrías plantearla? • ¿Qué contenidos debería movilizar el alumnado para reflexionar adecuadamente sobre ella? Para realizar esta actividad es preciso que previamente reflexiones sobre la dicotomía entre trasvases o desaladoras y compruebes qué conocimientos empleas en su análisis. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 25 10/03/11 8:55 26 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Actividad 2 ¿Cómo estimar la capacidad del alumnado para explicar científicamente los fenómenos? En las pruebas PISA, uno de los aspectos que se pretende evaluar es la capacidad del alumnado de 15 años para dar una explicación científica a fenómenos cotidianos. Esa capacidad puede valorarse tratando de comprobar en qué medida son capaces de realizar distintas actuaciones (véase cuadro 2 en p. 23). Una de las tres que se plantea es la capacidad de aplicar los conocimientos de las ciencias a un fenómeno cotidiano concreto. Por ejemplo: • Si el fenómeno fuera el tsunami que se produjo en el océano Índico en 2004, ¿qué preguntas o tareas plantearías para valorar la capacidad del alumnado para aplicar sus conocimientos científicos en la interpretación o explicación de este fenómeno? Son aspectos llamativos, entre otros, que podrían tratar de explicar el de por qué antes de llegar las grandes olas el agua se retiró de la playa o cómo es posible que las grandes olas llegaran hasta Sudáfrica y se produjera allí alguna muerte. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 26 10/03/11 8:55 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 27 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ADÚRIZ-BRAVO, A. y IZQUIERDO, M. (2001). La didáctica de las Ciencias Experimentales como disciplina tecnocientífica autónoma. En Perales y otros (eds.), Congreso Nacional de Didácticas Específicas. Las didácticas de las áreas curriculares en el siglo XXI. Granada: Grupo Editorial Universitario, pp. 291-302. BARBERÁ, O. (2002). El área de Didáctica de las Ciencias Experimentales: ¿apuesta por el futuro o error del pasado? Revista Educación, 328, 97-109. CAMPANARIO, J.M., MOYA, A. y OTERO, J. (2001). Invocaciones y usos inadecuados de la ciencia en la publicidad. Enseñanza de las Ciencias, 19 (1), 45-56. CAÑAL, P. (1990). Desarrollo de la didáctica de las ciencias. En GIE (eds.), Cambio educativo y desarrollo profesional. Sevilla: Díada. CAÑAS, A., MARTÍN-DÍAZ, M.J. y NIEDA, J. (2007). Competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico. Madrid: Alianza. EUROPEAN COMISSION (2004). Europe needs more scientists. Report by the High Level Group on Increasing Human Resources for Science and Technology in Europe. Bruselas. EURYDICE (2003). Las competencias clave. 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También disponible en línea en: <www.boe.es/boe/dias/2007/11/06/pdfs/ A45381-45477.pdf>. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 28 10/03/11 8:55 29 2. COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA CONTENIDO DE CAPÍTULO • • • • Enseñar y aprender Enseñar y aprender ciencias en la actualidad El conocimiento profesional del profesor de Biología y Geología En síntesis, ¿cómo avanzar en el desarrollo de la competencia profesional? Pedro Cañal Universidad de Sevilla Si quieres aprender, enseña. Una cosa es saber y otra, saber enseñar. (Marco Tulio Cicerón, 106 a 43 a. de C.) Cuando un licenciado en ciencias decide realizar los estudios de posgrado que son necesarios para llegar a ser profesor de ciencias en educación secundaria, se está planteando un reto de gran magnitud. Parte de una formación académica general, orientada al aprendizaje de los principales instrumentos conceptuales y metodológicos de un biólogo, geólogo, físico, químico, farmacéutico, ingeniero..., pero el acceso a una ocupación laboral específica exige el aprendizaje y desarrollo de nuevas capacidades, las propias del ámbito profesional en que se vaya a ubicar. Un graduado en biología, por ejemplo, puede acceder teóricamente (Conferencia de Decanos de Biología de las Universidades Españolas, 1999), a una gran diversidad de empleos: al estudio, identificación y clasificación de los organismos vivos, así como sus restos y señales de su actividad; a la investigación, desarrollo y control de procesos biológicos industriales (biotecnología), y así, hasta un total de veintitantas ocupaciones muy diversas en cuanto a su naturaleza y al sector de actividad BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 29 10/03/11 8:55 30 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA en el que se ubican. Otros listados ofrecen una diversidad de posibilidades, teóricas al menos, mucho más amplia. El trabajo en cualquiera de estas ocupaciones requiere completar la formación con unos conocimientos particulares que resultan imprescindibles en cada campo, se trate de un laboratorio biotecnológico, un parque natural, o un centro de enseñanza, posibilidad que aparece en el puesto número 17, enunciada como «enseñanza de la Biología en los términos establecidos por la legislación educativa». Este capítulo se ocupa precisamente de reflexionar sobre el conocimiento específico que debe desarrollar un graduado en biología, geología, ciencias ambientales, etc., para especializarse como docente y lograr la competencia profesional propia de un profesor de Ciencias de la naturaleza, Biología o/y Geología, en la educación secundaria. Enseñar y aprender «Enseñar» y «aprender» son palabras comunes en la vida cotidiana. La escolarización obligatoria nos garantiza múltiples y reiteradas ocasiones para la construcción de estos conceptos. Al contrario de lo que ocurre en otras especializaciones, el acceso a la docencia viene precedido por un extenso período de experiencia personal, como alumno, sobre los procesos de enseñanza y aprendizaje escolares. Esta familiaridad con la vida de las aulas proporciona al licenciado un amplio repertorio de creencias y saberes cotidianos sobre la profesión docente. Se trata de un saber que, independientemente de la validez didáctica que pueda tener, está sólidamente asentado y construido a partir de la observación recurrente de las dinámicas más frecuentes y características de nuestras aulas, las propias de las estrategias de enseñanza transmisivas. En la mayoría de los casos, por tanto, puede decirse que la formación profesional del docente parte de unos conocimientos básicos sobre la enseñanza que, aunque resulten superficiales, «de sentido común» y, en definitiva, bastante rudimentarios y sesgados hacia en enfoque ingenuamente transmisivo, son percibidos por muchos futuros profesores como una base válida para empezar su andadura en las aulas, a la vez que confían en que la propia práctica docente les irá enseñando lo que necesiten para mejorar su enseñanza. Por ello, cuando en el proceso de formación como profesor se exploran las concepciones iniciales de los estudiantes sobre qué es enseñar, una enorme proporción de los participantes enuncia la idea, con unos u otros matices, de que enseñar es transmitir conocimientos a los alumnos, entendiendo esa transmisión como proceso en el que el docente expone directamente al alumnado unos contenidos elaborados tal como éste debe aprenderlos y replicarlos en los exámenes. Se trata de una idea previa de sentido común, sólida y difícil de cambiar, que no tiene en cuenta la dificultad real de los procesos de enseñanza y aprendizaje y que marca la frontera entre el saber cotidiano y el saber profesional del docente. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 30 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 31 De la misma manera que el alumnado de educación secundaria deberá llegar a entender, por ejemplo, que la respiración de un ser vivo es un proceso que éste desarrolla en sus células para obtener la energía necesaria para su metabolismo (yendo más allá de la simple concepción cotidiana de la respiración como proceso continuo de tomar y expulsar aire para no asfixiarse y morir), de esa misma forma el graduado en ciencias que quiera dedicarse a la enseñanza habrá de reelaborar sus conocimientos cotidianos sobre la enseñanza para aproximarse progresivamente a las concepciones, procedimientos y actitudes que forman parte del saber actual elaborado por las ciencias de la educación y, en particular, por la investigación en el campo de la didáctica de las Ciencias. Así, deberá conocer y asimilar las concepciones actuales sobre la enseñanza de las ciencias, como actividad profesional sustentada en un cuerpo de conocimientos específicos, que se concibe globalmente como un proceso organizado de ayuda experta al que aprende, en situaciones de construcción personal y social del saber escolar relativo a las ciencias. Deberá poseer, más concretamente, un conjunto de conocimientos y capacidades para llevar a cabo tareas docentes específicas como las que se describen a continuación. • Completar y reorganizar sus conocimientos científicos para acceder progresivamente al «conocimiento didáctico del contenido» (Shulman, 1999) para trabajar en clase. • Decidir con fundamento sobre qué enseñar y qué aprendizajes de ciencias promover. Es decir, seleccionar con criterios válidos objetivos prioritarios en contextos escolares específicos y seleccionar contenidos y fuentes de contenidos adecuadas para promover los aprendizajes seleccionados. • Planificar ambientes y actividades coherentes con los fines perseguidos y que tengan validez para lograrlos. Para ello, tomar decisiones certeras sobre cómo enseñar aspectos concretos y diseñar ambientes escolares idóneos para esas prioridades. • Seleccionar buenos objetos de estudio, es decir, con una alta potencialidad didáctica y que resulten próximos, en la medida de lo posible, a los intereses y contextos vivenciales de los alumnos. • En torno a los objetos de estudio seleccionados, diseñar y poner en práctica actividades concretas y secuencias de actividades que sean válidas para el contexto educativo en el cual se implementarán. • Desarrollar correctamente las tareas que corresponden al docente al implementar en el aula los diversos tipos de actividades y secuencias planificadas. • En relación con el punto anterior, facilitar al alumnado el acceso a las fuentes de información y a los medios necesarios para el desarrollo de sus tareas en cada actividad, proporcionándoles la ayuda específica requerida en cada caso para la construcción de los aprendizajes. • Evaluar los diseños de enseñanza, su implementación y sus resultados. Es decir, analizar y valorar las decisiones tomadas en el diseño, así como regular el desarrollo del BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 31 10/03/11 8:55 32 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA mismo y los resultados de aprendizaje obtenidos, y, en consecuencia, introducir los cambios necesarios para la mejora de la enseñanza sobre el objeto de estudio, así como en sus resultados de aprendizaje. Ser profesor exige también construir concepciones profesionales sobre qué es aprender y qué tipos de aprendizajes queremos promover y facilitar mediante la enseñanza. Si partimos de la base de que aprender es, en términos muy generales, un proceso que implica incorporar, procesar y retener información en la memoria y así avanzar en el conocimiento de algo (saber, saber hacer, sentir), el futuro profesor debe plantearse y resolver interrogantes como los siguientes: ¿hay aprendizajes válidos sin enseñanza?, ¿qué valor didáctico tienen los aprendizajes cotidianos del alumnado?, ¿hay enseñanza sin aprendizaje de lo que se quería enseñar?, ¿es lo mismo aprender que comprender?, ¿que tipo de aprendizaje es más necesario para el desarrollo de la competencia científica y los objetivos específicos actuales en la enseñanza de la Biología y la Geología?, ¿cómo promover el interés por el conocimiento científico y cómo impulsar esa motivación en el aula de secundaria?, ¿aprende el profesor cuando enseña?, ¿...? Todas estas cuestiones son cruciales, ya que, como veremos a partir de lo que sigue, tienen una proyección inmediata en la forma de concebir y ejercer la enseñanza de las ciencias. Enseñar y aprender ciencias en la actualidad El desarrollo de la didáctica de las Ciencias se ha logrado con aportaciones de profesores e investigadores que forman la amplia comunidad científica internacional interesada en la investigación y mejora de la enseñanza de las ciencias (Cañal, 1990; Porlán, 1998). Ha ido proporcionando perspectivas teóricas y propuestas de innovación dirigidas a salir al paso de los aspectos problemáticos que son comunes en el aula escolar de Ciencias. Problemas concernientes a los modelos didácticos del profesorado, al diseño de unidades didácticas, a los fines y objetivos prioritarios, las actividades y estrategias de enseñanza, las dinámicas de aula en la construcción del conocimiento científico, los recursos necesarios, las concepciones previas del alumnado, los tipos de aprendizaje por promover, la evaluación de los procesos y resultados de aprendizaje, etc. El capítulo primero de este libro ha abordado esta cuestión, en general y desde la perspectiva actual del enfoque de competencias; ahora la retomaremos brevemente para reflexionar sobre la incidencia que puede tener la introducción de la competencia científica como finalidad de la educación científica en la educación secundaria. Enseñanza de las ciencias y desarrollo de la competencia científica La introducción generalizada de un enfoque de competencias en los currículos actuales de la enseñanza obligatoria acarrea potencialmente múltiples consecuencias. Hay que tener en cuenta que esta opción, salvando algunos aspectos controvertidos sobre su origen y su inconsistente inserción curricular, recoge e integra muchas de las principales aportaciones de la didáctica de las Ciencias actual. Si, como veremos posteriormente, la enseñanza de las cien- BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 32 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 33 cias orientada a la competencia científica persigue que el alumnado se capacite conceptual y metodológicamente para afrontar con éxito problemas en el ámbito escolar y también en su entorno socionatural, ¿qué aspectos de los planteamientos y la práctica de la enseñanza de las ciencias más habitual, y cuáles de los factores que explican esa predominancia, deberán modificarse para lograr la reorientación necesaria? Aunque el conjunto de factores implicados es amplio, y no podemos aquí entrar a describir su incidencia, creemos imprescindible la reflexión y cambiar muchos aspectos concretos: los actuales procesos de formación y selección de los formadores universitarios del profesorado de ciencias; los planes de estudio y los procesos de formación inicial y permanente del profesorado de ciencias; los currículos escolares de Ciencias y Conocimiento del medio; la actuación de las administraciones educativas en la formulación y desarrollo de los marcos curriculares; el contenido y orientación de los materiales de desarrollo curricular; el entorno social y profesional común en los centros, etc. Si bien todos los factores anteriores son relevantes para explicar el origen de las características de la enseñanza habitual de las ciencias y mejorar el desempeño docente, en este caso nos centraremos sólo en los más directamente relacionados con los cambios requeridos para impulsar el desarrollo de la competencia científica en las aulas de educación secundaria, considerando que, como veremos, este fin integra las principales líneas de cambio vigentes en la didáctica de las Ciencias en la actualidad. ¿Qué tipo de enseñanza y de aprendizaje son idóneos para desarrollar la competencia científica? ¿Hasta qué punto la enseñanza habitual de las ciencias es útil para promover la competencia científica? Ante esta pregunta creemos que no cabe una respuesta simple y concluyente. Podríamos pensar inicialmente que, puesto que la competencia científica es un nuevo factor curricular, anteriormente no contemplado, no cabría esperar que una enseñanza de las ciencias organizada de acuerdo con el marco curricular precedente pudiera realizar aportaciones al desarrollo de esa competencia. Pero enseguida veremos que buena parte de las aportaciones del enfoque de competencias estaba ya presente, en realidad, en las propuestas curriculares anteriores de base socioconstructivista y en la práctica de la enseñanza de las ciencias innovadora y coherente con el conocimiento didáctico actual (enfoques CTSA, enfoques de alfabetización científica, educación ambiental, investigación escolar, etc.). Para apercibirnos de ello conviene considerar con mayor detenimiento qué aprendizajes concretos y qué capacidades requiere el desarrollo de la competencia científica del alumnado, ya que ello nos permitirá apreciar mejor la entidad y naturaleza de los cambios necesarios en la enseñanza y, también, las capacidades que deberá poseer el profesorado para asumir con éxito este enfoque. Nuestra perspectiva sobre la competencia científica, basada en lo expuesto en Pedrinaci y otros (2010), se expresa en el cuadro 1 (en página siguiente). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 33 10/03/11 8:55 • Capacidad de utilizar el conocimiento científico personal para describir, explicar y predecir fenómenos naturales. Ser capaz de utilizar adecuadamente el conocimiento científico supone conocerlo de forma significativa. Es decir, saber emplearlo para describir, explicar o predecir adecuadamente alguna cosa o fenómeno concreto relativo a la naturaleza y la tecnología. • Capacidad de utilizar los conceptos y modelos científicos para analizar problemas. Ser capaz no sólo de emplearlos para reproducirlos en pruebas o exámenes, sino también para reflexionar y para decidir con fundamento sobre problemas e interrogantes que se planteen en contextos académicos y cotidianos. • Capacidad de diferenciar la ciencia de otras interpretaciones no científicas de la realidad. Distinguir entre los fines, fundamentos y metodologías de la investigación científica y los propios de otras aproximaciones a la realidad. • Capacidad de identificar problemas científicos y diseñar estrategias para su investigación. Detectar aspectos problemáticos, formular hipótesis al respecto y planificar la contrastación de las mismas. • Capacidad de obtener información relevante para la investigación. Poseer criterios y procedimientos adecuados para buscar, valorar y seleccionar fuentes de información fiables y relevantes para la cuestión investigada y obtener información valiosa de distintas fuentes. • Capacidad de procesar la información obtenida. Realizar las tareas necesarias para interpretar adecuadamente el significado de los datos obtenidos. • Capacidad de formular conclusiones fundamentadas. A partir de los resultados, formular conclusiones relativas a los objetivos, problemas, hipótesis y metodología de la investigación, en relación con los resultados y conclusiones de investigaciones anteriores sobre la problemática investigada. Metodológica CAPACIDADES CIENTÍFICAS Conceptual CIENTIFICA LA COMPETENCIA DIMENSIÓN DE BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 34 • • • • • • • • • Identificar y formular problemas. Formular hipótesis. Diseñar procesos de contrastación. Buscar y seleccionar fuentes de información relevantes. Obtener información fiable y relevante de las distintas fuentes. Tratar los datos obtenidos para interpretarlos adecuadamente: resumir, comparar, clasificar, cuantificar, relacionar, etc. Lectura de gráficas. Interpretar los resultados. Producir y valorar argumentaciones y conclusiones. Formular conclusiones coherentes con los planteamientos, resultados y antecedentes de la investigación. • Aprender significativamente los principales conceptos, modelos y teorías científico-escolares de la Biología y la Geología. • Establecer relaciones entre dichos conocimientos, integrándolos. • Utilizar esos conceptos, modelos y teorías científico-escolares para describir, explicar o predecir cosas o fenómenos de la realidad. • Emplear los conceptos, modelos y teorías científico-escolares para analizar problemas y soluciones planteadas en diferentes contextos vivenciales del alumnado relativos a los seres vivos y la geología. • Conocer significativamente para qué, con qué fundamento y cómo se elabora el conocimiento científico. APRENDIZAJES BÁSICOS Cuadro 1. Capacidades y aprendizajes básicos del alumnado de secundaria para desarrollar la competencia científica 34 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 10/03/11 8:55 • Capacidad de utilizar en forma integrada las anteriores capacidades para • Establecer relaciones funcionales entre distintas capacidades científicas. dar respuestas o pautas de actuación adecuadas ante problemas concretos científicos, tecnológicos o socioambientales, en contextos vivenciales del • Desarrollar pautas de actuación ante problemas concretos alumnado. Ser capaz de movilizar en forma conjunta e integrada todas las del entorno que sean coherentes con las perspectivas científicas. capacidades definitorias de la competencia científica y actuar con coherencia y eficacia ante problemas y contextos específicos. Integrada • Valorar positivamente las informaciones o argumentos científicos frente a otros que no lo sean, en contextos de investigación. • Valorar positivamente los procedimientos científicos frente a otros que no lo sean, en contextos de investigación. • Interesarse por el conocimiento científico de la realidad material. • Interesarse por conocer y resolver problemas socioambientales. • Valorar positivamente la adopción de medidas que resuelvan problemáticas como el agotamiento de los recursos naturales o el deterioro ambiental, y favorezcan un desarrollo sostenible. • Valorar positivamente la autonomía personal y actuar con fundamento y con criterios propios. • Valorar positivamente el sentido crítico y saber emplearlo. • Capacidad de valorar la calidad de una información en función de su procedencia y de los procedimientos utilizados para generarla. En contextos de investigación y toma de decisiones, valorar positivamente las informaciones procedentes de fuentes y procedimientos científicamente fiables y ser críticos con aquellas que no reúnan esos requisitos. • Capacidad de interesarse por el conocimiento, indagación y resolución de problemas científicos y problemáticas socioambientales. Sentir interés por las respuestas y soluciones ante los interrogantes científicos y personales sobre la realidad natural y tecnológica, así como ante las amenazas de los problemas socioambientales, y optar por soluciones que favorezcan los procesos de equilibración y desarrollo sostenible. • Capacidad de adoptar decisiones autónomas y críticas en contextos personales y sociales. Es decir, poseer los conocimientos y criterios científicos, conjugados con otros de distinta naturaleza, que sean necesarios para efectuar valoraciones y tomar decisiones con autonomía y suficiente fundamentación. Actitudinal COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 35 35 10/03/11 8:55 36 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA La enseñanza habitual de las ciencias no suele atender debidamente algunos de los aspectos que se expresan en el cuadro anterior, por las limitaciones del enfoque transmisivo predominante. Es importante, por ejemplo, el déficit de comprensión de muchos de los aprendizajes generados en nuestras aulas. Pero, como pone de manifiesto la tabla anterior, las condiciones necesarias para el crecimiento y desarrollo de la competencia científica del alumnado no se satisfacen sólo con el requisito de lograr la significatividad de los aprendizajes. Será preciso también atender, al menos, otras dos exigencias: superar las limitaciones del conocimiento fragmentado que suele derivarse de los enfoques aditivos usuales, promoviendo la construcción de saberes integrados, y lograr la extensión de la funcionalidad de los aprendizajes científicos, desde la simple funcionalidad académica imperante, dirigida a la superación de exámenes y la obtención de títulos, hasta la funcionalidad del saber para el desenvolvimiento personal y social del ciudadano. Un propósito que nos lleva a un nuevo interrogante: ¿qué deberemos saber y saber hacer, entonces, para poder atender correctamente esos requerimientos? El conocimiento profesional del profesor de Biología y Geología En una enseñanza de las ciencias orientada a la alfabetización científica (Fourez, 1997; Bybee, 1997) y el logro de la competencia científica del alumnado, los profesores han de disponer de un conocimiento profesional específico en tres dominios principales: • La materia científica que se pretende enseñar. • Los fundamentos epistemológicos, psicológicos e históricos de la educación científica en estas materias. • Los fundamentos proporcionados por la didáctica de las Ciencias. Esta serie de tres libros para la formación del profesorado de educación secundaria en materia de Biología y Geología incluye capítulos expresamente dedicados a varios de los principales aspectos concretos relativos a las tres cuestiones anteriores. Hay partes dedicadas a caracterizar la enseñanza de las ciencias, los objetos de estudio prioritarios, el pensamiento del alumnado, los tipos de actividades y su caracterización, las estrategias de enseñanza, la interacción comunicativa, el currículo, etc. Este capítulo centra la atención específicamente, en lo que sigue, en algunas cuestiones relativas a la tipificación de los conocimientos de ciencias y de didáctica de las Ciencias que precisa el profesor de Biología y Geología para avanzar en su competencia profesional. Un conocimiento profesional específico El graduado en biología o geología posee sin duda una amplia formación general en ciencias y más específica en estas dos disciplinas, sobre todo en cuanto a los aspectos conceptuales. Pero, ¿posee la formación científica que es necesaria para ser profesor de alguna de estas materias? BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 36 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 37 Creemos que la respuesta, por lo general, es negativa. En primer lugar porque al profesor de ciencias le puede corresponder la enseñanza de asignaturas como Ciencias naturales, Biología y Geología o Ciencias para el mundo contemporáneo, que exigen el dominio de unos conocimientos que van más allá de los correspondientes a su especialidad. El nuevo profesor de educación secundaria se verá sometido, pues, no sólo a las exigencias y tensiones inherentes a la vida del aula (que le son familiares, pero no como profesor responsable de la misma), sino también a las del trabajo con algunos contenidos científicos que no domina en profundidad y sobre los que a veces, por esa misma circunstancia, posee ideas previas semejantes a las de sus alumnos. Todo ello suele producir una gran carga de inseguridad y también miedo a mostrar la existencia de «lagunas» en sus conocimientos, lo que genera, a su vez, conductas evasivas ante las posibles preguntas comprometedoras del alumnado y el tratamiento más superficial, transmisivo y estrictamente académico de las lecciones correspondientes a las áreas ajenas a su titulación de origen. Pero no sólo en la titulación inicial radican los problemas de formación del profesorado; un graduado en biología, por ejemplo, que pase a trabajar en el campo de la producción, transformación, control y conservación de alimentos (o en la mayor parte de los demás sectores de ocupación profesional del biólogo), deberá profundizar su conocimiento teórico y metodológico en un área muy específica del saber y tendrá que reestructurarlo con nuevos datos, conceptos y procedimientos específicos. Por el contrario, en el caso de la enseñanza, el profesor de ciencias ha de poseer, no un conocimiento en profundidad sobre una parcela del saber muy concreta, sino un conocimiento general e integrado de todas las disciplinas científicas que va a enseñar. Un conocimiento sólido de los principales conceptos, modelos y teorías de las ciencias (en particular de la biología y la geología, en nuestro caso) y un conocimiento actualizado sobre la propia naturaleza de las ciencias y el trabajo de los científicos. Un conocimiento que sea además en su mayor parte significativo, pues para ayudar a comprender a su alumnado al docente no le basta poseer un conocimiento más o menos literal del contenido, sino que ha de dominar el saber necesario para asumir en su conjunto tareas difíciles y específicas. Debe saber indagar en los conocimientos de los escolares y ayudarles a avanzar hacia los significados, las relaciones cognitivas y los procedimientos que les permitan comprender el mundo real y desenvolverse racionalmente en el mismo. Necesita, para ello, como vamos a ver, avanzar en el conocimiento didáctico del contenido. El conocimiento didáctico del contenido Como hemos comentado, el conocimiento del profesorado sobre las ciencias se organiza de manera diferente al conocimiento de un científico o al propio de cualquier otra profesión de ciencias. Para describirlo y estudiar sus rasgos más específicos, se ha propuesto la denominación de conocimiento didáctico del contenido (CDC) (Shulman, 1999), contem- BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 37 10/03/11 8:55 38 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA plándolo como un conocimiento profesional que se genera progresivamente en el proceso de interacción entre el conocimiento científico del profesor y la práctica de la enseñanza, que ocasiona cambios en el mismo (Gess-Newsome y Lederman, 1995). Cuando el docente intenta ayudar al alumnado a comprender unos determinados contenidos, e indaga y reflexiona activamente al respecto, se va desarrollando, por una parte, su capacidad para detectar los obstáculos y dificultades de todo tipo que encuentran los escolares en el proceso de asimilación y construcción personal y colectiva de los significados científicos de referencia, y, por otra, su capacidad para seleccionar con acierto las estrategias y actuaciones concretas que sean útiles para facilitar ese proceso. La propia práctica docente, en la que el profesor pone en juego sus conocimientos académicos iniciales, actúa como motor de los cambios y ajustes progresivos que pueden conducir al logro del CDC experto. En este proceso de formación, el CDC del profesor de ciencias puede experimentar avances paralelos en varios ejes de progresión que, si bien no son independientes entre sí, podemos distinguir como componentes relevantes en el análisis de este desarrollo. A continuación destacaremos cinco de estos ejes: • Eje relativo a la naturaleza y función didáctica del contenido. Este eje abarca desde la consideración de los contenidos como conocimientos académicos elaborados (que se deben transmitir al alumnado para que éste los aprenda directamente), hasta su concepción, en el paradigma socioconstructivista, como todo tipo de información (desde los contenidos académicos hasta los de índole más cotidiana que emplea el alumnado) que interviene como «materia prima» y de «andamiaje» en el proceso interactivo de construcción del conocimiento escolar por parte del alumnado. El profesor con un CDC más desarrollado sabrá introducir o promover la incorporación en cada actividad del tipo de contenido requerido en cada situación y tarea en ejecución: el aportado por un documento, una aclaración puntual ante preguntas del alumnado, la exposición de un modelo analógico, una reflexión o debate del alumnado sobre sus ideas personales, una actividad práctica, un video, una búsqueda en Internet, una puesta en común sobre conclusiones de equipos de trabajo, etc. En todas estas tareas el alumnado interacciona con informaciones, nuevos contenidos, de cuya confluencia pautada y organizada por el docente se irán derivando, en alguna medida, los aprendizajes perseguidos. • Eje de ajuste cognitivo del contenido. Se extiende desde la preferencia del docente por unos contenidos más próximos a los de la disciplina científica de referencia (si acaso algo simplificados en su complejidad), a la capacidad de seleccionar contenidos que tienen en cuenta en su formulación las características cognitivas del alumnado y sus conocimientos iniciales. • Eje de ajuste afectivo-motivacional del contenido. Desde unos contenidos presentados a partir de fuentes de información o de tareas de movilización tediosas y desmotivadoras, a contenidos que por su formulación, índole y contexto a partir del que se generan BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 38 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 39 resultan más próximos a los conocimientos y experiencias del alumnado y, por ello, potencialmente más interesantes y motivadores. • Eje de diversidad de fuentes de información. Desde la dependencia de un libro de texto, apuntes o manual universitario sobre la materia por enseñar, a la capacidad de emplear habitualmente las múltiples fuentes de contenidos necesarias para el desarrollo de los diversos tipos de actividades generadoras del conocimiento escolar del alumnado, como son: libros, Internet, el profesor, trabajos prácticos, debates, coloquios con invitados, etc. • Eje de organización de los contenidos. Abarcan desde un esquema aditivo de los contenidos que moviliza el profesor en el desarrollo de una secuencia temática de carácter expositivo, a una organización de los contenidos basada en la selección de objetos de estudio contextualizados y próximos a las vivencias cotidianas del alumnado, la identificación de contenidos clave, el establecimiento de hipótesis de progresión de complejidad creciente (García, 1998) y la adopción de desarrollos secuenciales en espiral (Bruner, 1988) o/y sistémicos (Cañal, Pozuelos y Travé, 2005). El desarrollo profesional del profesorado gravitará, en este caso, en su capacitación para seleccionar objetos de estudio idóneos y desarrollarlos en contextos próximos a los contextos de uso cotidiano del conocimiento biológico o geológico; en el avance de su capacidad para comprender qué conceptos son los principales en un determinado tópico/objeto de estudio y qué relaciones guardan entre sí. Por otra parte, conociendo las concepciones y obstáculos del alumnado, debe progresar en su habilidad para formular y organizar los contenidos teniendo en cuenta las hipótesis de progresión disponibles sobre su construcción. Organizar profesionalmente los contenidos exige, en síntesis, conocer en profundidad la materia que se enseña y las posibilidades de aprendizaje del alumnado. El desarrollo del conocimiento didáctico del contenido, que hemos ligado al avance en los cinco grandes ejes de progresión anteriores, está estrechamente vinculado también al avance del conocimiento del docente sobre la práctica de la enseñanza de las ciencias. Ambos conocimientos se retroalimentan y constituyen una base fundamental para el desarrollo profesional. El conocimiento sobre la práctica de la enseñanza de las ciencias: actividades y estrategias de enseñanza La actividad constituye la unidad mínima de enseñanza (Cañal, 2000). En toda actividad de enseñanza se produce la interacción entre tareas del profesor y tareas del alumnado, de tal modo que la enseñanza se manifiesta, en la dinámica del aula, bien como actividades aisladas o bien como secuencias de actividades organizadas siguiendo un patrón lógico determinado. Es así como se definen las estrategias de enseñanza: en función del tipo de actividades que incluye el profesor en las secuencias docentes que pone en práctica y por la lógica que organiza esas secuencias de actividades. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 39 10/03/11 8:55 40 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA En la enseñanza de la Biología y la Geología se pueden emplear muchos tipos de actividades, considerando como tal toda situación de enseñanza en la que hay interacción entre tareas del docente y tareas del alumnado. Algunas de ellas son también usuales en otras materias (explicaciones, proyección de videos, lectura de documentos, búsqueda de información en Internet, realización de ejercicios, etc.). Pero hay otras que son especialmente características de estas disciplinas científicas, como los trabajos prácticos de aula o laboratorio y los trabajos de campo, en los que predomina el enfoque investigador y la fuente de información específica es la propia entidad o fenómeno explorado. Además, en una enseñanza de las ciencias actual, orientada al desarrollo de la competencia científica, son comunes también las actividades de elaboración de planes, el trabajo en equipo, la realización de debates basados en la argumentación, la elaboración de mapas conceptuales, la reflexión evaluativa sobre los procesos desarrollados, las de aplicación de los aprendizajes en nuevos contextos, etc. Una diversidad de actividades que el profesorado debe llegar a dominar, lo que implica saber seleccionar los tipos de actividades idóneos en cada caso, saber organizar esas actividades en secuencias adecuadas y, en el terreno de la práctica, saber realizar correctamente sus tareas en interacción con las tareas de los escolares en cada actividad. Las estrategias de enseñanza de las ciencias actuales se caracterizan, pues, por incorporar conjuntos de actividades, algunas de ellas específicas de esta materia, y también por la presencia de ciertos esquemas de secuenciación que resultan igualmente característicos y que se alejan considerablemente de los que resultan más comunes y familiares en la enseñanza de orientación transmisiva. Por ejemplo, en las secuencias organizadas en torno a la investigación o indagación de interrogantes, de orientación constructivista, se suelen incluir inicialmente actividades de selección de objetos de estudio interesantes, seguidas de: actividades de reflexión y expresión de los conocimientos iniciales del alumnado, las de elaboración de planes de búsqueda de información, la realización de observaciones y otros trabajos prácticos, el procesamiento de datos empíricos, la realización de debates para consensuar conclusiones basadas en argumentos y pruebas (Jiménez-Aleixandre, 2010; Jiménez-Aleixandre y Díaz de Bustamante, 2003), la aportación por el profesor de explicaciones complementarias, el análisis conjunto de los procesos desarrollados, etc. Todo lo anterior sugiere que el profesor novato de Biología o/y Geología tiene ante sí un extenso e interesante trayecto de desarrollo profesional que transitar. Como se expresa en el cuadro 2 (en página siguiente), hay una serie de tareas que tendrán el máximo protagonismo en el desarrollo profesional: 1. El análisis reflexivo sobre la propia práctica, detectando aspectos no fundamentados, insatisfactorios o problemáticos. 2. El estudio sobre tipos de actividades y estrategias de enseñanza nuevas para el docente que puedan ofrecer alternativas adecuadas para el desarrollo de los objetivos BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 40 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 41 prioritarios o para solucionar otros aspectos concretos, mediante cursos, lecturas, consultas a asesores, colaboración con colegas, etc. 3. La introducción y evaluación de innovaciones en la práctica. 4. El diseño y ejecución de procesos de investigación escolar. Cuadro 2. Tareas para el desarrollo profesional del profesor de Biología o/y Geología 3. Diseño y ejecución de innovaciones 2. Estudio (cursos, lecturas, consultas...) Detección de problemas en la práctica docente 1. Reflexión 4. Investigación escolar En síntesis, ¿cómo avanzar en el desarrollo de la competencia profesional? Si situamos el desarrollo de la competencia científica del alumnado (tal como la definimos en el segundo apartado de este capítulo), como finalidad central del proceso de alfabetización científica escolar, la formación inicial del profesorado de Biología y Geología y su desarrollo profesional adquiere un perfil muy distante del que ha sido habitual. Por una parte, porque si la enseñanza de las ciencias ha de promover el desarrollo de la competencia científica del alumnado, el proceso de formación docente ha de asegurar, en primer lugar, el logro de esa competencia por parte del profesorado. Y por otra, porque las estrategias de enseñanza y los diferentes recursos didácticos que son adecuados para promover el avance de la competencia científica de los escolares son tan diferentes de los propios de la enseñanza expositiva habitual que exigen también un cambio drástico en la competencia didáctica del profesorado. En los subapartados siguientes se hace una caracterización de ambos componentes de la competencia profesional, desde las bases y perspectivas didácticas que hemos venido exponiendo. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 41 10/03/11 8:55 42 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA El desarrollo de la competencia científica del profesorado ¿Dónde hemos de situar el grado de desarrollo de la competencia científica que debería poseer el profesor de Biología y Geología de educación secundaria y cómo promoverla? ¿Debería alcanzar un grado semejante o superior al que se estipula para el alumnado en el currículo de educación secundaria? ¿Cómo estimar el nivel de desarrollo de la competencia científica? Hay que tener en cuenta, en primer lugar, que la competencia científica del profesorado será el fruto de un proceso continuado y coherente de formación a lo largo de toda la educación escolar y universitaria. Dependerá, por tanto, del éxito alcanzado en este sentido por la educación científica infantil, primaria y secundaria, y también de la aportación de los estudios de grado y de máster. Será imprescindible, por ello, perseguir una eficaz coordinación y confluencia de objetivos y metodologías en esas etapas que queda muy lejos de la situación actual. La normativa curricular vigente para la enseñanza escolar obligatoria no especifica más que unos enunciados generales de algunas de las capacidades necesarias para el desarrollo de la competencia científica (véase cuadro 1 en pp. 34-35) y no enuncia ninguna hipótesis de progresión de esta competencia durante la enseñanza primaria y secundaria. Faltan, por tanto, algunos aportes imprescindibles: una caracterización de las primeras bases que debe proporcionar la educación infantil; una hipótesis de progresión realista para la enseñanza primaria y secundaria (incluido el bachillerato); y una correcta definición de los avances que corresponde promover al grado en Biología o Geología y al Máster de Secundaria. Nos encontramos, pues, de nuevo, en el comienzo de un cambio necesario que, si pretende ser real, es de gran envergadura y dificultad. Las administraciones educativas españolas, como decíamos, se han limitado a insertar directamente el enunciado de las distintas competencias en el currículo de educación primaria y educación secundaria obligatoria (ESO), sin distinción de grados de desarrollo. Y en el caso de la competencia científica, de una forma bastante enrevesada y poco o nada funcional para orientar la enseñanza, puesto que su inserción es sólo nominal, sin que se aprecien cambios de entidad en el resto de los elementos curriculares (objetivos, contenidos, orientaciones metodológicas, evaluación, etc.). Esta circunstancia nos ha llevado a reflexionar en profundidad sobre el propio concepto de competencia científica y su desarrollo (Pedrinaci y otros, 2010). De ahí parte la caracterización que se expuso en el cuadro 1, en la que se considera que el desarrollo de la competencia científica depende del avance progresivo en once capacidades (que descansan a su vez en un conjunto de aprendizajes básicos). Será la integración de estas capacidades en contextos específicos lo que permitirá la expresión, en algún nivel de logro, de la competencia científica. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 42 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 43 Aunque es un aspecto que debe investigarse con detenimiento, partiremos de la idea de que gran parte del profesorado actual de Biología y Geología de educación secundaria posee un nivel medio de desarrollo, variable de unos casos a otros, para cada una de las capacidades incluidas en ese cuadro. Y que posiblemente la dimensión integrada sea la que tenga una menor presencia y grado de dominio entre los docentes, por su complejidad y mayores exigencias. El progreso de la competencia científica de los graduados en ciencias actuales va a depender fundamentalmente, por tanto, de los avances que logren en los estudios del máster de enseñanza y en el ejercicio docente posterior. Unos avances marcados, sobre todo, por el incremento de la extensión, la significatividad, la integración y la funcionalidad de sus conocimientos científicos sobre estas disciplinas; es decir, del desarrollo con el conocimiento didáctico del contenido, ampliamente relacionado también, como veremos a continuación, con el nivel de competencia didáctica alcanzado. La competencia didáctica del profesor Para enseñar hay que saber y saber enseñar. La competencia didáctica del docente para llevar a cabo, en nuestro caso, una enseñanza de las ciencias orientada a promover el enfoque competencial requiere poseer un conjunto integrado de capacidades didácticas, cuyo desarrollo exige, a su vez, el logro de unos aprendizajes básicos de didáctica de las Ciencias. Tales capacidades y aprendizajes básicos pueden ser los que se expresan, en síntesis, en el cuadro 3. Cuadro 3. Capacidades y aprendizajes didácticos básicos CAPACIDADES DIDÁCTICAS APRENDIZAJES BÁSICOS • Capacidad de seleccionar y formular • Qué es la competencia científica. objetivos prioritarios en una ense- • Qué tipos de aprendizajes escolares exige el desarrollo de la competencia científica del alumnado. ñanza de las ciencias orientada al desarrollo de la competencia científica. • Qué características tiene un conocimiento escolar plenamente significativo, integrado y funcional. • Cómo interpretar las prescripciones del currículo escolar de Ciencias de primaria y secundaria de acuerdo con un enfoque de desarrollo de la competencia científica. • Qué conceptos, modelos y teorías científico-escolares, destrezas y actitudes son prioritarias en la enseñanza de las ciencias, en cada etapa educativa, para desarrollar la competencia científica. • Qué hipótesis de progresión de los conocimientos escolares de ciencias es adecuada para cada etapa educativa. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 43 10/03/11 8:55 44 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA • Capacidad de seleccionar contextos • Qué son los contextos escolares de construcción de conocide construcción del conocimiento mientos científicos y cuáles son más próximos a los contextos escolar relativo a las ciencias que cotidianos y, por ello, más adecuados para el desarrollo de la comsean próximos a los contextos cotipetencia científica. dianos de aplicación previsibles. • Qué objetos de estudio son adecuados y prioritarios para desarrollar la competencia científica en los escolares. • Capacidad de diseñar y/o adaptar al • Qué objetivos y contenidos de la educación científica son útiles aula secuencias de enseñanza coy prioritarios para desarrollar la competencia científica. herentes con los requerimientos de • Qué tipos de actividades y secuencias de enseñanza es preciso significatividad, integración y funciopromover para satisfacer los requisitos de significatividad, intenalidad de los aprendizajes dirigidos gración y funcionalidad de los aprendizajes dirigidos al desarrollo al desarrollo de la competencia ciende la competencia científica. • Cómo diseñar tales secuencias de enseñanza. tífica escolar. • Qué recursos de enseñanza de las ciencias están disponibles y cómo emplearlos adecuadamente en las distintas actividades y secuencias de enseñanza. • Qué función didáctica tienen las experiencias prácticas y por qué tienen una importancia crucial en las secuencias de enseñanza de las ciencias y conocimiento del medio. • Cómo realizar el diseño de experiencias prácticas sobre la realidad natural y tecnológica y cómo introducirlas adecuadamente en las secuencias de enseñanza. • Capacidad de implementar en forma adecuada secuencias de enseñanza coherentes con los requerimientos de significatividad, integración y funcionalidad de los aprendizajes dirigidos al desarrollo de la competencia científica escolar. • Qué tipos de actividades y tareas ha de saber implementar en la práctica el docente para promover la competencia científica. • Cómo promover en la práctica la significatividad de los aprendizajes del alumnado. • Cómo promover en la práctica la integración de los aprendizajes. • Cómo promover en la práctica la funcionalidad de los aprendizajes. • Capacidad de detectar, comprender y tener en cuenta en la enseñanza las concepciones y obstáculos del alumnado en relación con los fenómenos de la realidad. Y para facilitar la superación de los obstáculos y dificultades que surgen en la construcción de los aprendizajes básicos, las capacidades científicas y la competencia científica global. • Qué obstáculos pueden dificultar el desarrollo de la competencia científica escolar. • Cómo explorar y analizar adecuadamente las concepciones y obstáculos del alumnado en relación con el conocimiento de la realidad natural y tecnológica. • Cómo tener en cuenta en la enseñanza de las ciencias las concepciones y obstáculos del alumnado. • Cómo facilitar la superación de los principales obstáculos y dificultades. • Capacidad de evaluar los procesos y resultados de la enseñanza en cuanto al desarrollo de la competencia científica del alumnado. • • • • BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 44 Cómo evaluar la significatividad de los aprendizajes. Cómo evaluar la funcionalidad de los aprendizajes. Cómo evaluar el nivel de integración de los conocimientos. Qué tipos de actividades, tareas, recursos y procedimientos se deben emplear para evaluar el nivel de desarrollo de la competencia científica, en su conjunto y en cuanto a cada una de las capacidades que forman parte de la misma. • En qué momentos implementar estos procesos de evaluación. 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 45 • Capacidad de concebir y enfocar las • Qué aporta la perspectiva investigadora al desarrollo de la comtareas de enseñanza de las ciencias y petencia científica del profesorado y del alumnado. el propio desarrollo profesional desde • Qué implica en el rol profesional del docente adoptar una persuna perspectiva investigadora (en pectiva investigadora en la enseñanza de las ciencias. confluencia con otras). • Qué actitudes son adecuadas para facilitar el paso desde el conocimiento profesional del profesorado más habitual al necesario para promover la competencia científica y la perspectiva investigadora en la enseñanza. • Cómo contribuyen al desarrollo profesional necesario para promover la competencia científica escolar factores como el análisis de la propia práctica docente y la consulta de las principales revistas y demás fuentes de información sobre la enseñanza escolar de las ciencias. Este cuadro es un compendio de gran parte del saber profesional actual que promueve la didáctica de las Ciencias y plantea un desafío y un dilema radical al nuevo docente de Biología y Geología: ¿estoy dispuesto a hacer mío este saber profesional o me limitaré en clase a hacer como que enseño mientras la mayoría de mis alumnos hacen como que aprenden? ACTIVIDADES Actividad 1 ¿Qué actividades son más útiles para desarrollar la competencia científica? Analiza y compara las actividades que figuran en el cuadro 4, que se incluye a continuación: • Marca las casillas correspondientes a las que consideres potencialmente adecuadas para promover: - La significatividad del conocimiento. - La integración del mismo. - Su funcionalidad, al trabajar en la clase de Biología y Geología de 3º de ESO sobre «Nutrición y salud humana». • Señala con aspas todas las que creas oportunas, justificando la decisión y debatir al final sobre los resultados, empleando argumentos fundamentados. Cuadro 4. Tabla de actividades ACTIVIDAD SIGNIFICATIVIDAD INTEGRACIÓN FUNCIONALIDAD JUSTIFICACIÓN Práctica de laboratorio de detección de amilasa en la saliva humana. Visita a una fábrica de Donuts. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 45 10/03/11 8:55 46 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Exposición dialogada sobre el concepto de nutrición y su relación con el de alimentación. Indagación en clase sobre la dieta mediterránea y sus posibles beneficios para la salud. Investigación en equipo sobre la dieta del alumnado a lo largo de una semana y evaluación de la misma. Elaboración en equipo de un mapa conceptual sobre el conjunto de los procesos de la nutrición humana. Proyección de un vídeo sobre la anorexia. Debate general en clase sobre las causas de la obesidad. Explicación del profesor sobre las semejanzas y diferencias entre la nutrición humana y la nutrición de las plantas. Recuerda que una misma actividad puede promover la comprensión, la integración o la funcionalidad del conocimiento escolar. Actividad 2 ¿Son funcionales los aprendizajes del alumnado sobre la nutrición humana? Diseña una actividad de evaluación que sea adecuada para conocer la funcionalidad de los aprendizajes del alumnado de educación secundaria sobre la nutrición al abordar una situación concreta de la vida cotidiana, como puede ser hacer una lista de la compra semanal en un supermercado: • Analiza bien esa situación cotidiana. • Diseña en detalle la prueba o instrumento de evaluación, a fin de poder determinar unos buenos indicadores de funcionalidad de lo aprendido; es decir, el grado en que son capaces de emplear sus aprendizajes en esa situación. Podría realizarse efectuando un pedido, que finalmente no se cursa, pero se imprime, en la web de un hipermercado. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 46 10/03/11 8:55 COMPETENCIA CIENTÍFICA Y COMPETENCIA PROFESIONAL EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 47 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRUNER, J.S. (1988). Desarrollo cognitivo y educación. Madrid: Ediciones Morata. BYBEE, R.W. (1997a). Achieving scientific literacy: From purposes to practices. Portsmouth, NH: Heinemann. CAÑAL, P. (1990). Desarrollo de la didáctica de las ciencias. En GIE (eds.), Cambio educativo y desarrollo profesional. Sevilla: Díada. CAÑAL, P. (2000). Las actividades de enseñanza. Un esquema de clasificación. Investigación en la Escuela, 40, 5-21. CAÑAL, P., POZUELOS, F.J. y TRAVÉ, G. (2005). Proyecto Curricular Investigando Nuestro Mundo (6-12). Descripción General y Fundamentos. Sevilla: Díada. CONFERENCIA DE DECANOS DE BIOLOGÍA DE LAS UNIVERSIDADES ESPAÑOLAS (1999). Disponible en línea en: <cedb.uah.es/formacion.html>. FOUREZ, G. (1997). Scientific and Technological Literacy. Social Studies of Science, 27, 903-936. 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Lederman (eds.), Examining pedagogical content knowledge: The construct and its implications for science teaching (pp. ix-xii). Dordrech: Kluwer Academic Publishers. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 47 10/03/11 8:55 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 48 10/03/11 8:55 49 3. QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA CONTENIDO DE CAPÍTULO • • • • Síntomas de una crisis Necesidad de replantearse el currículo de Ciencias Competencia científica y selección de contenidos Hacer un tratamiento contextualizado Emilio Pedrinaci IES El Majuelo. Gines (Sevilla) No deberíamos permitir que [la enseñanza de la ciencia] se centrara en la minoría académica si, para hacerlo, debe aburrir, atontar o intimidar a la mayoría no académica. (G. Claxton, Educar mentes curiosas, 1994) ¿Debe diseñarse la enseñanza de la ciencia en la educación secundaria obligatoria como preparación para acceder a estudios científicos posteriores?, ¿debe olvidarse de esos estudios y procurar la alfabetización científica de los futuros ciudadanos? La ciencia que hoy se enseña en este tramo educativo ¿atiende a la primera finalidad, a la segunda, a ambas o a ninguna de las dos? Existe una importante brecha entre la ciencia que se enseña en el aula y las demandas de la sociedad globalizada y tecnológicamente avanzada en la que nos ha tocado vivir. Esa brecha es padecida por unos estudiantes que no terminan de ver el sentido y la utilidad de la ciencia que se les ofrece en la educación obligatoria. Sí, la enseñanza de las ciencias requiere un cambio profundo que vaya más allá de añadir ciertos contenidos y suprimir otros. Un cambio que comience por cuestionar el sentido –la finalidad– del aprendizaje de la ciencia en la formación común y que, en coherencia con BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 49 10/03/11 8:55 50 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA la o las finalidades elegidas, decida de forma fundamentada qué ciencia debe enseñarse y cómo debería hacerse. Síntomas de una crisis Sostienen Coll y Martín (2006) que crece la sensación de que buena parte de los conocimientos en los que se centra la educación obligatoria no son los que se necesitan para vivir en la sociedad actual, mientras que otros, que sí servirían, están ausentes o tienen una presencia marginal. Probablemente sea bastante más que una «sensación». En efecto, disponemos de diversos indicadores que nos hablan de la profundidad que ha alcanzado la brecha abierta entre lo que se trabaja en el aula y la sociedad actual. Algunos de estos indicadores están relacionados con la percepción de la ciencia que tiene el alumnado, otros con los datos proporcionados por las evaluaciones internacionales, y otros, las demandas sociales. Sin ánimo de ser exhaustivo, se hará un recorrido por aquellos indicadores (evidencias habría que considerar algunos de ellos) que nos ayudan a dibujar el escenario en el que, a mi juicio, debe producirse el cuestionamiento y la reformulación del currículo de Ciencias. Indicadores de crisis de la enseñanza de las ciencias relacionados con la percepción de la ciencia que tiene el alumnado En los últimos años se ha producido un preocupante descenso del número de estudiantes que elijen carreras de ciencias. Así, los alumnos matriculados en primer y segundo ciclo de la facultades españolas de Ciencias Experimentales (aquí se incluyen los estudios de Física, Química, Matemáticas, Geología, Biología y Ciencias ambientales) eran 127.094 en el curso 2000-1 y han pasado a ser 85.472 en el curso 2008-9 (Ministerio de Ciencia e Innovación, 2009), lo que supone una reducción del 33%. Algo menor ha sido, proporcionalmente, el descenso ocurrido en las facultades de Enseñanzas Técnicas (Arquitectura, ingenierías e Informática) pero, en todo caso, en el mismo período se ha pasado de 390.803 a 346.578 estudiantes. Y no se trata de un problema local, sino que la situación es similar en muchos países de la Unión Europea. Por esta razón, la Comisión Europea encargó a Michel Rocard (ex primer ministro francés y parlamentario europeo) la coordinación de un grupo de expertos que analizase las causas del progresivo desinterés de los jóvenes europeos por las carreras de ciencias y propusiera algunas medidas de corrección. El dictamen emitido por este grupo de expertos, conocido como Informe Rocard (Rocard y otros, 2007), comienza con las siguientes palabras: «En los últimos años, diversos estudios han venido señalando un descenso alarmante en el interés de los jóvenes por los estudios de ciencias y matemáticas». En él se considera que las BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 50 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 51 razones por las que los jóvenes no desarrollan el interés por la ciencia son complejas y tienen que ver con la ciencia que se enseña pero, sobre todo, con el modo en que se enseña. El Informe Rocard, hace suyas las conclusiones de otros estudios que, en síntesis, señalan que: • Los programas están sobrecargados. • La mayoría de los contenidos que se tratan son del siglo XIX. • Se enseñan de manera muy abstracta, sin apoyo en la observación y la experimentación. • No se muestra su relación con situaciones actuales ni sus implicaciones sociales. Todo lo anterior, concluye, hace que «los estudiantes perciban la educación científica como irrelevante y difícil». La importancia social y económica que le atribuye a este hecho es tal que la primera recomendación del informe afirma: «Puesto que está en juego el futuro de Europa, los encargados de tomar decisiones deben exigir la mejora de la enseñanza de la ciencia a los organismos responsables de aplicar cambios a nivel local, regional, nacional y europeo». Por su parte, la Organización para la cooperación y el desarrollo económicos (OCDE), en su informe Evolution of Student Interest in Science and Technology Studies – Policy Report (OCDE, 2006a), destaca la influencia que los contactos positivos con la ciencia en una fase temprana tienen en el desarrollo posterior de las actitudes hacia la ciencia, y critica el peso que se le otorga habitualmente a que los estudiantes «retengan información». También el Eurobarómetro 224 –macroencuesta que realiza periódicamente la Comisión Europea para conocer la opinión de la ciudadanía– sostiene que sólo el 15% de los europeos está satisfecho con la calidad de las clases de ciencia que recibió en la escuela, mientras que un 59,5% considera que no fueron suficientemente interesantes (Comisión Europea, 2005). Sí, parece claro que a los jóvenes europeos no les gusta la ciencia que se enseña en las aulas y/o el modo en que se enseña y eso, con independencia de la valoración que pueda merecernos, tiene consecuencias en diversos ámbitos, una de ellas es el desinterés de estos jóvenes por los estudios universitarios de ciencias. Indicadores de crisis de la enseñanza de las ciencias relacionados con los datos proporcionados por las evaluaciones internacionales Diversas evaluaciones internacionales realizadas en los últimos años han proporcionado una información tan abundante como interesante acerca del sistema educativo en general y de la enseñanza de las ciencias en particular. Entre ellas destacan el programa «Trends in International Mathematics and Science Study» (TIMSS) (Olson y otros, 2008) realizado por la International Association for the Evaluational Achievement (IAEA) y, muy especialmente, el «Programme for International Student Assessment», más conocido por el BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 51 10/03/11 8:55 52 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA acrónimo PISA. Iniciado en la década de 1990 por la OCDE como un estudio comparado y periódico del rendimiento de los estudiantes, la finalidad del programa PISA es proporcionar indicadores educativos que ayuden a los países participantes a adoptar medidas que mejoren la calidad de la educación. Es cierto que tanto el programa TIMSS como el PISA han subrayado la extraordinaria complejidad que caracteriza a los procesos de enseñanza y aprendizaje, la diversidad de variables que intervienen, la dificultad de valorar la influencia relativa de cada una de ellas y, en consecuencia, la dificultad de establecer relaciones concluyentes entre una determinada propuesta educativa y los aprendizajes obtenidos. De manera que los resultados en Matemáticas, Lengua o Ciencias se ven afectados por factores como la diferenciación o no de los estudios a una edad temprana, las decisiones adoptadas sobre la repetición de curso, el grado de autonomía de los centros, el tipo de agrupamiento que se realice, los recursos disponibles o la difusión pública que se haga de los resultados de las evaluaciones externas obtenidos por los centros de enseñanza. Pero, sobre todo, se ven afectados por el nivel sociocultural de la familia del estudiante, coincidiendo en ello con lo señalado en otros estudios (Marchesi y Martínez Arias, 2002). Pero no es menos cierto que los resultados PISA evidencian la existencia de un sistema educativo academicista, que se preocupa más por constatar si los estudiantes saben reproducir lo que se les ha enseñado que por conocer qué saben hacer con lo que se supone que han aprendido. De forma que el alumnado muestra serias dificultades para identificar cuestiones científicas, para explicar fenómenos cotidianos utilizando el conocimiento científico, para valorar si determinadas evidencias apoyan una conclusión u otra y, en definitiva, para utilizar su conocimiento en la resolución de tareas relacionadas con sus vivencias personales y sociales. Indicadores de crisis de la enseñanza de las ciencias relacionados con las demandas sociales La presencia social de la ciencia y la tecnología es cada día mayor, de manera que el ejercicio responsable de la ciudadanía exige, con frecuencia, unos conocimientos científicos básicos. Así, por ejemplo, tener una opinión informada sobre la necesidad o no de utilizar la energía nuclear, sobre el consumo de alimentos transgénicos, el uso de la cada día más abundante información genómica, los trasvases…, sólo es posible en una persona científicamente alfabetizada. Consciente de eso, la Conferencia Mundial sobre la Ciencia para el siglo XXI convocada por la UNESCO y por el Consejo Internacional para la Ciencia (ICSU), reunida en Budapest declaraba: BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 52 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 53 Hoy más que nunca es necesario fomentar y difundir la alfabetización científica en todas las culturas y todos los sectores de la sociedad así como las capacidades de razonamiento y las competencias prácticas y una apreciación de los principios éticos, a fin de mejorar la participación de los ciudadanos en la adopción de decisiones relativas a la aplicación de los nuevos conocimientos. (UNESCO-ICSU, 1999) En la misma línea, el Consejo de Educación de la Unión Europea afirmaba que: El conocimiento científico y tecnológico está llamado a desempeñar un papel cada vez más importante en el debate público, en la toma de decisiones y la legislación», [todo ello hace necesario] «incrementar los niveles generales de la cultura científica en la sociedad. (Comisión Europea, 2001) Si el modelo actual de desarrollo económico es insostenible e insolidario, si estamos propiciando un cambio climático, si resulta imprescindible reducir la quema de combustibles fósiles, si es necesario reducir el consumo de otros recursos no renovables… y si la ciudadanía va a tener que modificar sus comportamientos, o se le va a pedir que renuncie a ciertas prácticas, es necesario que esté en condiciones de valorar la existencia o no de razones que justifiquen la adopción de tales medidas. ¿En qué grado atiende el sistema educativo a cuestiones de este tipo?, ¿al finalizar su educación secundaria se encuentran los estudiantes en condiciones de adoptar decisiones informadas sobre ellas?, ¿son capaces de buscar información, seleccionarla y valorarla, de manera que puedan formarse una opinión sobre algo que desconocían?, ¿están en condiciones de sintetizar esa opinión y apoyarla en datos y evidencias?... Por ejemplo, en una encuesta europea sobre biotecnología (Fundación BBVA, 2003) se presentaban algunas afirmaciones a veces correctas y a veces falsas sobre cuestiones de la vida cotidiana de base científica. Pues bien, sólo el 21,9% de los encuestados españoles consideró falsa la siguiente afirmación «los tomates ordinarios que comemos no tienen genes, en tanto que los tomates modificados genéticamente sí». Y, lo que quizá sea más grave, sólo el 21,4% consideró falsa la afirmación «si se come una fruta modificada genéticamente existe el riesgo de que los genes de la persona puedan verse modificados también» (cuadro 1, en página siguiente). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 53 10/03/11 8:55 54 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Cuadro 1. Encuesta europea sobre biotecnología PORCENTAJE DE RESPUESTAS CORRECTAS Afirman que estas frases son «totalmente falsas» en una escala de respuestas de totalmente verdadero - probablemente verdadero - probablemente falso - totalmente falso «Los tomates ordinarios que comemos «Si se come una fruta modificada genéticano tienen genes, en tanto que los toma- mente existe el riesgo de que los genes de la tes modificados genéticamente sí» persona puedan verse modificados también» Dinamarca 58,5 57,9 Alemania 43,2 30,4 Austria 37,8 22,9 Holanda 35,4 41,3 Francia 35,0 33,7 Italia 30,0 28,9 R. Unido 27,0 28,7 España 21,9 21,4 Polonia 18,5 19,9 Fuente: Fundación BBVA (2005). En definitiva, la diversidad y extensión de los síntomas de que algo no funciona en la enseñanza de las ciencias no parecen dejar muchas dudas acerca de la necesidad de introducir cambios profundos. Hacemos nuestra, en consecuencia, la conclusión que cierra el Informe Rocard: «la revisión y la renovación de la enseñanza de la ciencia en Europa deben convertirse en un área prioritaria para los diseñadores de políticas europeas» y no sólo para ellos, habría que añadir. Necesidad de replantearse el currículo de Ciencias Hace falta acabar con la existencia de unos currículos sobrecargados, sobredimensionados, inalcanzables, que son una fuente importante de frustración para el profesorado y de fracaso para el alumnado, y que contribuyen de forma importante a desdibujar y desvanecer el sentido de los aprendizajes escolares. (Coll, 2007) Si hay algo en que esté de acuerdo el profesorado con los expertos e investigadores de didáctica de las Ciencias es que el currículo vigente está sobrecargado y eso se convierte, de una forma objetiva, en un obstáculo para dedicar a la enseñanza de cada saber el tiempo que requiere, de manera que puedan generarse aprendizajes reflexivos y funcionales. Lo sorprendente es que este consenso general no es nuevo y, sin embargo, las sucesivas reformas curriculares de los últimos años realizadas al amparo de tres leyes orgánicas de BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 54 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 55 educación (la LOGSE de 1990, la LOCE de 2002 y la LOE de 2006), no han corregido en absoluto el problema sino que, más bien, lo han ido incrementando. Así, el ya bien nutrido currículo del área de Ciencias en la educación secundaria elaborado a partir de la LOGSE, fue diferenciado y desarrollado –léase ampliado– para cada uno de los cursos de este nivel educativo a partir de la LOCE. Los últimos cambios curriculares del Ministerio de Educación y Ciencia (Real Decreto 1631/2006), realizados a partir de la LOE, dieron entrada a unos procedimientos científicos que, incomprensiblemente, habían sido suprimidos del currículo anterior pero, a cambio, no se retiró ningún contenido conceptual. A todo ello hay que añadir los contenidos que las administraciones autonómicas, en aplicación de las competencias educativas que tienen legalmente asignadas, introducen en los currículos. De este modo, en cada reforma curricular se incluyen nuevos elementos, bien porque son demandados por la sociedad, bien por razones ideológicas o técnicas, o bien para atender a los avances científicos, pero ninguna administración educativa se muestra predispuesta a suprimir nada, al menos nada que resulte proporcionalmente equivalente a lo añadido. Todas ellas parecen estar convencidas de que un currículo puede recibir muchas críticas por no incluir tal o cual conocimiento, pero el exceso de contenidos es poco criticado y, en cualquier caso, esas críticas quedan a un nivel muy técnico y carecen de incidencia mediática. Aunque, quizá, lo que ocurre es que no atienden a la útil recomendación que Duschl y Hamilton (1992) hacían sobre la conveniencia de diferenciar entre: • El currículo que se propone (la propuesta curricular oficial). • El currículo que se aplica (la traslación al aula que hace cada profesor). • El currículo que se aprende (que es, por ejemplo, el que quiere evaluar el programa PISA). Así, algunas de las decisiones que se adoptan arrastran consigo el error de confundir el currículo que se propone con el que se aprende y, tal vez por eso, se sobresaturan las propuestas oficiales con la vana esperanza de que todo lo que allí figura sea aprendido por los estudiantes, Y se olvida que «un curriculum que propone más contenidos de los que se pueden enseñar, por mucha que sea su relevancia científica, conducirá inevitablemente al fracaso y la frustración de quien lo aplica. De hecho, cuanto mayor es la distancia entre lo que propone un currículo y lo que realmente se enseña, menor es la eficacia de este currículo» (Pozo y Gómez Crespo, 1998). Sentado que el currículo es inevitablemente limitado y que no basta con que un contenido científico sea interesante para que tenga cabida, se plantea la necesidad de establecer unos criterios de selección que nos ayuden a elegir entre todos los saberes deseables aquellos que resultan más adecuados. Planteada la cuestión en estos términos, es inevitable preguntarse ¿más adecuados para qué?, de manera que el problema de qué ciencia enseñar nos retrotrae al para qué, es decir, a la finalidad que debería tener la enseñanza de las ciencias en la educación obligatoria. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 55 10/03/11 8:55 56 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Para qué enseñar ciencias La presencia del área de Ciencias en la educación secundaria obligatoria suele justificarse con diversos argumentos: ayuda a entender el mundo y los fenómenos que en él ocurren, es necesaria para la formación de futuros científicos e ingenieros, enseña a razonar y a abordar problemas de manera rigurosa, favorece la curiosidad y el espíritu crítico, etc. Son finalidades con las que resulta difícil no estar de acuerdo pero, ¿se puede atender simultáneamente a todas ellas?, ¿qué ocurre cuando tenemos que establecer prioridades?, ¿cuáles de ellas nos parecen imprescindibles? Sanmartí (2002) ha planteado al profesorado en formación una lista de finalidades del aprendizaje científico para que las ordenaran de acuerdo con su criterio de prioridad:1 1. Adquirir conocimientos sobre teorías y hechos científicos. 2. Despertar la conciencia respecto a la necesidad de conservar el medio natural y la salud. 3. Adquirir conocimientos sobre aplicaciones de la ciencia a la vida cotidiana. 4. Preparar a los estudiantes para poder seguir sin dificultades los estudios posteriores. 5. Aprender a disfrutar haciendo ciencia. 6. Desarrollar actitudes científicas como la curiosidad, el espíritu crítico, la honestidad, la perseverancia, etc. 7. Aprender técnicas de trabajo experimental, como medir, filtrar, utilizar la lupa y otros instrumentos, hacer montajes para la experimentación, etc. 8. Aprender a trabajar en equipo, a organizar el trabajo, a buscar información y, en general, aprender a aprender. 9. Desarrollar el pensamiento lógico (p. ej., clasificar, comparar, inferir, deducir, etc.). 10. Aprender a emplear los diferentes lenguajes utilizados en la expresión de ideas. Asimismo subraya cómo ciertas finalidades, que analizadas independientemente son muy valoradas (es el caso de las relacionadas con la educación ambiental y la salud), ocupan sistemáticamente los últimos lugares; también quedan muy atrás otras como la finalidad de preparar a los estudiantes para seguir estudios posteriores. Más allá de atender una u otra de estas finalidades, los diseñadores de los currículos de Ciencias suelen entender que, en última instancia, esta área del conocimiento debe cubrir dos finalidades básicas: • Proporcionar a todos los estudiantes una cultura científica que les permita integrarse en una sociedad cada vez más científica y tecnológica. • Proporcionar a aquellos estudiantes que van a continuar estudios de ciencias las bases para su formación futura. 1. En el estudio realizado, el profesorado estableció el siguiente orden de prioridad: 5, 6, 9, 1, 7, 8, 3, 2, 4, 10 (Sanmartí, 2002). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 56 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 57 La primera de estas finalidades recoge lo que en las dos últimas décadas se ha denominado alfabetización científica. Elocuente denominación que resalta la analogía con la alfabetización lingüística, que no se consigue sólo con que una persona sepa identificar y reproducir las letras del abecedario, sino que se espera que sea capaz de entender un texto o expresar una idea por escrito (Jiménez-Aleixandre, 2002). Se subraya así la importancia de la funcionalidad del conocimiento científico que se adquiere. En el informe Beyond 2000. Science Education for the future, Millar y Osborne (1998) consideran que uno de los principales problemas de los currículos de Ciencias deriva, precisamente, de la pretensión de atender simultáneamente estas dos finalidades. En efecto, la demanda que genera la segunda finalidad, la propedéutica, es tal que sobrecarga los programas y elimina toda posibilidad de ofrecer una ciencia que piense más en la formación que necesita la ciudadanía. Para Claxton (1994) el problema es grave y recomienda lo siguiente: No deberíamos permitir que [la enseñanza de la ciencia] se centrara en la minoría académica si, para hacerlo, debe aburrir, atontar o intimidar a la mayoría no académica. Si por cada estudiante que aprende que puede hacer ciencia hay tres o cuatro que aprenden que no pueden, entonces esta forma de educación no tiene defensa. Osborne (2006) considera que la solución de este dilema exige separar ambas finalidades para que puedan ser atendidas por materias diferentes, de manera que todos los estudiantes cursen una ciencia pensada para la formación que necesita el futuro ciudadano, y añadir otra materia científica más académica destinada a los interesados en proseguir estudios científicos. Esta alternativa ofrecida por Osborne se basa en el análisis del nivel de abstracción y complejidad que suele alcanzar la ciencia propuesta para la educación secundaria, en su lejanía de las cuestiones con las que se enfrentan los estudiantes en su vida diaria, y en los efectos disuasorios que produce en buena parte de ellos. Análisis en el que hay un amplio consenso. Sin embargo, que la educación científica habitual, centrada en el estudio de conceptos, principios, leyes y teorías, resulte de escasa utilidad para la vida cotidiana no significa, necesariamente, que sea adecuada para los estudios científicos. Si se mantiene, quizá no sea tanto porque ayude a formar futuros científicos como porque ha mostrado que tiene cierta validez interna dentro de la lógica academicista que rige el sistema educativo. Es decir, es esa lógica interna, preocupada por comprobar si los estudiantes saben reproducir lo que se les ha enseñado, la que está refrendando un enfoque educativo que, por lo demás, genera más problemas de los que resuelve. Frente a eso, una propuesta dirigida hacia la alfabetización científica resulta de utilidad para todos ya que, como sostienen Gil y Vilches (2001), «tras la idea de alfabetización científica no debe verse una desviación o rebaja para hacer asequible la ciencia a la generalidad de los ciudadanos, sino una reorientación de la enseñanza absolutamente necesaria también para BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 57 10/03/11 8:55 58 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA los futuros científicos». Porque, como se afirmaba ya en el documento sobre los National Science Education Standards de 1996: En un mundo lleno de productos de la investigación científica, la alfabetización científica se ha convertido en una necesidad para todos. Todos necesitamos utilizar la información científica para elegir entre las opciones que se plantean cada día. Todos necesitamos ser capaces de implicarnos en debates públicos sobre asuntos importantes relacionados con la ciencia y la tecnología. Y todos merecemos compartir la emoción y la realización personal que puede producir la comprensión del mundo natural. (National Research Council, 1996, p.1) (el énfasis es de los autores) Así las cosas, cuando el debate curricular en ciencias giraba en torno a la potente noción de alfabetización científica, y a las ventajas e inconvenientes de que se estructurase alrededor de ella la propuesta formativa en la educación secundaria obligatoria, han irrumpido las competencias básicas y, con ellas, la competencia científica. Competencia científica y selección de contenidos Como es sabido, el término «competencia» goza de una larga tradición en el mundo económico y laboral, en el que ser competente supone ser capaz de desempeñar bien un trabajo, lo que implica no sólo poseer los conocimientos necesarios sino también la capacidad de utilizarlos adecuadamente y disponer de las actitudes que el trabajo requiere. En este origen económico-laboral residen algunas de las suspicacias generadas por su traslación a la educación. Durante la década de 1980, en los países anglosajones comienza a utilizarse el concepto de competencia como instrumento para evaluar la calidad de los programas de formación profesional, evidenciándose la necesidad de cambiar un sistema académico que valoraba más la adquisición de conocimientos teóricos que la capacidad de utilizarlos de forma eficiente en el desempeño de una profesión. En la década de 1990 la Unión Europea y la OCDE impulsan estudios para definir las competencias que se consideran necesarias a lo largo de la vida y que, por tanto, deberían permitir un aprendizaje más allá del período escolar. Nacían de este modo las competencias clave. Desde el año 2000, diversos informes de la Comisión Europea subrayan la necesidad de que el sistema educativo garantice que todos los ciudadanos europeos dispongan de unas competencias que les capaciten para desenvolverse adecuadamente, tanto personal como laboral o socialmente. Estos informes concluyen en la aprobación de la Recomendación del Parlamento Europeo y del Consejo de 18 de diciembre de 2006 sobre las competencias clave para el aprendizaje permanente (Recomendación, 2006). Recomendación que incorpora la legislación educativa española bajo la denominación de competencias básicas. Una de ellas es la competencia científica, que la normativa española (Real Decreto 1631/2006) denomina competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico, las otras son la de comunicación lingüística, la matemática, la de tratamiento de la información y competencia digital, la de aprender a aprender, la social y ciudadana, la de autonomía e iniciativa personal y la competencia cultural y artística. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 58 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 59 ¿En qué consiste la competencia científica? El Real Decreto 1631/2006 la define en los siguientes términos: Es la habilidad para interactuar con el mundo físico, tanto en sus aspectos naturales como en los generados por la acción humana, de tal modo que se posibilita la comprensión de sucesos, la predicción de consecuencias y la actividad dirigida a la mejora y preservación de las condiciones de vida propia, de las demás personas y del resto de los seres vivos. Como vemos, si no ha tenido gran acierto al elegir la larga y rebuscada forma de denominar a la competencia científica, menos aún lo ha tenido al definirla como ¡una habilidad! Bastante mejor, aunque quizá demasiado compleja, es la definición que ofrece el programa PISA: Hace referencia a los conocimientos científicos de un individuo y al uso de ese conocimiento para identificar problemas, adquirir nuevos conocimientos, explicar fenómenos científicos y extraer conclusiones basadas en pruebas sobre cuestiones relacionadas con la ciencia. Asimismo, comporta la comprensión de los rasgos característicos de la ciencia, entendida como un método del conocimiento y la investigación humana, la percepción del modo en que la ciencia y la tecnología conforman nuestro entorno material, intelectual y cultural, y la disposición a implicarse en asuntos relacionados con la ciencia y con las ideas de la ciencia como un ciudadano reflexivo. (OCDE, 2006b) Más clarificador resulta, no obstante, el desarrollo que hace de esta competencia: A efectos de la evaluación PISA 2006, el concepto de competencia científica aplicado a un individuo concreto hace referencia a los siguientes aspectos: • El conocimiento científico y el uso que se hace de ese conocimiento para identificar cuestiones, adquirir nuevos conocimientos, explicar fenómenos científicos y extraer conclusiones basadas en pruebas sobre temas relacionados con las ciencias. • La comprensión de los rasgos característicos de la ciencia, entendida como una forma del conocimiento y la investigación humanos. • La conciencia [sic] de las formas en que la ciencia y la tecnología moldean nuestro entorno material, intelectual y cultural. • La disposición a implicarse en asuntos relacionados con la ciencia y a comprometerse con las ideas de la ciencia como un ciudadano reflexivo. (OCDE, 2006) Como puede verse, la noción de competencia científica enlaza con la de alfabetización científica, y lo hace tanto que resulta difícilmente diferenciable, por ejemplo, de la descripción de este último concepto que hace Bybee (1997): La alfabetización científica significa que una persona puede preguntar, hallar o dar respuesta a cuestiones que su curiosidad le plantea diariamente. Significa que una persona es capaz de describir, explicar y predecir fenómenos naturales. La alfabetización científica capacita para leer en la prensa artículos sobre ciencia y para participar en debates sociales sobre la validez de sus conclusiones. La alfabetización BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 59 10/03/11 8:55 60 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA científica implica que la persona puede identificar los temas científicos que determinan las decisiones políticas y expresar posiciones informadas científica y tecnológicamente. Un ciudadano científicamente alfabetizado debe ser capaz de valorar la calidad de la información científica basándose en la fuente de la que procede y en los métodos utilizados para generarla. La alfabetización científica también implica tener la capacidad de valorar los argumentos que se derivan de los hechos establecidos y llegar a conclusiones. De manera que si en la caracterización de Bybee sustituimos el término «alfabetización» por «competencia» sería suscrita por el programa PISA, por la Comisión Europea o por el MEC. Y si esto es así, resulta inevitable preguntarse ¿entonces, qué hay de novedoso en el concepto de competencia científica?, y ¿qué sentido tiene abandonar la denominación de alfabetización científica? A la primera cuestión podría responderse que, en el caso de la competencia científica (a diferencia de lo que ocurre con otras competencias básicas) las novedades son casi nulas y no existe ningún problema en continuar utilizando la noción de alfabetización científica, lo que, por otra parte, debería eliminar ciertas suspicacias acerca del concepto de competencia científica. Aun así, el uso del término «competencia» tiene algunas ventajas que conviene considerar: • Un debate que ha perseguido desde su nacimiento a los enfoques de alfabetización científica está relacionado con la acusación de que se trata de una orientación adecuada para la formación básica de aquellas personas que no van a seguir carreras científicas, pero inadecuada para las que sí pretenden hacerlas. Y aunque, como hemos visto, la formación científica básica más adecuada para todos coincide con la que resulta más conveniente para quienes seguirán opciones científicas, lo cierto es que esta acusación no es ajena al significado que evoca el término «alfabetización» que, probablemente, ha supuesto un lastre para la aplicación de currículos de alfabetización científica. Lastre que no afecta, al menos de momento, a la competencia científica. • Genera una imagen más clara de la continuidad formativa entre la educación común y la formación universitaria y profesional y, quizá por eso, resulta menos probable que se plantee un debate similar al que acabamos de aludir. • No viene sola, sino que llega arropada por una serie de competencias clave en las que se apoya y a las que apoya, de manera que su aplicación curricular no constituye una excepción. Circunstancia que, sin duda, la hace más factible y eficaz. • Su introducción no sólo es avalada por investigadores y expertos en didáctica de las Ciencias sino que viene impulsada por instituciones internacionales de tanto peso como la Comisión Europea y la OCDE. Es interesante dejar clara la estrecha conexión entre competencia y alfabetización científica, de una parte porque elimina la sensación de esnobismo que a veces se produce con la introducción de conceptos y términos no siempre justificados y, de otra, porque esto supone que el concepto de competencia científica recoge un buen número de trabajos que lo avalan y se beneficia de una larga trayectoria en la investigación de didáctica de las Ciencias. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 60 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 61 Dada la crítica que hemos realizado de las definiciones de competencia científica, quizá debamos proponer alguna alternativa. Así, en otro lugar la hemos definido como: Un conjunto integrado de capacidades para utilizar el conocimiento científico a fin de describir, explicar y predecir fenómenos naturales; para comprender los rasgos característicos de la ciencia; para formular e investigar problemas e hipótesis, así como para documentarse, argumentar y tomar decisiones personales y sociales sobre el mundo natural y los cambios que la actividad humana genera en él. (Pedrinaci y otros, en prensa) En cualquier caso, lo que resulta necesario es intentar caracterizarla seleccionando aquellas capacidades que deben desarrollarse prioritariamente para formar personas científicamente competentes (cuadro 2). Cuadro 2. Dimensiones y capacidades que integran la competencia científica DIMENSIÓN CAPACIDADES RELACIONADAS DE LA COMPETENCIA En relación con el conoci- Utilizar el conocimiento científico para describir, explicar y predecir fenómenos namiento de la ciencia. turales. Utilizar el conocimiento científico para analizar problemas y adoptar decisiones en contextos personales y sociales. En relación con la prác- Identificar cuestiones científicas, formular hipótesis y diseñar estrategias para tica de la ciencia. su contrastación. Buscar y seleccionar información relevante para el caso. Procesar la información. Recoger e interpretar datos cuantitativos y cualitativos. Leer e interpretar gráficas, hacer correlaciones y diferenciar entre correlación y causalidad. Construir argumentaciones consistentes y valorar la calidad de un dato. Alcanzar conclusiones fundadas en hechos, datos, observaciones o experiencias. Interesarse por conocer e indagar sobre cuestiones científicas y problemas socioambientales. En relación con la naturaleza de la ciencia y sus relaciones con la tecnología y la sociedad. Comprender los rasgos característicos de la ciencia y diferenciarla de la seudociencia. Valorar la calidad de una información científica en función de su procedencia y de los procedimientos utilizados para generarla. Entender cómo se elaboran los modelos y las teorías, cuál es su utilidad y por qué se modifican. Valorar la influencia social de los productos de la ciencia y la tecnología, y debatir sobre cuestiones científicas y tecnológicas de interés social. Responsabilizarse con la adopción de medidas que eviten el agotamiento de los recursos naturales o el deterioro ambiental y favorezcan un desarrollo sostenible. Fuente: Pedrinaci y otros (en prensa). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 61 10/03/11 8:55 62 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA En última instancia, lo que caracteriza a la competencia científica es la integración de las capacidades que figuran en el cuadro 2 (en página anterior), y es esa perspectiva articulada, no fragmentaria, la que ayuda a afrontar adecuadamente problemas científicos, ambientales o tecnológicos en situaciones de la vida cotidiana o laboral del individuo. Criterios de selección de contenidos Una de las ventajas del enfoque competencial es que dirige nuestra observación y sitúa en el centro de la enseñanza la consecución de aprendizajes funcionales y útiles. De este modo, proporciona buenos criterios para la selección de los contenidos básicos de la educación obligatoria y ayuda a definir estrategias de enseñanza adecuadas. En este terreno es en el que cabría esperar que hubiese más contribuciones, de manera que ayudase a reducir los sobresaturados currículos actuales, y a hacerlo en la dirección adecuada. ¿Cuáles son los criterios de selección de contenidos que mejor encajan en la perspectiva competencial? También en este terreno el programa PISA hace una interesante contribución. Quizá debamos comenzar aclarando que PISA no formula un currículo propiamente dicho, no es su función ni su objetivo, pero ha tenido que gestionar una situación de gran complejidad. En efecto, las evaluaciones internacionales de mayor prestigio, como el proyecto TIMSS y otras realizadas por la IEA, parten de un análisis detallado de los currículos de los países participantes y seleccionan para la evaluación los contenidos comunes a todos ellos, de lo contrario los resultados no serían comparables. Sin embargo, el número de países que participan en PISA (41 en 2003, 57 en 2006 y 66 en 2009) y la diversidad de sus currículos habrían limitado demasiado los conocimientos que podían ser objeto de evaluación. Dada esta situación, PISA modificó la estrategia habitual de las evaluaciones internacionales. Consideró que el currículo de la educación obligatoria debe ser un instrumento para proporcionar a los estudiantes aquellos saberes que mejor le ayudarán a desenvolverse en la vida futura. Si esto es así, y como sostiene Schleicher (2006), ningún país aceptaría que su propuesta educativa no se destina a procurar esa formación, al evaluador no debería importarle que la concreción curricular sea una u otra, sino que bastará con que se centre en la evaluación de esos saberes personal, laboral y socialmente útiles. Pero, ¿qué es importante que sepan, valoren y sean capaces de hacer los ciudadanos en situaciones que comportan cierto contenido científico? PISA llama la atención sobre la dificultad de ofrecer una respuesta. En cualquier caso, afirma que el principio por el que se guía su evaluación son las necesidades de las personas: (…) en su condición de ciudadano, ¿qué conocimiento es el más indicado para una persona? La respuesta a esta pregunta incluye sin duda los conceptos básicos de las disciplinas científicas, pero ese conocimiento ha de ser a su vez utilizado en los contextos que los individuos se encuentran en sus vidas. Por otra parte, resulta bastante normal que las personas se vean en situaciones que BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 62 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 63 requieren un cierto grado de conocimiento de la ciencia, entendida como un proceso que genera conocimiento y postula explicaciones del mundo natural. (OCDE, 2007, p. 20) PISA propone tres criterios de selección de contenidos: • Utilidad personal. • Responsabilidad social. • Valor intrínseco y extrínseco del conocimiento científico. Son unos criterios de selección excelentes, sólo modificaríamos algo el tercero para dejarlo en «el valor intrínseco del conocimiento científico», ya que el valor extrínseco de ese conocimiento es el derivado del interés personal que puede tener, y eso está recogido en el primer criterio, o el derivado de su utilidad social, y eso lo recoge el segundo criterio. Con todo, y aún armados de buenos criterios de selección, no resulta fácil hacer una propuesta de contenidos que sea proporcionada y útil; tampoco lo es eliminar la sensación de fragmentación que produce la lectura de los currículos habituales (Cañal, 2008). Así, para la evaluación de 2006, PISA seleccionó cuatro áreas de contenidos que «representan conocimientos importantes que necesitan los adultos para comprender el mundo natural y para encontrar sentido a experiencias dentro de un contexto personal, social y global». Las denominó sistemas físicos, sistemas vivos, sistemas terrestres y espaciales y sistemas tecnológicos. El cuadro 3 recoge las tres primeras áreas. Cuadro 3. Áreas de contenido de las ciencias en PISA 2006 SISTEMAS FÍSICOS • • • • • • Estructura de la materia (p. ej., modelo de partículas, enlaces). Propiedades de la materia (p. ej., cambios de estado, conductividad térmica y eléctrica). Cambios químicos de la materia (p. ej., reacciones, transferencia de energía, ácidos y bases). Movimientos y fuerzas (p. ej., velocidad, fricción). La energía y su transformación (p. ej., conservación, difusión, reacciones químicas). Interacciones entre energía y materia (p. ej., ondas de luz y radio, ondas de sonido y sísmicas). SISTEMAS VIVOS • Células (p. ej., estructuras y función, ADN, plantas y animales). • Humanos (p. ej., salud, nutrición, enfermedad, reproducción, subsistemas [como digestión, respiración, circulación, excreción y sus relaciones]). • Poblaciones (p. ej., especies, evolución, biodiversidad, variación genética). • Ecosistemas (p. ej., cadenas tróficas, materia y flujo de energía). • Biosfera (p. ej., servicios al ecosistema, sostenibilidad). SISTEMAS TERRESTRES Y ESPACIALES • Estructuras de los sistemas terrestres (p. ej., litosfera, atmósfera, hidrosfera). • La energía en los sistemas terrestres (p. ej., fuentes, clima global). • El cambio en los sistemas terrestres (p. ej., tectónica de placas, ciclos geoquímicos, fuerzas constructivas y destructivas). • La historia de la Tierra (p. ej., fósiles, origen y evolución). • La Tierra en el espacio (p. ej., gravedad, sistemas solares). Fuente: OCDE (2008). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 63 10/03/11 8:55 64 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Hacer un tratamiento contextualizado Dos de las críticas que el Informe Rocard hace a los currículos de Ciencias en los países europeos son, como hemos señalado, que se centran en la ciencia del siglo XIX y la tratan de manera muy abstracta. No creemos que sea un error dar entrada a la ciencia del siglo XIX, es más, creemos que el error sería no hacerlo, ¿cómo van a construirse modelos de interpretación del mundo y de los procesos que en él ocurren, por básicos que sean, sin unas nociones de darwinismo o de la dinámica newtoniana? Diferente es que no se aborde otra ciencia más que esa. Una teoría del siglo XXI puede resultar a un estudiante más lejana o ajena (y más compleja) que otra del XIX. El problema no reside en la fecha de nacimiento del saber que se está presentando, sino en el modo en que se hace esa presentación y en la relación que se establece con el tratamiento de una cuestión que el alumnado pueda considerar cercana. Si una teoría (concepto, ley, principio o modelo), sea del siglo que sea, mantiene cierta área de vigencia, es útil para tratar la cuestión que estamos trabajando y puede formularse en unos términos comprensibles para ese alumnado, qué sentido tiene mirarle el «carnet de identidad». Sin embargo, sí que consideramos un error tan grave como frecuente que se haga una presentación abstracta del conocimiento científico. Las teorías son, por definición, abstracciones, pero que lo sean no significa que deban ser presentadas sin relación con problemas actuales ni con aquellos para cuya solución se generaron. Los epistemólogos suelen recordarnos que, como hace ya más de 70 años decía Bachelard (1938), toda teoría ha sido creada para dar respuesta a un problema (o a muchos), para situarlos y para ayudar a entenderlos. Ocurre que con demasiada frecuencia las teorías son estudiadas desconectadas de los problemas a los que pretenden responder. Por eso no debería extrañarnos que los estudiantes pregunten tantas veces, ¿y esto para qué sirve? Una de las conclusiones del Informe Rocard, comentadas antes, que evidencian de manera más clara la necesidad de un profundo cambio curricular es que «los estudiantes perciben la educación científica como irrelevante y difícil». Solemos asumir que las ciencias son difíciles (no entraré aquí a argumentar contra esta idea tan extendida) pero, ¿cómo puede alguien considerarlas irrelevantes?, y sobre todo, ¿cómo puede hacerlo alguien que está realizando un curso de Ciencias? Y, sin embargo, esto es lo que parecen pensar no pocos estudiantes de educación secundaria. A nuestro juicio, la percepción de irrelevancia de la ciencia que poseen muchos estudiantes está relacionada, en buena medida, con ese tratamiento descontextualizado de las teorías. Contextualizar la ciencia es, como señala Caamaño (2005), relacionarla con la vida cotidiana de los estudiantes y mostrar el interés que puede tener para su futuro, tanto desde la perspectiva personal, como profesional y social. Osborne BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 64 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 65 (2006) recoge el comentario de un alumno (brillante, se supone) para quien «el problema de la asignatura de Ciencias es que ofrece respuestas poco interesantes a preguntas que nunca nos hemos planteado». Hay dos formas básicas de contextualizar la ciencia (Caamaño, 2005): en una de ellas el punto de partida es la teoría (o concepto, ley, principio, o modelo) y tras abordarla, se utiliza para explicar procesos y fenómenos naturales más o menos cercanos; en la otra, se parte del problema o situación que requiere un tratamiento o resolución y se recurre a la teoría en el momento y en la medida en que resulta necesario para resolverlo. Por ejemplo, podemos trabajar la teoría de la tectónica de placas, los datos y observaciones en los que se basa, sintetizar sus ideas fundamentales y proponer un modelo que ayude a entender la dinámica terrestre y, a partir de ahí, analizar por qué se produjo en Sumatra el terremoto de 9,1 grados en la escala Richter que generó el tsunami de la navidad de 2004. O, alternativamente, podemos partir del estudio de aquel tsunami, plantearnos si fue inevitable que murieran 270.000 personas y preguntarnos si puede producirse en mi ciudad un terremoto de esa magnitud. Estas cuestiones invitarán a analizar un mapa con la distribución mundial de los terremotos y comprobar que no es aleatoria, a mostrar cómo la teoría de la tectónica de placas justifica esa distribución y explica cómo se produjo aquel seísmo, por qué ocurrió y por qué no puede producirse aquí. No hay razón para desestimar ninguna de las dos estrategias, y probablemente ambas son necesarias, porque hay contenidos científicos básicos que no se dejan atrapar fácilmente si nuestro punto de partida ha sido un problema real de interés social. Quizá por eso, Millar y Osborne (1998) o Burden (2005) defienden la conveniencia de diferenciar dos tipos de materias científicas en la educación obligatoria, unas comunes destinadas a la alfabetización científica y otra (u otras) optativa/s destinada/s a quienes quieren seguir estudios científicos posteriores. De cualquier modo, en ambos casos es imprescindible establecer relaciones entre el contenido científico y la realidad. Asumido eso, entendemos que partir de problemas reales (por ejemplo, ¿por qué tengo fiebre?, ¿cuántos residuos generamos?, o ¿cuánto durará el petróleo?) o de acontecimientos reales con impacto social (por ejemplo, el terremoto de Haití de enero de 2010, la pandemia de gripe A de 2009, o las inundaciones catastróficas del pasado otoño), no sólo proporciona un objeto de estudio susceptible de concitar el interés del alumnado, sino que permite disponer de un contexto adecuado para formular preguntas y para comprobar cómo hay teorías científicas que ayudan a situar estas preguntas, a reformularlas y a hallar respuestas. De este modo la realidad se convierte en el punto de arranque y de destino de nuestra estrategia de enseñanza y el conocimiento científico adquiere un papel más funcional y más cercano al sentido con el que fue creado (Pedrinaci, 2006). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 65 10/03/11 8:55 66 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Pero hacer un tratamiento contextualizado de la ciencia no sólo ayuda a otorgarle significado a las teorías y valorar su utilidad, sino que es, probablemente, el mejor camino para facilitar la transferencia de un saber desde una situación a otra. Uno de los problemas que ha evidenciado la evaluación PISA es la dificultad que tienen muchos estudiantes para activar los conocimientos que poseen y utilizarlos en la resolución de tareas diversas. La perspectiva competencial pretende afrontar este problema y subraya la importancia del contexto en el que se produce el aprendizaje, la conveniencia de que el contexto de aprendizaje sea tan similar al de su uso posterior como resulte posible, y la necesidad de trabajar los saberes básicos en diversos contextos como forma de facilitar la generalización de su uso. Tomar la competencia científica (y su relación con las demás competencias básicas) como elemento de partida puede tener efectos muy positivos: • Ayuda a seleccionar el currículo. • Sitúa en el centro de la enseñanza la consecución de aprendizajes funcionales y útiles personal, laboral y socialmente. • Sugiere contextos de aprendizaje más relacionados con las situaciones de uso del conocimiento. • Favorece el uso de metodologías más participativas. • Orienta la elaboración de criterios de evaluación de manera que dejen de centrarse en constatar si el estudiante sabe reproducir lo que se le ha enseñado para preocuparse por comprobar qué sabe hacer con lo que ha aprendido. Desafortunadamente, como se analiza en el primer volumen de esta serie, no es esto lo que se ha hecho en la última reforma educativa española. En todo caso, aunque el currículo oficial no responda a la perspectiva competencial o a la alfabetización científica, que sería deseable, no debemos olvidar que, mientras que la normativa oficial determina los objetivos, contenidos y criterios de evaluación, es el profesorado quien decide sobre los objetos de estudio que se abordarán o la forma en que se hará, y nada impide que eso se haga de manera que procure un desarrollo de la competencia científica. Porque, en definitiva, el currículo obligatorio prescribe qué ciencia enseñar, pero la decisión acerca de cómo hacerlo la adopta cada profesor al elegir los objetos de estudio que dan sentido a los contenidos curriculares, los relacionan y los priorizan, así como al concretar el modo en que los trabajará en el aula. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 66 10/03/11 8:55 ¿QUÉ CIENCIA ENSEÑAR? ENTRE EL CURRÍCULO Y LA PROGRAMACIÓN DEL AULA 67 ACTIVIDADES Actividad 1 Analisis del potencial didáctico de «La pandemia de gripe A de 2009» Se trata de analizar las posibilidades de este objeto de estudio, estableciendo la relación potencial que guarda con: • Los objetivos. • Los contenidos curriculares de la asignatura de Biología de segundo de bachillerato. En este sentido, ¿cuáles podrían ser las principales preguntas que abordar por el alumnado al trabajar sobre este objeto de estudio? Esta actividad puede ayudarte a comprender la diferencia entre las prescripciones curriculares de objetivos y contenidos, y la selección de objetos de estudio que puede/debe realizar el profesorado para plantear en su aula los contextos de enseñanza y aprendizaje. Actividad 2 ¿Por qué se valoran más unos fines de la enseñanza-aprendizaje que otros? En este capítulo (véase lista en p. 56) se presenta un cuestionario sobre finalidades del aprendizaje científico y el orden de importancia que señalan los profesores entrevistados al respecto, en un estudio de Neus Sanmartí (2002). Reflexiona sobre estos resultados y ensaya interpretarlos, indicando las causas que pueden explicarlos. Conviene no centrarse en una única explicación, sino en explorar otras posibilidades y los argumentos que apoyan una u otra explicación. Para completar la información puedes consultar: • SANMARTÍ, N. (2002). Didáctica de las ciencias en la educación secundaria. Madrid: Síntesis. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 67 10/03/11 8:55 68 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BACHELARD, G. (1938). La formation de l’esprit scientifique. París: Vrin. [Traducción en español: La formación del espíritu científico, 1983. México: Siglo XXI.] BYBEE, R. (1997). Towards an understanding of scientific literacy. En W. Graeber, y C. 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LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS CONTENIDO DE CAPÍTULO • • • • Más allá del cambio conceptual: ciencia escolar y aprendizaje de modelos Las actividades prácticas en el proceso de modelización El lenguaje verbal y el proceso de modelización El lenguaje visual y el proceso de modelización Rosa Pujol Universidad Autónoma de Barcelona Conxita Márquez Universidad Autónoma de Barcelona Más allá del cambio conceptual: ciencia escolar y aprendizaje de modelos Johnson-Laird (1983) denominó modelo mental a toda representación interna de algún hecho o fenómeno del mundo externo. Los modelos mentales constituyen representaciones construidas en la mente de cada persona para representar hechos, fenómenos o partes de los mismos que les permiten explicarlos, hacerse preguntas y previsiones. Están limitados por la propia experiencia, por el conocimiento previo de cada individuo, así como por su propio sistema de procesamiento de la información. Son dinámicos y cambian en la medida que la persona interactúa con los hechos o fenómenos y les encuentra una funcionalidad. Asimismo, los modelos mentales son de naturaleza privada y en consecuencia inaccesible. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 71 10/03/11 8:55 72 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Si se quieren conocer es necesario inferirlos a partir de su expresión mediante algún sistema de representación. La comunicación de las representaciones internas o modelos mentales es lo que se ha denominado modelos expresados (Gilbert, 1993). En la década de 1980 distintos trabajos (Driver y Easley, 1978; Viennot, 1979), pusieron de manifiesto las dificultades de los estudiantes para comprender los conceptos científicos más básicos. Esto dio lugar a una potente línea de investigación sobre las denominadas ideas previas de los estudiantes (Driver y otros, 1989). Dado su alejamiento de las ideas de la ciencia también se denominaron ideas alternativas, concepciones alternativas, concepciones erróneas, preconcepciones, errores conceptuales (misconceptions), etc. Numerosos estudios mostraron su carácter general, su dependencia cultural, su persistencia, su resistencia al cambio y, en algunos casos, se manifestó su paralelismo con las ideas de la historia de la ciencia. La consideración de que las ideas previas respondían a las vivencias personales y a la escolarización del alumnado comportó considerarlas un punto de partida imprescindible en el planteamiento de nuevos aprendizajes, así como en la selección y organización de nuevos contenidos (Gilbert y otros,1982). Con ello se abrió un importante campo de investigación centrado en analizar su modificación para acercarlas a las ideas científicas, un concepto que se denominó cambio conceptual (Posner y otros, 1982). Dichos autores expusieron que para que se produjese el cambio conceptual era necesario estar insatisfecho con las propias ideas, ver la plausibilidad de los nuevos conceptos y su utilidad para comprender el problema planteado. En base a ello, Driver (1988) propuso uno de los modelos de enseñanza de las ciencias más conocido en el que la secuencia de actividades de aprendizaje incluye actividades de orientación con finalidad motivadora, actividades de explicitación con el objetivo de que los estudiantes expongan y clarifiquen las propias, actividades de estructuración o introducción de nuevas ideas, y actividades de aplicación o revisión para comparar las adquiridas con las iniciales. Para Duit y Treagust (2003) el cambio conceptual se caracteriza por ser un proceso, largo, complejo y no lineal, que conlleva avances y regresiones, y que está fuertemente determinado por cuestiones emocionales y sociales. Estudios posteriores han puesto de manifiesto que adolece de otras dimensiones importantes del aprendizaje como la procedimental (o metodológica o epistemológica) y la axiológica (o actitudinal). Actualmente, se entiende que la comprensión del conocimiento científico no puede basarse en la comprensión aislada de conceptos ni plantearse aislada de los contextos sociales, ambientales y tecnológicos en que aparecen. El aprendizaje de las ciencias responde a un proceso gradual de reconstrucción de las estructuras conceptuales de los estudiantes, y debe poner el acento tanto en los aspectos racionales como en los afectivos y sociocognitivos. La comunidad científica cuando construye conocimiento científico explicita, razona y comparte las representaciones internas de sus miembros, diseñando representaciones externas BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 72 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 73 acordes con el conocimiento científico del momento (Giere, 1999; Gilbert, 1993). Se denominan modelos conceptuales y responden a representaciones simplificadas de la realidad que centran la atención en unos aspectos específicos para intentar responder a una pregunta concreta planteada previamente, formular nuevas preguntas que, para ser respondidas, pueden generar nuevos modelos conceptuales. Mediante dichos modelos, la comunidad científica puede simplificar fenómenos complejos, visualizar entidades abstractas, apoyar interpretaciones de resultados experimentales, elaborar nuevas explicaciones y proponer previsiones. Los modelos creados por la ciencia responden a una actitud, a una forma concreta de situarse frente a los fenómenos, que se manifiesta mediante un tipo característico de preguntas, experiencias y explicaciones, que generan una construcción y reconstrucción continuadas del conocimiento científico. En dicho quehacer el pensamiento orienta la actividad y la explicación de sus resultados, y éstos vuelven a reorganizar el pensamiento para reorientar a su vez la experiencia y la explicación. Es por ello que el «pensar», el «hacer» y el «comunicar», constituyen tres procesos indisociables de la actividad científica en la creación de modelos conceptuales que expliquen el mundo físico y natural. Desde un enfoque cognitivo de la ciencia, autores como Giere (1999) y Nersessian (1992), entienden que una de las finalidades de la enseñanza de las ciencias es la construcción de modelos científicos escolares por parte del alumnado. Al igual que la ciencia, para explicar los eventos y fenómenos del mundo natural, opera con modelos conceptuales, en el aula pueden construirse modelos teóricos que tengan sentido para los estudiantes y les posibilite comprender el mundo haciendo, pensando, comunicando e integrando valores y maneras de intervenir en la realidad. La ciencia se convierte en una actividad que también puede ser realizada en un contexto escolar. Es lo que se denomina ciencia escolar (Izquierdo y otros, 1999; Adúriz-Bravo, 2001). Los modelos de ciencia escolar que se pretende construir con el alumnado no son una simplificación de los modelos de la ciencia erudita para ponerlos a su alcance. Constituyen una construcción nueva y compleja que depende de muchas variables como son la edad e interés del alumnado y sus antecedentes, las finalidades de la enseñanza, la potencialidad explicativa del modelo objeto de aprendizaje, la relevancia social de los fenómenos por explicar, las condiciones socioculturales de la comunidad donde se ubica la escuela y los recursos de que se dispone (Sanmartí y Sardà, 2007). Trabajar con el alumnado desde esta perspectiva implica ayudarle a construir, usar, evaluar y revisar sus modelos (Schwarz y otros, 2009); y para ello la actividad en el aula debe tener presente diversos aspectos. En primer lugar, la importancia de crear contextos con significatividad científica, social y personal; unos contextos que deben posibilitar al alumnado partir de una situación común que favorezca que todos puedan hablar sabiendo de lo que hablan. Asimismo, es esencial que la actividad del aula posibilite al alumnado establecer un triple diálogo; un diálogo con el fenómeno que les permita hacerse preguntas, un diálogo individual sobre el fenómeno que les ayude a construir respuestas personales y, finalmente, un diálogo con los BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 73 10/03/11 8:55 74 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA otros sobre el fenómeno que les permita explicitar y contrastar las preguntas y las respuestas, así como, reformularlas o formular otras nuevas. Por otro lado, las actividades del aula, también deben tener presente la importancia de promover un ambiente de interacción entre alumnado, y entre alumnado y profesorado, que facilite el intercambio, el contraste y la evaluación de las explicaciones que se van generando. Para concluir, en el proceso de construcción de la ciencia escolar debe darse importancia a los procesos de autorregulación con la finalidad de que los estudiantes tomen conciencia del aprendizaje que están realizando, reconozcan sus errores y mejoras, así como los pasos a seguir para avanzar en el proceso de aprendizaje. Es, por tanto, una perspectiva del aprendizaje de las ciencias que también se fundamenta en las teorías socioconstructivistas del aprendizaje (Coll, 1990). En el marco de la ciencia y también de la actividad científica escolar el lenguaje permite la emergencia de nuevas explicaciones, dar nombre a las relaciones observadas y a las nuevas entidades que las justifican y es por eso por lo que constituye una herramienta para reconstruir la manera de mirar los fenómenos de mundo (Izquierdo, Sanmartí, 2003). En el aula, el lenguaje permite relacionar el «pensar» con el «hacer» y con el «sentir» de modo que todo aquello que se habla, se hace, se piensa o se siente debe de estar relacionado y ha de tener sentido. Acercar las distintas maneras de ver los hechos, en la medida en que se comparan semejanzas y diferencias, resaltan contradicciones, analizan causas y efectos que actúan sobre los mismos, requiere una interacción continuada entre todos los agentes del aula y resulta clave para que el alumnado vaya reelaborando sus propias representaciones. En este proceso de modelización los trabajos prácticos, las preguntas y conversaciones generadas en el aula, el uso del lenguaje gráfico y las representaciones tridimensionales pueden ser herramientas de gran ayuda. Los trabajos prácticos tienen un papel relevante en el proceso de modelización que debe darse en las aulas puesto que posibilitan al alumnado establecer vínculos entre el dominio de los hechos observables y el dominio de las ideas. La actividad científica está guiada por la finalidad de explicar la realidad, de entender cómo y porqué sucede algo para poder luego utilizar este conocimiento en la transformación de dicha realidad. De igual modo, la actividad científica escolar sólo puede estar guiada por este tipo de objetivos, dado que el objetivo de aprendizaje no es «saber qué es una célula» o «saber la teoría de la tectónica de placas», sino saber explicar fenómenos del entorno con dichos modelos. Las preguntas y las predicciones sobre los fenómenos naturales que el alumnado puede hacer en cada nivel educativo son sin duda diferentes que las de la comunidad científica pero también generan conocimiento en el proceso de observar, experimentar, hablar y escribir dado que transforman el pensamiento al comunicarlo. Construir modelos científicos en el aula conlleva animar al alumnado a plantearse preguntas que permitan enfocar aspectos BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 74 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 75 nuevos de la realidad, incorporar nuevas variables y promocionar así el desarrollo de un pensamiento más complejo. A través de la identificación y la selección de preguntas, el profesorado podrá iniciar procesos de construcción de modelos que aporten elementos para cambiar la visión de los fenómenos del mundo. Durante muchos años el lenguaje visual ha tenido, en general, una función subsidiaria y ha sido considerado un recurso de apoyo y soporte a la información comunicada verbalmente. Sin embargo, constituye una herramienta muy interesante en el proceso de reestructuración de los modelos de partida del alumnado sobre el mundo biológico y geológico. Dadas sus características ayuda a concretar ideas difíciles de explicitar verbalmente, obliga a tomar decisiones sobre como representar elementos, relaciones y dinámicas. De entre sus distintos tipos de concreción los dibujos, los diagramas y las maquetas pueden ser excelentes «intermediarios» entre aquello que se observa o se piensa de manera cotidiana y la interpretación o explicación teórica (Buckley, 2000; Galagowsky y Adúriz, 2001). Las actividades prácticas en el proceso de modelización El planteamiento de actividades prácticas resulta esencial en el proceso de construcción de conocimiento científico escolar dado que éstas posibilitan crear contextos iniciales significativos, transformar los hechos en hechos científicos escolares, pasar de los hechos a los modelos y de éstos a los hechos. Las actividades prácticas facilitan la creación de un contexto significativo y común a todo el alumnado que posibilita concretar que es lo que se quiere llegar a saber y tomar consciencia de la importancia de las actividades posteriores que van a realizarse. Este primer momento, para el alumnado será tan sólo una representación inicial de los objetivos, dado que cada nueva observación y cada nuevo intercambio de puntos de vista conllevará cambios en su planteamiento, sin embargo el contexto de partida será un referente inicial común. Así por ejemplo, obtener cristales de distintos tamaños a partir de enfriar una disolución en distintas condiciones, deformar materiales al aplicar esfuerzos de comprensión y de tensión, transformar barro en cerámica…, son observaciones que pueden llevar a que el alumnado se plantee qué tienen en común y cómo se explican, y puede ser el punto de partida en la construcción del modelo de cambio geológico. Otro aspecto relevante de las actividades prácticas en el proceso de modelización es que permiten transformar los hechos en hechos científicos escolares (Izquierdo y otros, 1999). Así por ejemplo, todos los alumnos saben que tienen cierto parecido con alguno de sus parientes, pero sólo cuando este hecho conocido es analizado sistemáticamente (diferenciando caracteres, analizando cuáles se repiten y cuáles no, en qué proporción, etc.) se transforma en un hecho científico escolar. Con ello es posible ir diferenciando entre una BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 75 10/03/11 8:55 76 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA observación entendida como una captación de datos sensoriales y una observación científica entendida como la percepción de objetos, situaciones, relaciones, estado de las cosas, etc. relacionadas con un modelo. No se puede esperar del alumnado novel que «observe» una célula en el microscopio y reconozca sus partes, porque tan sólo verá manchas, formas geométricas, etc. Para «ver» el núcleo, las membranas, y distinguir entre células vegetales y de origen animal, es necesaria una representación del concepto de célula como un sistema en el que interrelacionan partes distintas que tienen funciones específicas. Centrar la observación en lo que se come, se respira y en la reproducción, para explicar cómo lo hace el cuerpo humano, posibilita empezar a imaginar qué hay dentro de una célula y relacionar la imaginación –de hecho, las representaciones–, con lo que se observa en el microscopio. El contraste entre formas de ver y de representar es lo que permite la evolución del modelo célula en el alumnado. Las actividades prácticas también posibilitan pasar de los hechos a los modelos y viceversa. A partir de la observación, en función de las propias representaciones y muchas veces a través de procesos de pensamiento de tipo analógico, cualquier persona es capaz de imaginar y generar representaciones sobre un nuevo fenómeno. Para ello, el profesorado, debe ayudar a conectar el mundo de las experiencias e ideas de los alumnos con el mundo de las ideas construidas a lo largo de la historia de la ciencia, siendo clave la selección de una experiencia paradigmática o significativa a partir de la cual empezar a pensar. No se trata tanto de hacer experiencias, como de realizar una que sea suficientemente potente para que, a partir de ella, se puedan ir interrelacionando ideas y otros fenómenos. Por ello, contra lo que muchas veces se piensa, las prácticas son mucho más importantes realizarlas al principio del proceso de aprendizaje que al final. La experiencia de enmohecer un trozo de pan es un ejemplo de experiencia significativa en el aprendizaje del modelo de ser vivo. Supóngase que la atención se ha centrado en las relaciones entre el ser vivo y el medio, y se discute acerca de la causa del enmohecimiento. Algunos alumnos explicitan que la luz es un factor determinante, y justifican que los mohos son muy pequeños y con el calor que proporciona la luz se van haciendo cada vez más grandes hasta que finalmente son visibles; otros consideran que los mohos siempre están en el pan, pero si están en la luz muchos días su color cambia y entonces pueden verse; hay algunos que verbalizan que sin luz también salen mohos, puesto que a veces se enmohece el pan dentro de una bolsa. Lo interesante de la experiencia es la diversidad de formas de representar la realidad que genera puesto que ello va a favorecer una construcción colectiva sobre las condiciones del medio y la vida de los seres vivos. De las distintas representaciones expresadas por el alumnado, el profesorado privilegia las que le parecen más interesantes en relación con las teorías científicas de referencia. Siguiendo con el ejemplo, empezará a hacer preguntas sobre las contradicciones surgidas BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 76 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 77 en torno, por ejemplo, a la variable luz («¿cómo puede ser que X afirme que la luz ha permitido el desarrollo de mohos puesto que les ha dado calor, y que Y afirme que su pan ha enmohecido estando cerrado dentro de una bolsa sin luz?»). También deberá resaltar todas las otras variables que intervienen en el proceso y las contradicciones que pueden haber surgido en relación a ellas. Es decir, promoverá que los alumnos contemplen el fenómeno desde determinados puntos de vista e identifiquen evidencias que apoyen la argumentación. Sin embargo, para avanzar en la construcción del conocimiento no son suficientes los conflictos observacionales. Es necesario discutir sobre las representaciones, aunque la experiencia continúa siendo el referente sobre el que se habla. Por ello, es imprescindible plantear nuevas experiencias que ayuden a la evolución de las representaciones: un cambio en la situación inicial, una observación más sistemática, la aplicación a situaciones distintas… Siguiendo con el ejemplo, será necesario plantear nuevas experiencias para determinar si la variable luz es o no importante en el desarrollo de los mohos. ¿Cómo podríamos diseñar una experiencia que nos diera datos para decidir si la luz es o no una variable importante?, ¿qué cosas deberían ser iguales y que cosas deberían cambiar para que los resultados fueran fiables? La propuesta de imaginar los mohos desde otro nivel de observación, dibujar los mohos observados con las lupas y la discusión sobre las ventajas de cada tipo de representación en relación con su coherencia respecto a lo que se observa permitirá relacionar las condiciones del medio con la función de reproducción: Para que la observación científica sirva de algo ha de ser a favor o en contra de alguna tesis: la razón de ser del observar no reside meramente en recoger y acumular observaciones, sino en buscar y sacar a la luz cierto orden existente en los hechos; y de ahí que lo «observable» siga en su desplazamiento a los intereses y finalidades de la indagación. (Wartofsky, 1976) Asimismo, será necesario promover la reflexión metacognitiva, ayudando a reconocer qué se está aprendiendo y cómo, es decir, cómo se van relacionando las observaciones con las ideas y qué características tienen éstas. Han de haber momentos de recapitulación, en los que los alumnos han de poder autoevaluarse. Tomar conciencia de que se aprende es la mayor fuente de motivación para continuar aprendiendo. El lenguaje verbal y el proceso de modelización Para Pickett y otros (1994) las preguntas son fundamentales para la ciencia, puesto que surgen del diálogo entre los datos que aportan los fenómenos observables y la teoría, permitiendo explicarla, revisarla o cambiarla. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 77 10/03/11 8:55 78 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA En el proceso de reconstrucción de los modelos expresados por el alumnado es importante el papel de las preguntas como mediadoras entre las observaciones de los fenómenos y las teorías que permiten explicarlos. Desde esta perspectiva, las preguntas en el aula no pueden improvisarse. De ellas depende que el alumnado active de manera creativa e inédita sus conocimientos para elaborar respuestas productivas que le posibiliten ir modelizando el objeto de estudio. Una buena pregunta es el primer paso hacia una buena respuesta, de manera que está pues asociada a una inquietud, una curiosidad, una cuestión o un problema que requiere una solución. Una buena pregunta es estimulante e invita a hacer una nueva observación, un nuevo experimento, una nueva comprobación o una búsqueda de información. Una buena pregunta conduce a establecer relaciones entre lo que es conocido y la cuestión que se plantea. En realidad, puede decirse que una buena pregunta promueve que el alumnado no se limite a «reproducir» una respuesta, sino que mire, piense y actúe para «construir» una buena respuesta. En anteriores estudios (Márquez y otros, 2003) se ha demostrado que para plantear o diseñar preguntas productivas hay que tener en cuenta aspectos como el contexto de la pregunta, el nivel en el que se plantea dentro de una escala o los modelos científicos a los que hace referencia. Algo que conlleva la necesaria coherencia entre la forma de la pregunta y el objetivo que se pretende. El análisis de preguntas que se formulan en el aula puede hacerse desde distintas perspectivas. Una de ellas es a partir de la propuesta de Pickett y otros (1994) sobre los procesos que intervienen en el estudio de los fenómenos naturales y de su explicación científica. En este proceso, en primer lugar, intervienen la observación y la descripción del fenómeno, que permiten reconocer sus componentes y su estructura. En segundo lugar, se establecen diferentes tipos de relaciones causales entre los componentes del fenómeno observado. Para confirmar estas posibles relaciones se realizan comprobaciones, es decir, se buscan evidencias, mediante el análisis experimental, el análisis de datos, etc. El establecimiento de las diferentes relaciones causales y su comprobación permiten llegar a la generalización, o a la elaboración de una explicación o teoría. Esta generalización deberá servir para predecir e hipotetizar sobre nuevos fenómenos; también debería poder aplicarse en la gestión y formulación de opiniones argumentadas. En un estudio realizado por Roca (2008), se muestra cómo muchas de las preguntas formuladas en el proceso de enseñanza-aprendizaje están centradas en la descripción, es decir, en los componentes y la estructura del fenómeno que es objeto de estudio («¿cómo?», «¿dónde?», «¿cuáles?», «¿cuántos?», «¿qué pasa?», «¿cómo pasa?», etc.). De igual modo son frecuentes las preguntas que plantean las relaciones causa-efecto, es decir, que buscan el establecimiento de las relaciones causales implicadas («¿por qué?», «¿cuál es la causa de?», «¿cómo te explicas que…?», etc.). Asimismo, también es habitual que se formulen preguntas que requieren de la generalización o el enunciado de la teoría («¿qué es?», «¿qué diferencia hay?», «¿por qué, según la teoría X?», etc.). Junto a ello, son pocas las preguntas BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 78 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 79 sobre pruebas o evidencias que han permitido llegar a una idea y resulta poco frecuente que se formulen cuestiones del tipo: «¿cómo se puede saber?», «¿cómo se puede demostrar…?». También escasean las preguntas que demandan hacer una predicción («¿qué consecuencias tiene…?», «¿qué pasaría si…?»), es decir, aquellas que precisarían de una respuesta en la que es necesario el uso del condicional, o las que plantean actuaciones ante una determinada situación problemática y requieren la formulación de propuestas de acción, opiniones o valoraciones justificadas («¿qué se puede hacer?», «¿cómo se puede resolver?», etc.). La ciencia actual ha dejado atrás una retórica determinista que describía los fenómenos en términos mecánicos, poniendo énfasis en sus partes y mecanismos. La ciencia de hoy pone énfasis en la perspectiva dinámica, entiende que el resultado de los cambios no siempre puede predeterminarse, que muchos de ellos son abiertos y que no es posible precisar con exactitud todas las variables de los fenómenos después del cambio, a partir de su valor antes del cambio. Desde esta perspectiva, las preguntas que se generan en el aula deben contemplar la descripción de los fenómenos y centrar el énfasis en sus elementos, estructuras, interacciones, cambios y regulaciones, aunque junto a ello no se puede olvidar la importancia de las preguntas orientadas a la interpretación de dichas estructuras y procesos. En las clase de ciencias las preguntas pueden guiar una conversación de manera que ésta ayude a la modelización. El inicio de la conversación debe estar marcado por un elemento que la desencadene y facilite la explicitación de las representaciones del alumnado. Por ejemplo, para trabajar la diversidad de los seres vivos, planificar una visita al zoológico puede estar indicado para crear un contexto motivador y significativo que lo haga posible. Un contexto generador de una conversación posterior en la que inicialmente deben hacerse preguntas de tipo general motivadoras, orientadoras y personalizadas: ¿Qué os ha llamado más la atención de los animales que habéis visto?, ¿todos los animales se movían de igual modo?, ¿en qué os habéis fijado más al observar los cuerpos de los animales?, ¿qué cosas no habéis podido ver y os hubiese gustado ver?, etc. Es un inicio que posibilita al profesorado comenzar a representarse algunas de las ideas del alumnado en relación a los seres vivos: Cuando llegamos a las focas estaban todas revueltas porque les habían tirado un cubo de pescado; los monos estaban en celo, se les veía el pirulí y perseguían a las hembras; las cebras se acercaban a la gente para que les dieran comida; los pobres tigres no tenían espacio para moverse y estaban aislados, mientras que los leones estaban todos juntos; me hubiese gustado ver un parto de un delfín; había cotorras muy grandes que cantaban, las que casi no tenían cresta no cantaban; era increíble ver cómo eran de finas las patas de las gacelas... Lo ejemplificado constituye una situación de partida necesaria pero no suficiente. Una situación en la que el profesorado debe tener presente el modelo científico de diversidad de los BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 79 10/03/11 8:55 80 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA seres vivos, con la finalidad de establecer relaciones entre las ideas expresadas por el alumnado y dicho modelo, para ordenarlas, clasificarlas y decidir cuáles de ellas pueden servir de anclaje en la continuación de la conversación. Si lo que se pretende es trabajar aspectos relacionados con la diversidad en la nutrición será importante enlazar con respuestas del tipo «cuando llegamos a las focas estaban todas revueltas porque les habían tirado un cubo de pescado». Si se persigue enlazar con aspectos relacionados con la diversidad en la función de relación, el enlace serán respuestas del tipo «era increíble ver cómo eran de finas las patas de las gacelas». Si se busca profundizar en la diversidad respeto a la reproducción, entonces deberán tomarse respuestas del tipo «había cotorras muy grandes que cantaban, las que casi no tenían cresta no cantaban». Se trata de escoger aquellas expresiones contextualizadas y significativas para el alumnado, con objeto de enlazarlas con los aspectos del modelo científico que en aquel momento se pretende profundizar, dejando de lado las demás aspectos verbalizados. El avance de una conversación, facilitadora de la modelización, debe caracterizarse por la creación de conflicto y duda en las representaciones expresadas por el alumnado. Debe estar contextualizada con el punto de partida que es el que todos tienen presente y alrededor del cual se ha creado la interacción (en el ejemplo tomado, la visita al zoológico). Siguiendo con dicho ejemplo, si se quiere profundizar en la diversidad con relación a la reproducción de los seres vivos, habrá que partir de verbalizaciones del tipo «los monos estaban en celo, se les veía el pirulí y perseguían a las hembras» o «había cotorras muy grandes que cantaban; las que casi no tenían cresta no cantaban», para generar, en este caso, dudas sobre las diferencias entre machos y hembras como un aspecto inicial importante de diversidad asociada a la reproducción. En este avance, preguntas formuladas anteriormente («¿en qué os habéis fijado más al observar los cuerpos de los animales?»), y sus correspondientes verbalizaciones deben ser sustituidas por otras que generen confrontación entre las distintas maneras de observar, por ejemplo «¿cómo podrías saber si eran hembras o machos?». La conversación mantendrá su utilidad modelizadora si avanza hacia la profundización de un aspecto específico del modelo. Para ello será necesario generar nuevas preguntas, en este caso de tipo directo, más acotadas y cada vez más focalizadas. Ahora ya no será adecuado formular «¿cómo podrías saber si eran hembras o machos?», sino «¿qué características debe tener un animal para ser macho o para ser hembra?». Ir avanzando en la conversación comportará ir reformulando las ideas, y negociar las respuestas más adecuadas. Para ello, será necesario de nuevo introducir otro tipo de preguntas distintas más concretas y más cercanas al modelo científico («¿cuáles son las características de un animal macho y un animal hembra?»). A lo largo de este proceso de reformulación continuada será imprescindible llegar a un consenso sobre la mejor respuesta. Un consenso que cierre la conversación y en el que todas las preguntas anteriormente formuladas queden sustituidas por preguntas más propias de las que se formularían desde el modelo científico («¿cómo definirías las características sexuales de los animales?»). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 80 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 81 Una conversación que facilite el proceso de modelización del alumnado comporta unas reglas. Tales reglas facilitan un camino en el que cada vez se acotan las ideas para añadir más variables; el fenómeno se contempla desde una perspectiva más compleja y, por consiguiente, más próxima al modelo científico. En el cuadro 1 se muestra un esquema del proceso. Cuadro 1. Esquema de una conversación facilitadora del proceso de modelización ¿Cómo podrías saber si eran hembras o machos? Elección ¿Cuáles son las características de un animal macho y de un animal hembra? Reformulación Explicitación Negociación Consenso Conflicto Profundización ¿Qué características debe tener un animal para ser macho o para ser hembra? Estructuración ¿Cómo definirías las características sexuales de los animales? El lenguaje visual y el proceso de modelización Mediante el lenguaje no verbal el alumnado tiene la posibilidad de relacionar las cosas visibles con lo que no es visible, pero sí posible de imaginar, y ello le posibilita ir reelaborando interpretaciones que den un nuevo sentido a las ideas de partida. De entre los distintos modos de lenguaje no verbal cabe destacar los dibujos, los diagramas y las maquetas como herramientas muy útiles en el proceso de construcción del conocimiento científico escolar. Mediante el dibujo el alumnado acciona conocimientos anteriores y datos de observaciones realizadas y construye producciones gráficas que expresan sus propias formas de ver un fenómeno y que permiten reconstruir nuevos patrones o modelos. Es lo que ocurre con el trabajo recogido en el cuadro 2 (en página siguiente). Partiendo de la consigna «dibujad lo que pensáis que hay debajo del patio del instituto» los alumnos expresan cómo imaginan que es el interior de la tierra y el hecho de tener que hacerlo desde una demanda tan concreta les genera múltiples dudas («¿qué puedo encontrar si excavo un metro, y diez, y un kilómetro?, ¿hasta qué profundidad podría excavar?», etc.). La consigna, además de accionar conoci- BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 81 10/03/11 8:55 82 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA mientos anteriores, obliga a tomar decisiones, plantea dudas y puede despertar interés para confirmar sus ideas o rebatirlas. Conocimientos y observaciones anteriores realizadas por el alumnado (afloramientos en los laterales de la carretera, zanjas en las calles, excavaciones de cimientos de viviendas, etc.) les permiten reconstruir icónicamente un nuevo conocimiento que relaciona uno de los aspectos más problemáticos del conocimiento geológico: lo observable y lo inaccesible. La imaginación y la memoria permiten crear una historia con la que representar lo no visible, abriéndose el camino para introducir en la historia la necesidad de métodos indirectos para tener información de lo inaccesible. En el cuadro 2 puede verse los dibujos realizados por un grupo de alumnos. Son diversos y explicitan la dificultad en concebir y representar la escala espacial, dado que la mayoría eluden hacerlo, a pesar de haberles pedido específicamente que lo hagan. En el dibujo de arriba, que sí marca las profundidades, se observa un gran fuego interior a escasamente 20 m de profundidad que permite discutir la existencia y localización de un fuego interior de la Tierra. Cuadro 2. Actividad «Dibujad lo que hay debajo del patio del instituto» (1) Suelo normal y corriente como el relieve (2) Arena (3) Agua con tierra (4) Piedra (5) Calor de la tierra La localización del «calor de la tierra» a escasamente 20 metros de profundidad permite discutir la idea de la existencia y localización de un fuego interior de la Tierra. (1) Canasta de la pista (2) Cemento pista (3) Tierra y piedras (4) Río subterráneo (5) Tierra y piedras (6) Restos de huesos y fósiles (7) Tierra, piedras y barro (8) Cada vez más caliente La mención de que, a más profundidad, «más caliente» (8), facilita plantear aspectos relacionados con el gradiente geotérmico. Fuente: Roca (2008). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 82 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 83 La realización de diagramas constituye otro tipo de representación gráfica que posibilita al alumnado expresar y reelaborar procesos dinámicos presentes en los fenómenos naturales. Así, por ejemplo, tras proponer al alumnado de una clase de primer curso de educación secundaria que realice un diagrama sobre el ciclo del agua, es posible identificar representaciones iniciales de índole muy diversa (cuadro 3, en página siguiente). En un primer momento será importante hablar de las referencias estructurales representadas en los diagramas realizados. Para ello, se pueden identificar con los alumnos los componentes espaciales y las relaciones espaciales entre éstos. La identificación de estos componentes o almacenes naturales de agua –atmósfera, mares y océanos, lagos, acuíferos–, en los diagramas puede generar una discusión en torno a si los ríos que aparecen en los dibujos pueden o no considerarse almacenes de agua, o bien si son flujos de agua, es decir, un componente dinámico que comunica el almacén glaciares y cimas de montañas con el almacén mar u océanos. Asimismo, si se han dibujado fuentes o surgencias puede plantearse si éstas se consideran o no un flujo de salida de las aguas subterráneas hacia las superficiales. Acordados los elementos estructurales del ciclo del agua, la atención puede centrarse en los procesos o componentes dinámicos y en los cambios en el tiempo que acompañan al ciclo del agua. Para ello será necesario fijar la atención en la observación de los flujos que se producen entre los distintos almacenes de agua, por ejemplo la infiltración que permite el paso del agua superficial a la subterránea. También de los procesos que se producen dentro de un mismo almacén y que pueden comportar un cambio de estado del agua –como sería el caso de la condensación– o un simple cambio de lugar del agua dentro del mismo almacén –como ocurre en la circulación subterránea del agua–. Finalmente, en este ejemplo, siguiendo las orientaciones de Buckley (2000), una vez detectadas las referencias estructurales y dinámicas, será importante plantear el mecanismo o funcionamiento del sistema, es decir las interacciones del comportamiento de los diferentes componentes, que originan el funcionamiento general del sistema. Siendo la conservación global de la cantidad agua en el planeta, no de la calidad, uno de los mecanismos clave. En el cuadro 3 (en página siguiente) se muestran diagramas realizados por distintos alumnos (Márquez y Bach, 2008). El denominado modelo no cíclico responde a una representación simple y parcial del ciclo del agua, mientras que el denominado modelo integrador responde a una representación mucho más compleja y global. Para conseguir representaciones más complejas es imprescindible que los alumnos identifiquen el mayor número de almacenes, es decir que sean capaces de reconocer y representar los almacenes menos evidentes: el agua en estado sólido (glaciares y cimas de montañas), el agua en los seres vivos y el agua subterránea. A partir de este reconocimiento los modelos de los alumnos se harán más complejos, ya que posibilitará la formulación de preguntas en relación con la fusión, la transpiración, la circulación subterránea, la infiltración y la surgencia. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 83 10/03/11 8:55 84 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA La finalidad última de este tipo de representaciones es ayudar al alumnado a pensar, a representar y a interpretar situaciones relacionadas con la circulación del agua en la naturaleza, y también en el medio urbano, desde una perspectiva que sirva para fundamentar actuaciones personales y colectivas y a la toma de decisiones. Así, frente a un desequilibrio en el funcionamiento en un almacén concreto del ciclo del agua –que se puede concretar en la desecación de un pozo– será posible identificar de qué tipo de almacén se trata, qué entradas y salidas de agua hay y se podrá interpretar la situación a partir de establecer relaciones complejas entre una posible disminución en las entradas –por un descenso de la pluviosidad de la zona– y/o un aumento de las salidas –por una sobreexplotación del acuífero– y, por tanto, tener elementos de análisis que permitan tomar decisiones fundamentadas. Cuadro 3. Diagramas del ciclo del agua en relación con los procesos espaciales y dinámicos MODELO NO CÍCLICO MODELO DE CIRCULACIÓN SUPERFICIAL Recoge las representaciones que no explicitan un cierre entre las entradas y las salidas de agua, lo que comporta no explicitar que la cantidad global del agua en la tierra se conserva. Modelo cíclico: añade la circulación superficial o retorno del agua continental al océano. Tiene en cuenta 3 almacenes (atmósfera, zona continental terrestre y océanos) y algunos flujos entre éstos. MODELO DE CIRCULACIÓN SUBTERRÁNEA MODELO INTEGRADOR Expone otra ubicación del agua –el agua subterránea– así como un nuevo flujo; su circulación, pero no muestra el proceso de infiltración. El agua subterránea es representada de manera similar a la superficial, lo que dificulta la comprensión de las distintas velocidades de circulación del agua superficial y subterránea. Recoge las representaciones que, además de mostrar el acuífero y la circulación subterránea, muestran el proceso de infiltración por el cual el agua superficial pasa a ser subterránea. Fuente: Márquez y Bach (2008). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 84 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 85 Las maquetas constituyen otro tipo de herramienta importante en el proceso de modelización. Son representaciones mediadoras entre las ideas de partida del alumnado y los fenómenos de difícil interpretación; entre los modelos de partida del alumnado y los modelos científicos por construir (Sanmartí y otros, 2006). Tanto en la construcción como en la manipulación de la maqueta el alumnado reformula sus argumentaciones y analiza las de los otros en distintos momentos consecutivos. Asimismo, las maquetas dinamizan espacios de conversación donde es posible ejercer una regulación de las ideas construidas por el alumnado y apoyarle en la construcción del modelo teórico. Dada su tridimensionalidad, las maquetas promueven que el alumnado se plantee de manera explícita preguntas diferentes a las habituales en clase y también la problematización de aspectos espaciales («¿qué va delante?», «¿qué es más grande?»). Exige la búsqueda de información para responderlas y promueve la toma de decisiones de manera cooperativa con argumentos justificados científicamente. Si bien las maquetas son útiles para representar estructuras, lo son mucho más para representar aspectos dinámicos. A modo de ejemplo, presentamos a continuación una actividad realizada en un aula de tercer curso de la ESO durante el estudio de la función de relación (Sardà y Márquez, 2008). Las dificultades mostradas por los alumnos al intentar explicar el recorrido de un acto reflejo y el condicionamiento por parte del cerebro cuando alguien es pinchado con una horquilla en distintas partes del cuerpo, llevaron a plantear la construcción de una maqueta que respondiera a dos cuestiones: «¿por qué crees que eres capaz de notar un pinchazo en tu piel?» y «¿por qué a veces notas un pinchazo y, a veces, dos?». Puede verse una de las maquetas construidas en el cuadro 4 (en página siguiente). En este ejemplo, la construcción de maquetas generó una cadena de conversaciones en torno a si la concentración de corpúsculos de presión por unidad de superficie debía ser o no la misma en todas las partes del cuerpo; si cuando se percibían dos pinchazos era o no debido a que la horquilla tocaba simultáneamente a dos de dichos corpúsculos; si el hecho de no apartar la mano al ser pinchado es debido o no a que el nervio que sale de la médula espinal está cortado. El proceso permitió debatir si los nervios tendrían que entrar en el músculo e inervar cada una de las fibras musculares para que la contracción sea posible; si debe o no existir algún corpúsculo en la corteza sensorial del cerebro para dar la orden de no apartar la mano al ser pinchada por la horquilla, cómo podría representarse la inhibición del acto reflejo, etc. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 85 10/03/11 8:55 86 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Cuadro 4. Maqueta explicativa sobre «¿Por qué a veces notas un pinchazo y, a veces, dos?» Sensación en el área sensorial del cerebro La horquilla pincha dos corpúsculos. Elevada concentración de corpúsculos Nervio «cortado» al llegar al músculo (inhibición del cerebro) Corpúsculos de presión Nervios circulando por fuera del músculo Fuente: Sardà y Márquez (2008). Llevar a cabo actividades de este estilo requiere por parte del docente una actitud abierta que comporta prever el material que se puede necesitar, estar dispuesto a aceptar preguntas diferentes de los alumnos, y posiblemente más ruido y caos (controlado) del habitual. Precisa, también acotar claramente las preguntas que se quieren responder para que el alumnado intente representar tan sólo los elementos relacionados directamente con ellas. Este proceso de representación es más completo, en el caso de que sea posible, si la maqueta se hace a tamaño real porque de esta manera es más fácil que se hagan evidentes los problemas de escala que, de manera oral o trabajando con dibujos en dos dimensiones, no se plantean. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 86 10/03/11 8:55 LAS CONCEPCIONES Y LOS MODELOS DE LOS ESTUDIANTES SOBRE EL MUNDO NATURAL Y SU FUNCIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS 87 ACTIVIDADES Actividad 1 Posibles actividades prácticas sobre la nutrición de las plantas ¿Cómo facilitarías la construcción por parte del alumnado de un modelo científico escolar sobre la nutrición de las plantas mediante la realización de actividades prácticas? ¿Qué experiencias debes realizar para ayudar en la construcción de ese modelo? ¿Cómo explorarás la incorporación de nutrientes desde el suelo y desde el aire? ¿Cómo pondrás de manifiesto los procesos de transporte y las estructuras implicadas en los mismos? ¿Cómo constatarás la producción por la planta de nutrientes orgánicos? ¿Qué harás para poner en evidencia el papel de la luz en la fotosíntesis? • Enuncia un posible modelo escolar asequible para el alumnado con el que trabajarás. • Determina aspectos de especial dificultad cognitiva. • Explora los resultados de investigación al respecto. • Diseña o selecciona experiencias que puedan ayudar en su construcción. Actividad 2 Un modelo tridimensional sobre las estaciones del año en la Tierra ¿Cómo abordar en el aula la confección de un modelo físico tridimensional que permita explorar y comprender el fenómeno de las estaciones climáticas que se produce en la Tierra? ¿Qué participación tendrían los alumnos? ¿Cuál podría ser la secuencia completa de actividades en el proceso de diseño, construcción y utilización didáctica de una maqueta que represente el fenómeno de las estaciones y permita comprender sus causas? • Procura conseguir una buena representación de la trayectoria que sigue la Tierra en torno al Sol (evitando reproducir esquemas erróneos que son usuales en muchas representaciones de esa órbita terrestre). • Obtén un procedimiento que permita incluir en el modelo el mantenimiento del ángulo del eje de la Tierra con el plano de la eclíptica y, a la vez, observar lo que ocurre cuando se conjuga ese movimiento de traslación alrededor del Sol con el de rotación sobre sí misma de la Tierra. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 87 10/03/11 8:55 88 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ADÚRIZ-BRAVO, A. (2001). Hacia la especificidad de la historia de la educación en un abordaje transdisciplinar. Revista latinoamericana de estudios educativos, 31 (2), 59-68. BUCKLEY, B. (2000). Interactive multimedia and model-based learning in biology. International Journal of Science Education, 22, 895-935. COLL, C. (1990). Constructivismo y educación: La concepción constructivista de la enseñanza y el aprendizaje. En C. Coll, J. Palacios y A. Marchesi (eds.), Desarrollo psicológico y educación: psicología de la educación escolar. Madrid: Alianza. DRIVER, R. (1988). Un enfoque constructivista para el desarrollo del currículo en ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 6 (2), 109-120. DRIVER, R. y EASLEY, J. (1978). Pupils and paradigms: A review of literature related to concept development in adolescent science students. Studies in Sciences Education, 5, 61-84. 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Luis del Carmen Universidad de Girona Desde una concepción socioconstructivista del aprendizaje y la enseñanza, la construcción de nuevos conocimientos supone movilizar una serie de ideas previas en una situación nueva, que permita ampliarlas, reelaborarlas, profundizar en nuevos aspectos o generar otras distintas. Estos procesos solamente pueden realizarse individualmente, pero el contexto y las relaciones que se establecen influyen claramente en ellos. Desde hace algunas décadas, en el campo de la didáctica de las Ciencias, se ha formulado claramente que la aproximación al conocimiento científico requiere un proceso de actividades prácticas, individual y colectivo, en el que se hagan explícitas las ideas propias, se contrasten con otras y con evidencias empíricas que permitan poner a prueba, a través de la discusión y la reflexión, la validez de las ideas utilizadas (Giordan, 1982; Driver y otros, 1989). En este sentido, el currículo se concibe como una secuencia de trabajos prácticos realizados por el alumnado, que son la base de la intervención educa- BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 91 10/03/11 8:55 92 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA tiva del profesorado y de los procesos interactivos y de reflexión necesarios para que se produzca la comprensión y construcción personales de nuevos conocimientos. Creemos conveniente hacer algunas matizaciones sobre las denominadas ciencias experimentales, en las que se engloba la biología y la geología. Aunque es cierto que ambas disciplinas utilizan la experimentación como un instrumento básico para elaborar parte de los conocimientos que las conforman, también lo es que ésta se combina con otros procedimientos científicos muy diferentes, que no están presentes en la física o en la química. La observación naturalista, por ejemplo, ha sido la base fundamental de trabajo de la biología y la geología durante muchos siglos. Algunas de las teorías más importantes, como la teoría de la evolución o la de la deriva continental, se formularon sin ninguna base experimental. Por otro lado, ambas analizan fenómenos que sucedieron en épocas muy lejanas, cuya interpretación se basa fundamentalmente en conjeturas. Por ello, al hablar de los trabajos prácticos en biología y geología debe evitarse el riesgo de reducirlos a sus aspectos experimentales. En este capítulo se abordan, en primer lugar, las diferencias entre las prácticas que acompañan a las clases teóricas y los trabajos prácticos, que suponen una opción metodológica que integra teoría y práctica. A continuación, se analizan las diferentes características de los trabajos prácticos. Luego se comenta cómo se articulan los diferentes tipos de conocimiento para integrarse en los trabajos prácticos. Finalmente, se plantean algunas orientaciones para la iniciación de trabajos prácticos en el aula. Prácticas o trabajos prácticos Es frecuente que los estudios universitarios de biología y geología se desarrollen en dos contextos de características muy diferentes: las clases teóricas y las clases prácticas. Esta forma de actuar supone que es posible asimilar los conceptos e ideas teóricas de la ciencia por separado de los procedimientos prácticos utilizados para elaborarlos (observación, experimentación, etc.), con los que están íntimamente relacionados. En este sentido las prácticas se conciben como una ilustración empírica de los conocimientos teóricos. Por ejemplo, después de explicar la teoría celular se realizan observaciones al microscopio de diferentes tejidos animales o vegetales, en los que pueden observarse claramente las estructuras celulares. Esta forma de proceder constituye un tratamiento superficial de la teoría celular, ya que a partir de un número reducido de observaciones inducidas es muy difícil llegar a comprender el alcance y el largo recorrido histórico de dicha teoría. Desde que, a mediados del siglo XVII Robert Hooke acuñara el término de célula, a partir de la observación de finos cortes de corcho al microscopio, hasta que Schwann y Schleiden formularon la teoría celular pasaron doscientos años, en los que se realizaron miles de observaciones y controversias sin las cuales no hubiera sido posible la formulación de esta teoría. Omitir este largo proceso y presentar la BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 92 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 93 teoría celular como algo fácilmente deducible a partir de pocas observaciones no facilita su comprensión y da una imagen distorsionada de la construcción del conocimiento científico. Como se ha fundamentado desde diferentes perspectivas, no resulta fácil comprender los aspectos teóricos de la ciencia, desvinculados de las observaciones, experiencias y conjeturas que han estado en la base de su elaboración (Carmen, 1988). Por ello partir de una formación universitaria basada en una metodología, en la que la enseñanza de la teoría y de la práctica científica no están suficientemente integradas, resulta un obstáculo importante para adoptar otros planteamientos didácticos en la propia docencia. Partimos del supuesto de que la metodología didáctica utilizada en la educación secundaria obligatoria (ESO) y el bachillerato no puede ser una aplicación directa de la utilizada en los estudios universitarios, por dos motivos fundamentales: las características muy diferentes del alumnado y los objetivos correspondientes a estos niveles educativos. Por ello, distintos autores han fundamentado la necesidad de tener en cuenta estas características (Shayer y Adey, 1984), y diferenciar el conocimiento de los adolescentes, del profesorado y de los investigadores (Halbwachs, 1983), para dar un tratamiento propio a los contenidos científicos en la educación secundaria. En primer lugar es importante tener en cuenta que muchos de los estudiantes que cursan esta etapa (Shayer y Adey, 1984; Reid y Hodson, 1993) no pueden avanzar en la comprensión de las ideas científicas si no realizan procesos de análisis, reflexión y razonamiento, ligados a experiencias concretas. Esto implica que los referentes empíricos individuales son un elemento indispensable para poder realizar los procesos intelectuales que permitan una aproximación a la conceptualización científica. Cuando esto no ocurre los contenidos teóricos que se enseñan son percibidos por el alumnado como algo extraño y desvinculado del mundo real, conformado por sus experiencias y conocimientos cotidianos. Por otra parte, el progreso que supone la escolarización de todos los adolescentes, hasta los dieciséis años, en unos estudios comunes, tiene como consecuencia que en las aulas de la ESO convivan adolescentes con conocimientos, competencias, actitudes e intereses muy variados. Ello ha dado lugar al impulso de un enfoque definido como ciencia para todos (Reid y Hodson, 1993), que pretende plantear un currículo de Ciencias que responda a esta diversidad. Tampoco puede olvidarse la incorporación a nuestros centros de un número importante de estudiantes procedentes de diversos países, con culturas e ideas muy diferentes y con un conocimiento de nuestra cultura, a veces, muy precario (Carmen, 2006). La situación en relación a esta diversidad cambia mucho de la ESO al bachillerato, ya que el proceso de selección propiciado por diferentes factores (competencias de los estudiantes, situación social, actitudes e intereses, mediados con frecuencia por las familias) hace que las características de los y las adolescentes que cursan el bachillerato sean mucho más homogéneas. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 93 10/03/11 8:55 94 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Además, es fundamental tener en cuenta el aprendizaje y la cultura extraescolares de los adolescentes actuales, mediada por los entornos virtuales (juegos de ordenador, play-station, etc.), nuevas herramientas de comunicación (teléfono móvil, Messenger, YouTube, Facebook) y nuevos instrumentos de información (Internet), a los que dedican varias horas al día, y que con frecuencia son ignorados en las aulas (Conde y Shum, 2009). Esto supone un problema de gran importancia para la enseñanza, ya que contradice uno de los principios básicos del aprendizaje significativo: hay que averiguar lo que los estudiantes saben, y actuar en consecuencia (Ausubel y otros, 1983). Esta es una de las causas del desencuentro entre las experiencias, conocimientos y formas habituales de comunicación de los estudiantes y las de los profesores. A partir de esta breve caracterización podemos extraer algunas conclusiones importantes. Para gran parte del alumnado de ESO, la única forma de motivarlos y aproximarlos a ideas básicas de la ciencia es mediante el uso frecuente de actividades prácticas. Por ello es indispensable que en la enseñanza de las ciencias de la naturaleza, se creen situaciones en el aula, el laboratorio o al aire libre donde los y las adolescentes tengan la oportunidad de enfrentarse, con los instrumentos que poseen, a la solución de lo que es más característico del conocimiento científico: el intento racional de dar respuesta argumentada y con suficientes pruebas a una pregunta o dar solución a un problema. El contacto directo con los objetos y fenómenos reales de la naturaleza es en la actualidad más importante que nunca, para que los estudiantes puedan ir comprendiendo poco a poco las diferencias entre el mundo real y el mundo virtual al que están acostumbrados. En el mundo virtual todo es posible: desplazarse por el espacio y el tiempo, modificar las variables a voluntad, obtener resultados inmediatos, controlar los fenómenos, cambiar de escalas de observación. Todo ello configura un nuevo tipo de conocimiento muy poco estudiado e ignorado con frecuencia en el trabajo en el aula y también en las propuestas didácticas innovadoras. Estas nuevas formas de información, comunicación y socialización, facilitadas por las herramientas digitales, podrían jugar un papel muy importante en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias, si fueran utilizadas con otra orientación y objetivos. Afortunadamente algunos profesores y profesoras han llevado a cabo experiencias de gran interés en este sentido: elaboración de páginas web, como actividad de síntesis y de comunicación de trabajos prácticos, uso del Facebook para establecer comunidades de aprendizaje entre distintos centros, difusión mediante YouTube de experiencias realizadas, etc. Por otra parte los objetivos educativos de la ESO y el bachillerato son muy diferentes. La ESO pretende completar un proceso de formación básico, iniciado en la educación primaria, común para todos los ciudadanos y entendido como un derecho del que nadie debería quedar marginado. En cambio el bachillerato tiene como finalidad específica orientar y preparar para estudios superiores de diferentes características. Estas diferencias deberían reflejarse claramente en la manera de plantear el currículo de Ciencias, huyendo de la tendencia a BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 94 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 95 convertir la ESO en una preparación para el bachillerato, ya que esto desvirtúa sus objetivos y actúa como un filtro selectivo, que deja al margen a la mayoría de estudiantes, que no continuarán estudios posteriores. En consecuencia con lo expuesto usaremos el término «trabajos prácticos» y lo diferenciaremos claramente de las prácticas que se realizan como complemento de las clases teóricas, considerando que el enfoque global que expondremos a continuación es igualmente válido para la ESO y el bachillerato, e introduciremos los ajustes adecuados a las características del alumnado y a los objetivos correspondientes. Características de los trabajos prácticos El término «trabajos prácticos» se utiliza con frecuencia para referirse a las actividades de enseñanza de las ciencias en las que el alumnado ha de utilizar determinados procedimientos para resolverlas. Estos procedimientos están relacionados con el trabajo de laboratorio o de campo, pero en un sentido más amplio pueden englobar la resolución de problemas científicos o tecnológicos de características diversas. Los trabajos prácticos suponen la articulación de diferentes tipos de actividades, mediante un enfoque integrado, en el que la teoría y la práctica se entrelazan en un tratamiento conjunto, que se desarrollará más en el siguiente apartado. Al hablar de actividades de laboratorio y de campo no se hace referencia al uso de una metodología concreta, sino a un repertorio variado de actividades, que tienen algunas características en común: • Son realizadas por los alumnos, aunque con un grado variable de participación en su diseño y ejecución. • Implican el uso de procedimientos científicos de diferentes características (formulación de preguntas e hipótesis, observación, realización de experimentos, discusión de resultados, elaboración de conclusiones, contrastación teórica, etc.), y con diferentes grados de aproximación. • Requieren el uso de un material específico, semejante al utilizado por los científicos, aunque a veces simplificado para facilitar su uso. • Con frecuencia, se realizan en un ambiente diferente al del aula (laboratorio, campo), aunque muchos trabajos prácticos sencillos pueden realizarse en un aula con mesas móviles. • Encierran ciertos riesgos, ya que la manipulación de material o la realización de excursiones aumenta el peligro de accidentes, por lo que es necesario adoptar medidas específicas para reducirlos al máximo. • Y, como consecuencia de todo lo expuesto anteriormente, son más complejas de organizar que las actividades habituales de aula, en las que los alumnos se limitan a escuchar, leer o resolver ejercicios de papel y lápiz. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 95 10/03/11 8:55 96 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA La importancia de este tipo de actividades para la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias se ha destacado insistentemente (Harlen, 1989; Reid y Hodson, 1993; Claxton, 1994), ya que: • Pueden jugar un papel importante en el incremento de la motivación hacia las ciencias experimentales. • Son una ayuda inestimable para avanzar en la comprensión de los planteamientos teóricos de la ciencia y el desarrollo del razonamiento científico por parte del alumnado. • Facilitan la comprensión de cómo se elabora el conocimiento científico y de su significado. • Son insustituibles para la enseñanza y el aprendizaje de procedimientos científicos. • Pueden ser una base sólida sobre la que desarrollar algunas actitudes fundamentales relacionadas con el conocimiento científico (curiosidad, confianza en los recursos propios, apertura hacia los demás, etc.). A pesar de la importancia reconocida, el tiempo dedicado en los centros a las actividades prácticas acostumbra a ser reducido (Nieda, 1994). Ello puede ser debido a diferentes motivos: excesivo número de alumnos, falta de instalaciones o recursos adecuados, o poca formación. Junto a estos motivos objetivos hay otros de tipo más subjetivo, ya que la realización de trabajos prácticos requiere dedicar tiempo a su preparación y afrontar y tratar de solucionar los problemas que puedan presentarse en su aplicación, lo que requiere unas dosis altas de motivación por parte del profesorado, y un cierto estímulo o refuerzo por parte del centro. Aunque la mejor recompensa es conseguir que el alumnado se interese por la ciencia, y ver cómo disfruta aprendiendo. A pesar de las dificultades apuntadas, parece justificado apostar por un papel importante de los trabajos prácticos en el currículo de Ciencias, ya que es la forma más efectiva para desarrollar los intereses de los y las estudiantes hacia la ciencia y facilitarles su comprensión. Esta apuesta puede ser muy variable y abordada desde perspectivas muy diferentes; pero lo importante es desarrollar un trabajo constante, aunque sea discreto, que permita ir acumulando experiencias positivas e ir avanzando en el desarrollo de un currículo de Ciencias coherente con estos planteamientos. Por eso deben ser un campo fundamental de investigación e innovación en relación al currículo, y en particular al de las ciencias experimentales (Gil, 1986; Driver y otros, 1989; McKernan, 1999). Tipos de trabajos prácticos Los trabajos prácticos pueden caracterizarse según diferentes criterios: objetivos, contenidos por desarrollar, contexto en el que se realizan, recursos utilizados, métodos y técnicas aplicadas o papel que desempeñan los alumnos en su realización. Podemos plantear dos grandes grupos de trabajos prácticos: los que intentan dar respuesta a una pregunta y los que pretenden dar solución a un proyecto. Plantear: «¿cómo puede ascender la sabia bruta desde las raíces hasta las ramas más altas de un árbol?», o «¿por qué encontramos restos fósiles en BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 96 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 97 las rocas sedimentarias?» son ejemplos del primer grupo. Construir una maqueta del relieve, a partir de un plano topográfico o fabricar un modelo que represente el funcionamiento del aparato respiratorio, son ejemplos del segundo. Los objetivos de los trabajos prácticos pueden ser muy variados: estar dirigidos a aumentar la motivación de los alumnos, a favorecer la comprensión de determinados aspectos teóricos, a enseñar técnicas específicas, a desarrollar estrategias de investigación o a promover actitudes relacionadas con el trabajo científico. Los diferentes objetivos apuntados no deben considerarse excluyentes sino complementarios, ya que todos ellos desempeñan una función destacada en una formación científica básica. Pero para poder conseguir un cierto progreso en relación a ellos conviene destacar la orientación concreta que pretende darse a cada trabajo práctico, ya que cuando se quieren conseguir muchos objetivos a la vez, los esfuerzos se dispersan y los resultados acostumbran a ser pobres. Un mismo trabajo práctico puede servir para conseguir objetivos muy diferentes, según la orientación que se le dé. Por ejemplo, la pregunta «¿en qué se diferencian unos suelos de otros?» puede utilizarse con propósitos muy diferentes: • Para que los alumnos aprendan a observar mediante la lupa binocular los diferentes componentes de muestras de suelo. • Para que aprendan a caracterizar distintos tipos de suelos en función de su textura y estructura. • Para relacionar la textura y estructura con la permeabilidad de los suelos. • Para que realicen predicciones sobre el posible origen del suelo. A partir de una misma cuestión pueden potenciarse aprendizajes de características muy diferentes. Para conseguirlo, no obstante, es primordial dedicar el tiempo necesario, centrar cada actividad en unos pocos objetivos y secuenciarlos adecuadamente. Los ejemplos anteriores presentan diferente grado de complejidad. Resulta más fácil definir diferencias a partir de la observación de muestras de suelo con la lupa binocular, que formular hipótesis razonadas sobre su origen. Pero además, la posibilidad de resolver correctamente la última cuestión presupone aprendizajes anteriores, ya que para ello es necesario utilizar correctamente las técnicas experimentales, y comprender los conceptos teóricos que deben utilizarse. Por ello es importante establecer una secuenciación adecuada, que facilite que los alumnos posean los conocimientos necesarios para abordar el trabajo práctico con posibilidades de éxito. Es posible que se considere excesivo dedicar tantos esfuerzos a un solo contenido. Pero consideramos que, con frecuencia, se infravalora la complejidad de los contenidos que se enseñan y se espera que los alumnos aprendan mucho más deprisa las cosas de lo que parece sensato esperar. Los contenidos de diferente tipo comentados en los supuestos anteriores son contenidos complejos, que requieren un cierto entrenamiento y continuidad para poder ser comprendidos e BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 97 10/03/11 8:55 98 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA interiorizados. Por ello, pretender que se adquieran en poco tiempo conducirá a resultados poco satisfactorios y fomentará una visión superficial del trabajo científico (Gil, 1986). Otra variable que puede utilizarse es la de los contextos de desarrollo de los trabajos prácticos. La biología y la geología no se agotan en el trabajo de campo en la naturaleza. Están presentes en la industria, la minería, la agricultura, la ganadería, la pesca y en muchas otras actividades humanas. El hecho de realizar trabajos prácticos en diferentes contextos es fundamental por varios motivos: para que el alumnado comprenda la estrecha relación entre el conocimiento científico y la actividad humana en la actualidad; para que se familiarice con distintos procedimientos y entornos de comunicación y obtención de información, y para que conozca distintos puntos de vista sobre la aplicación de la ciencia y desarrolle actitudes críticas en relación a ellos. Investigar las causas de la contaminación en un entorno determinado, las ventajas e inconvenientes del uso de organismos transgénicos o la influencia de los medios de comunicación en las ideas que tenemos sobre la salud son algunos ejemplos desarrollados en las aulas con una valoración muy positiva por parte del alumnado y el profesorado (Cano, 2007 y 2009). La caracterización de los trabajos prácticos puede realizarse a partir de diferentes dimensiones. Tamir y García (1992) han propuesto The laboratory Dimensions Inventory (LDI) que analiza ocho dimensiones expresadas en forma de preguntas (cuadro 1). Cuadro 1. Inventario de dimensiones para evaluar el trabajo práctico (LDI) 1. DIMENSIÓN SOCIAL • ¿Los estudiantes trabajan individualmente o en pequeño grupo? • ¿Investigan todos la misma cuestión, o aspectos diferentes que después ponen en común? • ¿Han de discutir los resultados al finalizar la práctica? • ¿Se establecen relaciones con aplicaciones sociales? 2. CONOCIMIENTOS • ¿Qué conocimientos se necesitan para poder realizar adecuadamente el trabajo práctico? • ¿Poseen las habilidades técnicas necesarias para su realización? PREVIOS 3. RELACIÓN CON LA TEORÍA 4. OBTENCIÓN DE DATOS 5. COMPLEJIDAD DE • ¿Se considera que la teoría es básica para realizar la investigación? • ¿Es necesario encontrar una explicación teórica a las hipótesis? • ¿Se pide a los alumnos que relacionen las conclusiones con la teoría? • ¿Cómo se obtienen los datos?: observaciones directas, indicadores, aparatos, ordenador… • ¿La complejidad de los instrumentos es adecuada a la finalidad que se persigue? LOS INSTRUMENTOS 6. ANÁLISIS DE DATOS BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 98 • ¿Qué tipo de análisis se pide? • ¿Se orienta a los alumnos sobre la forma más idónea de expresar, presentar y comunicar los datos? 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 99 7. TIEMPO • ¿El tiempo necesario para realizar el trabajo práctico justifica su realización? • ¿Es compatible con la distribución del horario de clases? 8. APRENDIZAJE • ¿El trabajo práctico está pensado para enseñar un concepto importante? • ¿Ayuda a superar las ideas previas de los alumnos y a aproximarlas a los conceptos científicos trabajados? DE CONCEPTOS Fuente: adaptado de Tamir y García (1992). Otra propuesta es la realizada por Herron (1971), con su The Inquiry Level Index (ILI). Se trata de una escala sencilla para valorar el nivel de indagación de un trabajo práctico (cuadro 2). Se considera que éste se sitúa en un nivel 0 de indagación si la pregunta planteada, el método para resolverla y la respuesta a la misma se presentan ya resueltos. En este caso lo único que debe hacer el alumno es seguir las instrucciones correctamente y comprobar que los resultados sean los correctos (p. ej., «Analizar la presencia de almidón y glucosa en una muestra de almidón, antes y después de someterse a la acción de la saliva»). En el nivel 1 se proporciona la pregunta y el método y el alumno debe averiguar el resultado (p. ej., «Calcula la textura de un suelo»). En el nivel 2 se plantea la pregunta y el alumno debe encontrar el método y la respuesta (p. ej., «¿Cómo podemos averiguar la densidad de una roca?»). Finalmente, en el nivel 3 se presenta una situación o fenómeno ante el cual el alumno debe formular una pregunta adecuada, y encontrar un método y una respuesta a la misma (p. ej., se dispone de terrarios con cochinillas de la humedad, y los alumnos deben formular preguntas que expliquen algún aspecto de su comportamiento en relación a los factores ambientales). Cuadro 2. Escala de indagación de un trabajo práctico de laboratorio (ILI) NIVEL PROBLEMA DESARROLLO RESPUESTA 0 Definido. Definido. Definida. 1 Definido. Definido. Abierta. 2 Definido. Abierto. Abierta. 3 Abierto. Abierto. Abierta. Fuente: adaptado de Herron (1971). Los análisis realizados (Tamir y García, 1992; Hodson, 1994; Watson, 1994) muestran que en la mayor parte de los casos los trabajos prácticos que se realizan en los centros se sitúan en el nivel más bajo de indagación, lo que limita los objetivos que pueden desarrollarse y el grado de motivación de los alumnos, ya que cuanto menor es su participación menos se implican. Por ello resulta importante garantizar una gama variada y progresiva de las actividades prácticas planteadas en los niveles de indagación. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 99 10/03/11 8:55 100 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA La articulación de los conocimientos teóricos y empíricos en los trabajos prácticos Los trabajos prácticos son un contexto privilegiado para la interacción entre el profesor y el alumnado, y de los alumnos entre sí, al mismo tiempo que entre las ideas y las pruebas empíricas que surgen de la observación y la experimentación. Por ello constituyen el núcleo central de las mejoras de la iniciación científica en la educación secundaria. A veces, al plantear los trabajos prácticos de laboratorio y campo, se pretende que a partir de una observación o de un experimento los alumnos lleguen a comprender o incluso a formular algún principio o concepto teórico. Así por ejemplo, podemos repartirles algunas rocas o algunas hojas de vegetales, pedirles que observen cómo son, describan sus características y nos digan de qué tipo de roca se trata, o por qué aquellas hojas presentan aquellas características. Para resolver este tipo de tareas no es suficiente con mirar y razonar sobre lo que se ve, ya que esto puede realizarse de maneras muy diferentes, no siempre coincidentes con los planteamientos científicos actuales. Lo que se observa al mirar, y el tipo de razonamiento que se pone en juego está estrechamente relacionado con las ideas, más o menos implícitas que poseen los alumnos; y si no se modifican éstas, la actividad realizada podrá tener un significado para el alumno muy diferente al que pretendía dársele. El profesor o profesora puede tener muy claro que el tamaño pequeño de las hojas, su forma acicular y su dureza son características que nos permiten suponer que el vegetal observado vive, probablemente, en un sitio donde no abunda el agua. Pero para poder realizar estas observaciones, considerarlas relevantes y formular la hipótesis apuntada se necesita manejar unos conocimientos teóricos importantes (relaciones entre las características morfológicas de las hojas y el clima, fenómenos de transpiración en las hojas, relación entre superficie y evaporación, etc.), de los que muchas veces no somos conscientes porque hace años que los hemos interiorizado y operamos con ellos. Pero no es el caso de los alumnos. La posibilidad de interpretar de una manera determinada una observación o experimento está directamente relacionada con las teorías implícitas o explícitas que posee la persona que lo realiza. Por ello, las conclusiones que extraen los alumnos distan muchas veces de las esperadas por el profesor. Los objetos y fenómenos no hablan por sí solos: hay que formularse preguntas en relación a ellos. Y las preguntas que pueden formularse derivan de las ideas e intereses que se tienen. Por todo ello, las relaciones entre los aspectos teóricos y las evidencias, informaciones y datos obtenidos en el trabajo práctico son fundamentales. Y estas relaciones sólo pueden desarrollarse mediante un diálogo constante entre el alumnado, el profesor y las observaciones realizadas, cuyo objetivo fundamental es ayudar a interpretarlas de forma coherente a la luz de unas teorías determinadas. Este diálogo es tan importante como la realización de las observaciones o experimentos. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 100 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 101 Estos argumentos son fundamentales para superar la tradicional división entre clases teóricas y prácticas, ya que si se quiere ser consecuente con lo expuesto anteriormente, debería garantizarse una continuidad entre los diferentes tipos de actividades realizadas en las clase de ciencias que favorezca estas relaciones. Resulta muy difícil para los alumnos recuperar para una práctica un conocimiento teórico que trabajaron hace ya algunas semanas. Una buena manera de abordar el problema es programar conjuntamente todas las actividades a partir de un hilo conductor común que les dé sentido y facilite las relaciones entre ellas. Un instrumento especialmente útil para ayudar a establecer estas relaciones es la V heurística planteada por Gowin (Novak y Gowin, 1988). Esta propuesta está orientada a facilitar una representación esquemática, que relacione los aspectos teóricos y metodológicos que se ponen en juego al interpretar los resultados de una observación o experimento. La V se organiza a partir de una pregunta central, que es la que trata de resolverse. En el vértice inferior de la V se indican los objetos o fenómenos observados, a la izquierda de la V los aspectos teóricos implicados, y a la derecha los metodológicos. En el cuadro 3 se presenta un ejemplo. Cuadro 3. Ejemplo de desarrollo de la V heurística planteada por Gowin Aspectos teóricos Principios t&MFTGVFS[PNVTDVMBSSFRVJFSF energía t-BFOFSHÓBTFPCUJFOFQPS oxidación de la glucosa t$VBOEPSFTQJSBNPTQBSUFEFM oxígeno del aire pasa a la sangre t&MTJTUFNBDJSDVMBUPSJP EJTUSJCVZFFMPYÓHFOPZMB glucosa a todas las células del cuerpo Pregunta central Aspectos metodológicos {1PSRVÏTFBDFMFSBFMSJUNP cardíaco y respiratorio al hacer ejercicio? Juicios de valor t&TDPOWFOJFOUFIBDFSFKFSDJDJP de manera regular Conclusiones t&MBVNFOUPEFMSJUNP respiratorio y cardíaco después EFIBDFSFKFSDJDJPFTEFCJEPBM aumento de las necesidades energéticas del tejido muscular t$VBOEPOPTFIBDFFKFSDJDJPEF manera regular el aumento del ritmo respiratorio y cardíaco es mayor Conceptos t3FTQJSBDJØO t0YJEBDJØO t(MVDPTB t&OFSHÓB t5FKJEPNVTDVMBS Transformaciones t"VNFOUPEFMSJUNPSFTQJSBUPSJP t"VNFOUPEFMSJUNPDBSEÓBDP t3FMBDJØOFOUSFBNCPT Acontecimientos Medida del ritmo respiratorio y cardíaco antes y después de hacer un ejercicio físico BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 101 Registro de datos t5BCMBEFNFEJEBTSFBMJ[BEBT 10/03/11 8:55 102 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA La V de Gowin puede ser utilizada de formas diferentes: como esquema para el profesor que le permite hacer explícitas las relaciones que pretende establecer durante el trabajo práctico; como actividad de síntesis por parte de los alumnos; o como actividad de evaluación, para comprobar si los alumnos han establecido las relaciones pretendidas. Al diseñar un trabajo práctico es importante también definir qué relaciones se pretende que los alumnos lleguen a establecer entre los resultados del mismo y los conocimientos teóricos. Así, un trabajo práctico puede utilizarse como base para comprobar unas ideas teóricas ya presentadas, para construir un conocimiento teórico nuevo o para aplicar un conocimiento ya adquirido a una situación nueva. Con independencia del enfoque o de los contenidos abordados, los trabajos prácticos suponen la realización de distintos tipos de actividades relacionadas, que constituyen ayudas fundamentales para promover la construcción de nuevos conocimientos. Entre ellas destacamos: • Actividades de expresión, discusión y sistematización de ideas. Son necesarias a lo largo de todo el proceso de trabajo, ya que mediante ellas los y las adolescentes toman conciencia de sus propias ideas, aprenden a comunicarlas, argumentarlas y debatirlas. Ello enriquece sus perspectivas y ayuda a unificar y avanzar en la elaboración de nuevos significados. • Concreción de las preguntas que abordar o de los problemas por solucionar. Todo conocimiento supone la respuesta a una pregunta o la solución de un problema. Por ello es fundamental que el alumnado participe activamente en su formulación mediante procesos de reflexión individual y discusión colectiva. • La estrategia de trabajo. Para que todos los estudiantes puedan atribuir significado y sentido a las tareas que realizan, y por tanto se motiven e impliquen en ellas es imprescindible la comprensión y participación del alumnado en el proceso que se debe seguir para avanzar en los objetivos planteados. En relación con esto, el trabajo cooperativo en el que el alumnado de diferentes características abordan en pequeños grupos determinadas tareas adquiere una importancia fundamental. Esto permite la ayuda entre iguales y la comprensión de que el trabajo científico sólo puede concebirse como una tarea colaborativa en equipo. • El desarrollo del proceso de trabajo. Constituye el núcleo de actividades básico que permite una interacción constante entre las ideas explícitas puestas en juego y las evidencias empíricas, base de la construcción de nuevos conocimientos. • La recapitulación, elaboración de conclusiones, reflexión y valoración del trabajo realizado. Las actividades de síntesis y evaluación, individuales y en grupo, permiten consolidar el grado de conceptualización alcanzado a partir del consenso posible, su sistematización, la creación de nuevas relaciones y una visión más compleja y crítica del objeto de estudio. • La metarreflexión. Una vez acabado el proceso de trabajo resulta de gran interés reflexionar sobre él, para tomar conciencia, individual y colectiva, sobre qué caracterís- BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 102 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 103 ticas ha tenido, cuáles son sus puntos fuertes y débiles y cómo puede utilizarse en otras situaciones de características semejantes. • La comunicación en diferentes contextos. Los conocimientos elaborados mediante un trabajo práctico en el aula pueden adquirir una nueva dimensión si son presentados por sus protagonistas en otros contextos: a otros grupos del centro, a otros centros, en exposiciones abiertas al público, etc., actuaciones todas ellas estrechamente relacionadas con la actividad científica. Todas estas actividades están relacionadas y se retroalimentan entre sí, ya que los procesos de reflexión e investigación no son lineales, sino que forman bucles que permiten reformulaciones y ajustes progresivos, que permiten aproximaciones cada vez más adecuadas a los objetivos planteados. La incorporación al aula de los procesos comentados debe hacerse de una forma progresiva que permita, en mayor o menor grado, la incorporación de todo el alumnado a los procesos de trabajo (Carmen, 1995). Para ello conviene partir de investigaciones y problemas sencillos, para avanzar hacia otros cada vez más complejos. También el papel del profesorado y el alumnado en este proceso debe avanzar desde una mayor dirección por parte del profesor o profesora hacia un mayor protagonismo de los y las adolescentes en todas las fases del proceso. En este sentido es muy importante apoyar las iniciativas del alumnado que se consideren de interés, aunque no se tengan previstas de antemano o no parezcan del todo acertadas. Como más se aprende es trabajando con las iniciativas e ideas propias, siempre que se ayude a orientarlas y se revisen posteriormente de forma crítica. No tiene sentido en la enseñanza hablar de trabajos prácticos de forma puntual en el desarrollo del trabajo en el aula. Resulta importante avanzar en la articulación de los procesos de enseñanza como un continuo entre lo práctico y lo teórico, en el que las reflexiones teóricas se prueban en la práctica y los datos empíricos se analizan al hilo de la actividad práctica y con posterioridad a ella, para desarrollar teorías personales con mayor grado de complejidad y coherencia en relación al conocimiento científico. ¿Cómo empezar a enseñar con un modelo diferente al que se ha aprendido? Al iniciar la tarea docente en la educación secundaria lo más habitual es que se tienda a reproducir el mismo modelo de enseñanza con el que uno ha aprendido, que es el que conoce y proporciona seguridad. La experiencia propia y la reflexión en torno a ella, el contacto con otros profesionales y experiencias innovadoras y la formación permanente son las vías fundamentales para poder avanzar en la dirección anteriormente apuntada. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 103 10/03/11 8:55 104 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Este camino no es fácil: la provisionalidad en los centros los primeros años de trabajo, la atención a un elevado número de alumnos, la falta de un ambiente motivador, o el trabajo en solitario son algunos de los obstáculos que llevan, con frecuencia, a ceñirse al libro de texto como instrumento fundamental de enseñanza, acompañado de algunas prácticas de laboratorio o de campo. Se hace necesario encontrar motivaciones que permitan superar estos obstáculos y llegar a la conclusión de que vale la pena el esfuerzo para avanzar en la dirección apuntada. La principal fuente de motivación es la que proporciona iniciar el redescubrimiento de la ciencia y la naturaleza con nuestro alumnado. Esta idea, que en principio puede parecer utópica, es la que ha llevado a muchos profesores y profesoras, individualmente y en grupo, a realizar innovaciones importantes a lo largo de su carrera docente, y es el motor básico del desarrollo profesional. Sin duda, supone más trabajo y un esfuerzo de reflexión crítica sobre la propia práctica. Pero a cambio, es una fuente continua de satisfacción y crecimiento personal, pues para un docente no hay mejor recompensa que ver a su alumnado motivado e implicado con entusiasmo en las tareas que se le plantean. No se puede obviar la dureza de los primeros pasos: la duda de que los procesos de trabajo no permitan desarrollar los aprendizajes pretendidos, el miedo a perder el tiempo o el control de la clase o a enfrentarse a preguntas de los estudiantes que no se sepan responder. Aún recuerdo mis primeras experiencias en este sentido, en las que con frecuencia mis conocimientos universitarios se tambaleaban al no poder justificar los hechos empíricos a los que mis alumnos y yo nos enfrentábamos. En uno de mis primeros trabajos prácticos planteé a los alumnos que investigaran en grupo qué alimentos prefiere el caracol, convencido de que su dieta era vegetariana. Les pedí que diseñaran experimentos para llegar a conclusiones sobre la pregunta planteada. Cuando realizamos la puesta en común me sorprendió que en los experimentos no se habían limitado a utilizar alimentos de origen vegetal, sino que habían incluido otros como embutidos, miel, y carne picada. Pero mi mayor sorpresa fue con relación con las conclusiones, en las que distintos grupos afirmaban que sus caracoles comían miel, jamón de York y carne picada. Ante mi sorpresa les pedí que repitieran los experimentos y así pude observar que tenían razón. Consulté entonces la bibliografía científica a mi disposición y no conseguí encontrar información sobre el tipo de alimentos que consumían los caracoles de huerta. Con frecuencia los aprendizajes realizados por el alumnado de cualquier nivel, en la realización de trabajos prácticos, superan con creces las expectativas del profesorado. Cuando se da protagonismo a los adolescentes su responsabilidad e implicación aumenta, en general, y si se orienta adecuadamente la organización y trabajo de los grupos, también lo hace su capacidad de regulación, factor fundamental para que se sientan responsables de sus tareas y resultados. En cuanto a las preguntas que no sabemos contestar, no supone ninguna limitación ni pérdida de autoridad. Tanto el profesorado como los estudiantes deben comprender que la natu- BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 104 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 105 raleza es muy compleja y diversa, y que, por tanto, ningún científico tiene respuesta a todas las preguntas. Y que por ello una de las actitudes científicas más importantes es la humildad, para reconocer que nuestros conocimientos son siempre aproximaciones limitadas. Si esto es así para los científicos, con mayor razón para el profesorado de niveles no universitarios. No tenemos que sentirnos desautorizados cuando no tenemos respuesta a algunas preguntas que puedan surgir: la posición coherente con el trabajo científico es reconocerlo y plantear posibles vías para intentar encontrarlas. Con esta actitud no sólo no se pierde autoridad, sino que se gana y se afianza la idea de que ninguna persona tiene el don, por su estatus, de conocerlo todo, lo que es fundamental para el desarrollo de una actitud crítica ante el conocimiento científico. Además, proporciona mayor confianza a los alumnos y alumnas, ya que el reconocimiento de que no sabemos muchas cosas da más validez a las que sí sabemos. Una vez perdido el miedo inicial y roto el tópico de que el profesor ha de tener respuesta para todo, el camino se hace más estimulante con el entusiasmo de los adolescentes al sentirse auténticos protagonistas de procesos de investigación que les aportan nuevos conocimientos. Para fomentar la construcción del saber en el aula es fundamental confiar en el potencial y capacidades de los estudiantes. Cuando estos perciben que no se confía en su capacidad de aprender se produce desmotivación, mientras que cuando las expectativas por parte del profesorado son positivas, se crecen y muestran sus mejores capacidades. El reto puede parecer grande, pero no lo es tanto si se tiene en cuenta que cuando se inicia la profesión se dispone de muchos años para ir avanzando de forma progresiva en esta dirección. Para ello es importante utilizar diferentes orientaciones, ayudas y recursos entre los que destacamos: • Los objetivos alcanzables y discretos. Empezar con trabajos prácticos sencillos, sobre cuestiones con las que estemos familiarizados, constituye una garantía de éxito que consolidará estos planteamientos y animará al profesorado y alumnado a seguir avanzando en esta dirección. Para ello es importante que el o la profesora o grupo de profesores que se planteen un nuevo trabajo práctico lo realicen ellos en primer lugar. Esto es necesario para calibrar los conocimientos que deben movilizarse y las posibles dificultades que pueden aparecer. Al mismo tiempo da una mayor seguridad y capacidad para poder orientar después a los alumnos y alumnas. • La reflexión y valoración personal y de nuestros alumnos. Para progresar y mejorar en la realización de trabajos prácticos es necesaria nuestra reflexión continua sobre lo que acontece en el aula, con objeto de poder valorar qué cosas están funcionado bien y cuáles se han de revisar en próximas ocasiones. En esta reflexión y valoración es fundamental contar con las opiniones de todo el alumnado, que con frecuencia pueden aportarnos pistas de gran interés. • El contacto con experiencias innovadoras a través de revistas educativas, jornadas y congresos. Internet resulta un recurso de especial interés por la riqueza de recursos que ofrece y su fácil acceso. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 105 10/03/11 8:55 106 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA • El trabajo en grupos colaborativos entre profesoras y profesores del mismo centro o de varios centros. Este trabajo es hoy mucho más fácil de realizar gracias a las redes sociales y otros recursos de Internet, que permiten el trabajo colaborativo sin necesidad del encuentro presencial. • La comunicación de las propias experiencias en diferentes contextos (jornadas de intercambio, escuelas de verano, revistas, etc.). Una limitación importante de la profesión docente es la poca difusión que tienen las experiencias de calidad realizadas por muchos profesores y profesoras, lo que priva a este colectivo de poder utilizar este rico patrimonio, que debería ser accesible a todas las personas. Comunicar por escrito o mediante recursos audiovisuales una experiencia supone, en primer lugar, una reconstrucción personal de la misma que implica, para el que lo realiza, un gran enriquecimiento. Por otra parte permite poner a disposición de otros colegas recursos y orientaciones que pueden resultarles útiles (Monográficos de Alambique 2-1994 y 47-2006). A partir de estos supuestos puede entenderse que los trabajos prácticos no son sólo una vía fundamental para la construcción de conocimientos científicos por parte de nuestro alumnado, sino que además permiten paralelamente la reelaboración, comprensión y descubrimiento de nuevos conocimientos al profesorado, lo que supone una doble recompensa y el motor fundamental para seguir avanzando. No se puede enseñar lo que no se ha aprendido, ni enseñar sin aprender al mismo tiempo. Desde esta perspectiva la tarea docente deja de ser un trabajo rutinario de repetición, para convertirse en una aventura continua tan estimulante como la investigación científica. ACTIVIDADES Actividad 1 Nivel de indagación de los trabajos prácticos Valora, como docente, el nivel de indagación de los siguientes trabajos prácticos que se plantean a los alumnos de educación secundaria, de acuerdo con los criterios planteados por Herron. «• ¿Cómo puedes averiguar si una roca es de naturaleza caliza? • Muchas setas comestibles cuando se recogen están llenas de agujeros y pequeñas larvas. ¿Qué preguntas puedes plantear con relación a este fenómeno y cómo podrías encontrar respuesta a ellas? • ¿Cómo extraer la clorofila de un vegetal? La clorofila es un pigmento soluble en alcohol. Corta una hoja de espinaca en pequeños trozos. Colócalos en un tubo de ensayo con alcohol. Agítalo. Después coloca el tubo y su contenido en un vaso de precipitados, con agua caliente (a unos 80º). Espera diez minutos y vuelve a agitar el tubo. ¿Qué observas? ¿A qué crees que es debido el cambio experimentado?» BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 106 10/03/11 8:55 EL LUGAR DE LOS TRABAJOS PRÁCTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 107 Antes de realizar esta actividad es importante recordar los criterios definidos por Herron en este capítulo. Puede ampliarse incluyendo otras actividades prácticas que se hayan realizado en los propios estudios. Actividad 2 Relación entre contenidos teóricos y aspectos metodológicos Elabora una V de Gowin que relacione los aspectos teóricos y metodológicos que pueden ponerse en juego en el siguiente trabajo práctico: «¿Cómo puedes averiguar la cantidad de agua retenida por una muestra de suelo?». Conviene definir primero qué experimentos se realizarán y en que condiciones, para posteriormente definir los aspectos teóricos y metodológicos subyacentes, que se explicitarán en cada uno de los lados de la V de Gowin. Actividad 3 Buscar recursos del entorno para trabajos prácticos de Biología y Geología Te proponemos lo siguiente: • Elabora un inventario de lugares de interés del entorno para la realización de trabajos prácticos de Biología y Geología, indicando para qué contenidos del programa pueden resultar útiles. Debe contemplar espacios naturales, urbanos, agrícolas, industriales o extracciones. Es importante contrastar las diferentes aportaciones, para obtener un inventario lo más completo posible. Asímismo, deben concretarse los contenidos que pueden trabajarse y los cursos para los que pueden ser más adecuados. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 107 10/03/11 8:55 108 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALAMBIQUE N.º 2 (1994). Monográfico: Los trabajos prácticos. — Nº 47 (2006). Monográfico: Los trabajos prácticos en la construcción del conocimiento biológico y geológico. AUSUBEL, D.P., NOVAK, J.D. y HANESIAN, H. (1983). Psicología educativa: un punto de vista cognoscitivo. México: Trillas. CANO, I. (2007). La contaminación del agua: una propuesta para trabajar de manera funcional y significativa en la educación secundaria. Investigación en la Escuela, 63, 47-64. — (2009). La investigación escolar. Un asunto de enseñanza y aprendizaje en la educación secundaria. Investigación en la Escuela, 67, 63-80. CARMEN, L. del (1988). Investigación del medio y aprendizaje. Barcelona: Graó. — (1995). Enfoques investigativos en la enseñanza de las ciencias y secuenciación de contenidos. Investigación en la Escuela, 25, 17-26. — (2006). Las actividades prácticas en contextos multiculturales. Alambique, 47, 56-64. CLAXTON, G. (1994). Educar mentes curiosas. Madrid: Visor/Aprendizaje. CONDE, A. y SHUM, G. (2009). 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Ejemplos de secuencias de actividades Susana García Barros Universidad de A Coruña Cristina Martínez Losada Universidad de A Coruña Un poco de historia Tradicionalmente la enseñanza de las ciencias ha estado presidida por una cultura caracterizada por la primacía del contenido teórico y, muy especialmente, por la descripción de modelos abstractos, sin que dicho conocimiento sirviera, en muchas ocasiones, para explicar la realidad observable. De este modo, los objetos y los fenómenos que suponen cambios observables han estado poco presentes o incluso ausentes del aula, mientras se estudiaba con todo lujo de detalles las características moleculares de las sustancias orgánicas que forman parte de los seres vivos o las clasificaciones de los mismos, llegando a grados de concreción de discutible interés educativo. Por otra parte, esta primacía de la mal llamada teoría, ha sido introducida en las aulas como un conocimiento veraz y completamente elaborado, lo que contradice la propia esencia del conocimiento científico, caracterizado por su provisionalidad y dinamismo, y cuya génesis requiere la formulación de preguntas o la puesta en cuestión de teorías e ideas establecidas. Una enseñanza, además, que ha respondido principalmente a un proceso transmisivo y unidireccional por BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 109 10/03/11 8:55 110 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA parte del docente, dedicado a exponer los contenidos que el alumnado tendría que entender, recordar e incluso aplicar sin problemas. La alternativa a la educación en ciencias considerada tradicional se centró en la problemática del que aprende, otorgando especial importancia a hacer más sencillo e interesante el aprendizaje de las ciencias y promoviendo un mayor contacto del estudiante con la naturaleza y con los fenómenos naturales. Esta preocupación por hacer la ciencia más próxima, si bien se inicia mucho antes, emerge de forma más extensa en las décadas de 1960 y 1970, sobre todo en los países anglosajones. La conocida como enseñanza por descubrimiento, impulsó la investigación en la enseñanza de las ciencias y la elaboración de conocidos proyectos y materiales, aunque también fue sometida a sucesivas críticas, tanto en lo que se refiere a sus fundamentos teóricos, como a su eficacia. Entre los primeros destaca su concepción distorsionada de la ciencia, pues ésta se percibía fundamentalmente en su dimensión de proceso que genera conocimiento a través de la aplicación de un potente, eficaz e inductivo método científico. Por otra parte, la visión del aprendizaje en que se sustentaba es otro de sus puntos débiles, pues resulta ingenuo pensar que el alumnado dispone de las capacidades intelectuales necesarias para abordar científicamente los problemas. Además, también era ingenuo pensar que, aunque poseyera tales capacidades y hubiera aprendido a utilizar el método científico, podría construir las mismas entidades, principios, teorías… que elaboraron equipos científicos de reconocido prestigio. A pesar de las críticas, hay que reconocer que la enseñanza por descubrimiento supuso una revolución y, como tal, potenció unas ideas que, aún con bastantes modificaciones, prevalecen en el tiempo. Así, en la actualidad se acoge con naturalidad: la importancia de focalizar la investigación en el alumnado; la relevancia de acercar los fenómenos naturales y el trabajo científico al aula; la consideración de la motivación como un aspecto clave del aprendizaje, etc. De hecho, en la década de 1980, cuando emerge la nueva corriente constructivista, Fensham (1985) sugiere que los objetivos deben atender al desarrollo de conocimientos relevantes para el que aprende, tanto desde el punto de vista social, como personal, partiendo siempre de lo que ya saben. Pero, además, insiste en la necesidad de explorar las demostraciones y prácticas que son inherentes a las ciencias y de desarrollar las habilidades prácticas y cognitivas que deben surgir como consecuencia del aprendizaje de tópicos significativos, más que como un motivo primario del aprendizaje. Asimismo, reconoce la importancia de otros aprendizajes como el desarrollo de rasgos y actitudes científicas; las aplicaciones sociales, limitaciones y fronteras de la ciencia, etc. Lo indicado resulta coherente con la conocida síntesis elaborada por Hodson (1994) sobre cuáles deben ser los objetivos de la educación científica: saber ciencia, hacer ciencia y saber sobre la ciencia. En esta línea, y con objeto de promover la educación científica del ciudadano, se ha destacado la importancia de desarrollar programas de enseñanza basados en la investigación en el aula. Las orientaciones recogidas en los estándares para la educación científica estadounidense (National Research Council, 1996) o el Informe Rocard (Rocard y otros, 2007), elaborado a petición de la Comisión Europea, son representativas en este sentido. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 110 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 111 Las ideas expuestas también han propiciado la elaboración de diferentes proyectos innovadores desde un enfoque investigativo, caracterizados por el uso de procesos de búsqueda e indagación como medio para la construcción del conocimiento escolar, a la vez que se dirigen a promover el desarrollo profesional del profesorado implicado (Cañal, 2007). Entre ellos, y a modo de ejemplo, cabe señalar el «Proyecto 2061», desarrollado por la American Association for the Avancement of Science o, en el ámbito europeo, el proyecto «La Main à la Pâte», elaborado en estrecha relación con el Ministerio de Educación Francés. Más concretamente en España, se han elaborado conocidas propuestas pioneras a principios de la década de 1990 por parte del equipo de investigación de la Universidad de Valencia, y otras más recientes desarrolladas en el marco de los proyectos «Investigación y Renovación Escolar» (IRES) y «Grupo Andaluz de Investigación en el Aula» (GAIA) de la Universidad de Sevilla y del proyecto «Razonamiento, Discusión, Argumentación» (RODA) de la Universidad de Santiago de Compostela. Los diseños curriculares españoles también se hacen eco de las ideas arriba citadas. Concretamente el currículo de la asignatura de Ciencias para la educación obligatoria emanado de la LOGSE define para su consecución tres tipos de contenidos: • Conceptuales: conceptos, hechos y principios. • Procedimentales: resolver problemas. • Actitudinales: actitudes científicas, valoración de la ciencia y su relación con los problemas sociales, desarrollo de actitudes de respeto y conservación del medio. Otros cambios surgidos más recientemente ponen el énfasis en el uso de las competencias básicas, concretadas por la Unión Europea. Éstas constituyen el eje vertebrador del currículo de la educación obligatoria vigente, siendo una de ellas la competencia científica, que en el currículo español se denomina competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. Esta competencia implica utilizar en el lugar y el momento adecuados el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber estar; lo que se traduce en: ser capaz de utilizar el conocimiento científico, ser capaz de aplicar los procesos que caracterizan a la ciencia en contextos cotidianos, ser consciente de que la ciencia tiene una derivación social (resuelve problemas, genera nuevos interrogantes y conocimientos, etc.) y una dimensión personal (permite reflexionar sobre cuestiones científicas, sobre las implicaciones de las actuaciones personales y sociales en el medio, etc.). Como se puede apreciar, la introducción de la competencia científica resulta coherente con las recomendaciones que, sobre objetivos educativos, se realizan desde la investigación en enseñanza de las ciencias radicando la novedad, sobre todo, en su consideración a la hora de definir y articular la formación académica obligatoria de los futuros ciudadanos (Cañas y otros, 2007). Por ello se puede afirmar que, a nivel oficial, el desarrollo de habilidades investigativas específicas en el alumnado sigue manteniendo un importante valor educativo, cuya justificación se podría resumir en los siguientes términos: • La investigación en el aula promueve el desarrollo de una visión más adecuada de la ciencia. El conocimiento científico conjuga el saber teórico y el del proceso científico, BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 111 10/03/11 8:55 112 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA encargado de generar esos conocimientos en un determinado marco social e ideológico. Por ello, la introducción exclusiva de conocimientos teóricos no sería suficiente. • El desarrollo de habilidades investigativas favorece la racionalidad en la resolución de problemas. Estas habilidades son diversas: análisis de problemas, diseño de ensayos y/o observaciones, elaboración de conclusiones, interpretación de las mismas desde el conocimiento teórico, etc. Pero además, se complementan con otras de tipo comunicativo: descripción de hechos, resultados y modelos teóricos; justificación de los resultados empleando el conocimiento científico y los modelos teóricos; argumentación, etc. Todas ellas favorecen la indagación, pero también el aprendizaje conceptual con el que necesariamente debe relacionarse. • El acercamiento a la investigación en el aula conduce al conocimiento y a la valoración de los procesos implicados en la misma. Saber emitir hipótesis, analizar datos, etc., no es suficiente; también es relevante percibir su sentido, tanto en relación con el proceso inmediato anterior o posterior, como con la investigación en su conjunto. Es importante comprender, por ejemplo, que sin una hipótesis bien fundamentada en los conocimientos existentes es difícil dirigir un ensayo, y que sin un buen ensayo no se pueden obtener las pruebas que avalan o refutan la hipótesis. La búsqueda de pruebas ha tenido y tiene gran importancia en el desarrollo del conocimiento humano, concretamente en la superación de ideas acríticamente aceptadas por distintas razones. • La investigación en el aula contribuye al desarrollo personal del alumnado, no sólo en cuanto promueve un conocimiento en acción, que tiene importantes implicaciones en el desarrollo de la autonomía, sino también en la satisfacción personal que supone resolver problemas con soluciones inciertas. La enseñanza por investigación: su marco de referencia El trabajo docente se caracteriza por la toma de decisiones sobre qué y cómo enseñar, y está orientado por un modelo de enseñanza articulado que posee capacidad de predicción, incluso aunque el profesor/a no siempre sea consciente de ello. Son varios los modelos de enseñanza de las ciencias (Jiménez-Aleixandre, 2000), también llamados tendencias o tradiciones (Porlán, 1993; Pozo y Gómez Crespo, 1998). Entre otros, se consideran la enseñanza transmisiva y por descubrimiento, mencionadas anteriormente, y los modelos que se acogen a la perspectiva constructivista, que aun teniendo sus limitaciones sigue constituyendo un referente a considerar y a desarrollar (Gil y otros, 1999). En concreto, la enseñanza por investigación ha tratado de superar las críticas de la enseñanza por descubrimiento, acogiéndose a la citada perspectiva. En este sentido, se aleja de la concepción simplista, inductiva y experimentalista de la ciencia, para acercarse a una concepción más acorde con la nueva epistemología de la misma. Así, la ciencia se considera una actividad humana creativa, que emplea una metodología compleja y rigurosa, presidida e influida por el marco teórico de referencia, que permite generar y evaluar nuevo conocimiento mediante la continua búsqueda de pruebas. Además, el trabajo científico se desarrolla de BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 112 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 113 manera colectiva, dentro de la comunidad científica, pero también en relación con la sociedad, recibiendo ambas influencias mutuas. Sin embargo, no puede establecerse un isomorfismo entre la investigación científica y la investigación en el aula, pues el contexto, los objetivos, las capacidades de los investigadores/as y de los alumnos/as, sus motivaciones, los referentes teóricos, etc., resultan claramente diferentes. En concreto, la investigación científica pretende generar nuevo conocimiento, mientras que la enseñanza persigue el aprendizaje de los modelos científicos y de las actitudes que el futuro ciudadano necesita para desenvolverse de forma responsable en el mundo actual. Asimismo, la investigación científica la realizan profesionales expertos que, para alcanzar sus objetivos, utilizan sus habilidades para buscar información, organizarla e interpretarla. Por el contrario, el estudiante es un sujeto inexperto, con sus habilidades y destrezas en proceso de desarrollo, generalmente poco motivado y con unas ideas sobre los fenómenos del mundo no coincidentes con los modelos científicos escolares. Además, el estudiante posee unos hábitos personales en la resolución de problemas próximos al modo de hacer cotidiano, caracterizado por la rapidez, la irreflexión y la economía cognitiva, que está claramente distanciado de la rigurosidad e incluso la sinuosidad del quehacer científico. Por otra parte, el aprendizaje no se entiende como un simple proceso de descubrimiento de ideas desde la acción, sino como una evolución de los modelos y teorías personales de la que aprende, pues es bien conocido que la simple observación de un fenómeno o incluso la recogida sistemática de datos, no conduce necesariamente a una interpretación adecuada de los resultados y conclusiones. Así, por ejemplo, la observación y cuantificación del crecimiento de un vegetal no lleva necesariamente a la interpretación de que el aumento de la masa vegetal depende, además de la absorción de agua y sales, de la captación de CO2. Lo mismo ocurre con la observación rigurosa y correcta del mantenimiento de la temperatura en el proceso de cambio de estado, que además de no conducir a una interpretación adecuada, puede desconcertar al alumnado, que llega a cuestionar la validez de sus propios datos. Otro ejemplo lo encontramos en el movimiento de los astros, pues si bien el alumno/a puede explicar el movimiento aparente del Sol de este a oeste, a partir del modelo de Tierra esférica que gira sobre sí misma, este mismo modelo no lo emplea para justificar que la Luna y las estrellas realizan un movimiento aparente similar; aún incluso después de descubrir mediante una observación directa y dirigida, que no son astros estáticos en el cielo. Cabe destacar, que el aprendizaje se concibe como un proceso complejo que demanda no sólo la evolución de los modelos y teorías personales, sino también el paralelo cambio metodológico y actitudinal. Esta visión del aprendizaje requiere una adecuada contextualización de la situación problemática por resolver, que ha de resultar atractiva y significativa para el alumnado, así como una dirección del profesorado y un cambio en la perspectiva de la evaluación. Ésta debe atender a los distintos aprendizajes (teóricos, habilidades cognitivas, de comunicación, etc.) en un sentido profundo, que informe, no solo del aprendizaje, sino de las causas del éxito o del fracaso, tanto desde la perspectiva del alumno/a como del profesor/a, BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 113 10/03/11 8:55 114 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA lo que debe incidir en el proceso de enseñanza (Gil, 1993; Sanmartí, 2007) y, por extensión, en el desarrollo profesional del profesorado (Cañal, Pozuelos y Travé, 2005). Estos fundamentos teóricos dirigen una acción educativa que se caracteriza por la utilización de actividades de investigación en el aula, pero dada su diferencia con la investigación científica, este tipo de enseñanza se ha enmarcado en la perspectiva de la indagación (JiménezAleixandre, 1998). Concretamente, la acción educativa se caracteriza por el planteamiento de problemas y preguntas, próximas al alumnado, en torno a ámbitos de investigación previamente definidos. La resolución del problema se realiza a través de una secuencia de actividades variadas, en las que se promueve la evolución de las ideas del que aprende y, con ello la comprensión del medio que le rodea, a través del desarrollo y la utilización de habilidades investigativas. Éstas se entienden en un sentido amplio, superando la simple experimentación, pues contemplan la discusión de ideas empleando las necesarias pruebas en conexión con el conocimiento teórico. De esta forma el proceso de enseñanza se caracteriza por el continuo diálogo en el aula (Jiménez Vicioso, 2006), de ahí que el papel del docente sea trascendental, pues debe dinamizar las reflexiones del alumnado, reconducirlas exigiendo coherencia y rigor, así como promover la autorregulación del que aprende, lo que en definitiva contribuye a promover su autonomía en el proceso de aprendizaje (véase, a modo de resumen, el cuadro 1). Cuadro 1. La enseñanza por investigación: fundamentos y acción educativa que comporta Psicológico • El alumno es activo en el proceso de aprendizaje • El aprendizaje depende de los conocimientos previos del que aprende • El aprendizaje demanda no sólo el cambio conceptual, sino el metodológico y el actitudinal Epistemológico • El marco teórico dirige la observación/investigación • El marco teórico de la ciencia está constituido por una serie de conceptos, modelos y teorías articulados entre si • La ciencia y la sociedad tienen mutuas influencias • La ciencia es una actividad humana y colectiva, provisional y dinámica Fundamentos La investigación en el aula Acción educativa: un diálogo permanente en el aula • Plantear y analizar el problema de estudio • Emitir hipótesis, primeras respuestas • Elaborar y poner en marcha estrategias de indagación (búsqueda de información y/o diseño de ensayo para obtener datos, etc.) • Organizar y analizar los resultados/información • Interpretar los resultados empleando el conocimiento teórico disponible • Elaborar una síntesis y reflexión de lo aprendido • Aplicar el conocimiento a nuevas situaciones y suscitar nuevos problemas BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 114 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 115 La investigación en el aula es posible La enseñanza como investigación, al igual que ocurre con otras estrategias innovadoras, suscita recelos en el profesorado, en cuanto constituye un cambio didáctico frente a las rutinas ampliamente asentadas de la enseñanza transmisiva habitual y, como todo cambio, resulta lento y dificultoso (Mellado, 2003). A continuación, partiendo de las posibles dificultades que puede percibir el docente para desarrollar propuestas de investigación en el aula, aportamos argumentos que justifican su conveniencia. La experiencia docente en el uso de estrategias de indagación La inseguridad del docente en este terreno constituye un obstáculo para considerar las habilidades investigativas como contenidos reales de enseñanza en el aula de educación obligatoria. Sin embargo el desarrollo de las habilidades investigativas posee un relevante valor educativo y además es una competencia exigida por el currículo oficial, por tanto, como cualquier procedimiento, deben ser objeto de enseñanza específica (Pro, 1998). La rentabilidad de la investigación en el aula Se considera que esta estrategia demanda mucho tiempo, del que la enseñanza de las ciencias en la educación obligatoria no dispone. Sin embargo, el docente, que reconoce la importancia de la enseñanza conceptual, admitiendo que su aprendizaje requiere tiempo de análisis, reflexión, organización, etc., también debería reconocer que enseñar a «investigar» es educativamente importante y que la indagación, en la medida que supone un saber hacer, no se puede aprender de otra manera que «haciendo», es decir mediante la asunción del reto que supone la resolución de un problema, aspecto este que también demanda su tiempo. Las habilidades investigativas del alumnado Posiblemente el estudiante tienda a analizar el problema de forma superficial; no disponga inicialmente de destreza suficiente para organizar datos y obtener conclusiones coherentes con el problema que preside la indagación; tenga problemas para interpretar hechos y fenómenos empleando un marco explicativo que dé cuenta de los resultados obtenidos; etc. El profesor/a, al igual que suele hacer cuando enseña conocimientos teóricos, debe tomar en consideración el punto de partida del alumno/a, orientando convenientemente el trabajo de aula, con objeto de que las habilidades investigativas iniciales evolucionen. La motivación del alumnado La indagación suele percibirse como una metodología motivadora, en la medida que su realización implica el uso de material y la observación de fenómenos reales, lo que supone un cambio en el tipo de enseñanza habitual. Sin embargo el grado de motivación del alumnado quizás disminuya durante el proceso de enseñanza, pues en él se demanda esfuerzo, rigurosidad y dedicación. El profesor/a debe ser consciente de que la atención personalizada BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 115 10/03/11 8:55 116 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA resulta aquí esencial; siendo una de las claves del éxito graduar la ayuda que demandan los diferentes estudiantes, pues, mientras unos se crecen frente a los desafíos, otros, más cautelosos, se sienten más cómodos realizando tareas concretas y delimitadas, demandando, lógicamente, grados de dirección diferentes (Bacas y Martín-Díaz, 1992). La selección y secuenciación de actividades. La delimitación del contenido teórico Al profesorado le inquieta determinar el contenido teórico sobre el que se va a investigar. Puesto que las estrategias de indagación requieren tiempo, es imprescindible delimitar muy bien, sobre qué aspectos concretos se debe indagar. Si bien se ha llegado a considerar que el desarrollo de habilidades investigativas puede promoverse a través del tratamiento de problemas más o menos incidentales (¿qué marca de galletas se deshace antes al sumergirlas en leche?), lo deseable sería promover el aprendizaje holístico conceptual y procedimental, optimizando así los esfuerzos, al relacionar la indagación y sus resultados con los modelos e ideas clave que constituyen la ciencia escolar y que son el destino al que se desea llegar en el proceso de enseñanza/aprendizaje. Para ello el docente dispone de distintas rutas que le ofrece el «GPS», es decir distintas secuencias de actividades, que proporcionan saberes diferentes. Algunas conclusiones Cabe destacar finalmente que, a pesar de las recomendaciones y justificaciones que aporta tanto la investigación en la enseñanza de las ciencias como las normativas oficiales, respecto al valor formativo de la indagación y la necesidad de que tenga la presencia que se merece en el aula, este tipo de estrategia sigue siendo menos habitual de lo deseable. Lo indicado ha sido denunciado en países anglosajones con alta tradición de laboratorio escolar, en los que se critica la inadecuada interpretación de la enseñanza de la indagación (Chinn y Malhotra, 2002), pero también en nuestro país, de tradición mucho más teórica, donde la presencia de actividades dirigidas a la indagación es todavía anecdótica en los libros escolares de la educación obligatoria (García Barros y Martínez Losada, 2003). Sin embargo, a pesar de estas denuncias, no debemos caer en un pesimismo paralizante, pues, como decíamos, el cambio didáctico es lento, siendo el profesorado, pero también y muy especialmente sus formadores, un punto clave en la promoción de dicho cambio. Es necesario valorar la indagación y ser conscientes de que esta opción demanda estrategias de enseñanza distintas a las habituales. Puede que estas estrategias no sean las mejores del mundo ni las más eficaces, pero constituyen alternativas de enseñanza en evolución que deben ser evaluadas rigurosamente en el aula para promover su avance y mejora. Con la enseñanza transmisiva habitual, mucho más resistente a la crítica que cualquier otra innovación (al disponer de rutinas asentadas y conocidas con las que la comunidad escolar se siente cómoda), es imposible desarrollar las habilidades investigativas que el ciudadano del siglo XXI necesita. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 116 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 117 La investigación en el aula: ejemplos de secuencias de actividades Una vez analizado el interés de la indagación, su marco teórico de referencia y su problemática, aportaremos algunas ideas concretas sobre la selección y secuenciación de actividades, así como algunos ejemplos ilustrativos. Haciendo un símil cinematográfico, la indagación debe transcurrir por distintos momentos, lo que conduce a seleccionar actividades con distintas finalidades que deben resultar significativas para el alumnado, pues ha de «engancharlo», lo que redundará en una mayor implicación en la tarea y en consecuencia en el aprendizaje. Por supuesto, el símil cinematográfico contempla a los estudiantes, no como meros espectadores, sino como verdaderos actores y actrices bajo la dirección docente. En este sentido, nos enfrentamos a una tarea compleja, de ahí que el éxito dependa de múltiples factores, por supuesto, de la calidad del guión, pero también de la implicación de los actores y de la actuación del director/a, concretamente de su habilidad para adaptar el guión a la situación real. Por ello el éxito no está garantizado y es nuestra intención que los ejemplos que planteamos sean tomados como ejemplificaciones, susceptibles de ser sometidas a las oportunas críticas y adaptaciones. Antes de presentar los citados ejemplos expondremos una serie de ideas clave, que hemos tenido en cuenta en su diseño y que comentaremos a continuación: • Hacer la práctica más teórica. Plantear objetivos que conjuguen el desarrollo de los procesos investigativos con el uso del marco teórico que explica tanto los resultados como las decisiones técnicas. • Reconocer la transposición didáctica como una necesidad. La enseñanza como indagación no solo demanda contemplar la transposición didáctica de los aspectos conceptuales, sino también de los procedimientos investigativos. No debemos olvidar que existe una importante distancia entre la ciencia y la enseñanza de la misma, pero también entre cómo hacen ciencia los científicos/as y cómo se acercan a la indagación los estudiantes. • Buscar fenómenos idóneos. Estos deben favorecer el desarrollo de conceptos y modelos teóricos, deben resultar técnicamente asequibles y significativos para el alumno/a. • Establecer una secuencia de enseñanza que integre actividades con distintas finalidades. Su desarrollo debe permitir resolver el problema planteado al tiempo que se promueve la evolución del conocimiento teórico contextualizado y el desarrollo de habilidades investigativas en un sentido amplio. • Seleccionar actividades que impliquen la realización de tareas diversas. La indagación no demanda exclusivamente la realización de ensayos, sino un conjunto variado de tareas que permita aplicar la variedad de aprendizajes que dicha estrategia persigue. • Decidir un grado de dirección docente. Este debe ser acorde con las dificultades que la tarea tiene para el alumnado concreto. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 117 10/03/11 8:55 118 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA En primer lugar, cabe señalar que el objetivo de la estrategia por indagación es desarrollar habilidades investigativas en un sentido amplio, es decir, solucionar un problema o responder a una cuestión, empleando en el proceso un modelo teórico de referencia en evolución que, por una parte dirija la toma de decisiones y por otra, permita interpretar los resultados obtenidos. Por tanto, es nuestra intención que la indagación constituya un momento para interpretar y justificar empleando un lenguaje lo mas adecuado posible, de tal forma que hagamos la práctica más teórica (García Barros, 2000). Otro aspecto que se tiene en cuenta es la distancia que existe entre la ciencia y la escuela y la necesidad de considerar la transposición didáctica. Así, si el conocimiento científico no se puede llevar directamente al aula, siendo necesario determinar qué modelos son asequibles para ser empleados por el alumnado en la explicación de los fenómenos del mundo, de la misma manera es necesario determinar en qué medida las habilidades investigativas exigibles al alumnado se alejan de las que domina y emplea el científico/a y realizar, también aquí, la correspondiente transposición. Por ello es importante que esas habilidades tengan distinto nivel de exigencia. Concretamente en el caso de la observación habrá que graduar la precisión, la dificultad exigida en el control de variables, el número de las mismas, etc. En cuanto a la selección del fenómeno sobre el que se va a trabajar, será necesario atender a varios factores. En primer lugar, su relevancia para el estudio del marco teórico definido; así, conviene preguntarse en qué medida tal o cual fenómeno permite avanzar en el modelo de ser vivo o en el de la función reproductora, de nutrición, etc. Además, la selección del fenómeno debe ser asequible desde el punto de vista técnico y acorde con las limitaciones de tiempo, material, etc., aspectos éstos que son especialmente importantes a la hora de rentabilizar tiempo y esfuerzo. Asimismo, debe ser interesante para el alumnado y suficientemente cercano y conocido. La secuencia de actividades programada debe ser variada en cuanto a su finalidad. Retomando nuestro símil de guión cinematográfico, las actividades inicialmente han de dirigirse a la presentación y análisis de la situación problemática, con objeto de que se promueva la reflexión, el reconocimiento de las ideas personales, las dudas y las actitudes del que aprende. Asimismo, este momento inicial debe servir para presentar tareas que permitan la observación directa o indirecta de hechos que suscitan preguntas dirigidas a su interpretación. Las siguientes actividades deben promover la búsqueda de pruebas que avalen o refuten las ideas. La búsqueda de pruebas puede realizarse de distinta forma (mediante la experimentación, la observación sistemática, la búsqueda de datos en fuentes escritas, etc.), pero independientemente del camino elegido, la prueba será el resultado de una planificación de búsqueda, basada en la/las hipótesis que se pretenden confirmar, y del análisis de los resultados y/o la información obtenida. La prueba en definitiva será utilizada junto con el conocimiento teórico para realizar las interpretaciones oportunas. Finalmente se ha de BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 118 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 119 destinar un tiempo a la organización de lo aprendido y a su aplicación en situaciones nuevas. Se supone que en el transcurso de la actividad el alumno/a ha mejorado su conocimiento teórico y sus habilidades investigativas, de tal manera que estará en disposición de emplearlos para explicar otras situaciones diferentes. En la elección de actividades dirigidas a la indagación, no debemos caer en el reduccionismo de asimilar las tareas implicadas en las mismas, sólo a la observación y a la experimentación, pues aunque tienen gran relevancia deben ir acompañadas de otras que también la tienen. De hecho, en determinadas ocasiones, los ensayos, las observaciones y los datos obtenidos pueden describirse y presentarse como si fueran realizados por otros (compañeros/as o profesor/a), reduciendo así el tiempo dedicado al lento trabajo experimental, sin que la estrategia sufra sustancialmente. No debemos olvidar que la indagación es exigente en cuanto a la diversidad de conocimientos que persigue, por ello las actividades han de ser necesariamente variadas, contemplando el uso de tareas también diversas, pues a través de ellas se promueve el aprendizaje. En este sentido es pertinente, además de la realización de ensayos, la presentación de contenidos por parte del profesorado, la lectura y búsqueda de información, la expresión oral y escrita de resultados y conclusiones, la discusión de las ideas en pequeño y gran grupo, etc., es decir, el continuo diálogo en el aula. Otro de los aspectos clave que se debe tener en cuenta en las propuestas dirigidas a la indagación es el grado de dirección que ha de ejercer el docente. Tal dirección va a tener una incidencia importante en el aprendizaje y en la motivación, con la que se relaciona. No es fácil dar orientaciones sobre este particular, pues el grado de dirección va a estar condicionado, lógicamente por la dificultad del conocimiento implicado, tanto conceptual como procedimental, pero también, y muy especialmente, por la práctica que tenga el alumnado en este tipo de metodología. En términos generales es deseable que la autonomía del alumno/a sea cada vez mayor. Posiblemente, en un primer momento, el docente tendrá que incidir en el enunciado de hipótesis y en su relación con el diseño del ensayo, observación, etc., y exigir al estudiante que explicite sus ideas por escrito: «si espero que ocurra… entonces tendré que observar…» «si el agua es un factor determinante de… en el ensayo debo variar… y mantener controlados los siguientes factores:…». Sin embargo, cuando el alumnado tenga más interiorizada y automatizada la relevancia de la hipótesis en el diseño del ensayo, la exigencia podrá centrarse en mayor medida en el resultado de la indagación y en su interpretación teórica. Lo mismo podemos decir de la activación del marco teórico de referencia necesario para interpretar el fenómeno que se investiga; el profesor/a sopesará la necesidad de recordarlo, de presentarlo, o de plantear una búsqueda de información, cuya dirección también deberá ser decidida. La profesionalidad y experiencia del docente se demuestran, muchas veces, a través de su capacidad para sopesar el grado de dirección que debe ejercer. En una metodología por investigación escolar, una dirección que exceda las necesidades del alumnado, conduce a cerrar la actividad y a que deje de ser un reto para el que aprende. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 119 10/03/11 8:55 120 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Por el contrario, un grado de dirección inferior a las necesidades de éste, conduce a que no sepa qué hace y por qué hace lo que hace en la actividad, lo que incide negativamente en el aprendizaje y, por extensión, en la expectativa de éxito y en la motivación. Ejemplos de secuencias de actividades de enfoque investigador Los ejemplos seleccionados son diferentes entre sí. El primero se dirige al estudio de las bacterias de la placa dental y responde a un planteamiento más puntual de carácter experimental e interpretativo (cuadro 2). El segundo, constituye una parte de un planteamiento más amplio, dirigido a la enseñanza de la astronomía, que emplea como hilo conductor el paso del tiempo. En el ejemplo que se presenta (cuadro 3, en p. 122) se estudian las fases de la Luna –el paso de un mes– y su carácter es observacional e interpretativo. En ambos casos se plantea la cuestión central (pregunta) que motiva la indagación, así como las ideas teóricas clave que se tratan en la misma, las habilidades que se pretenden desarrollar y la secuencia de actividades, que van acompañadas del correspondiente comentario didáctico. Ejemplo 1. Estudio de las bacterias de la placa dental Cuadro 2. Pregunta: ¿cómo podemos explicar la formación de caries? IDEAS CLAVE HABILIDADES • En la dentadura existen microorganismos que forman parte de la flora normal de la boca. • Las bacterias de la placa dental son seres vivos –se reproducen, se nutren, intercambian materia con el medio y lo modifican–. • Las bacterias son organismos heterótrofos –necesitan nutrientes orgánicos–. La nutrición bacteriana produce sustancias de desecho que acidifican el medio. • La acidificación del medio debida a la nutrición bacteriana puede dañar el esmalte. • Análisis de problemas y emisión de hipótesis. • Búsqueda de información. • Propuesta de ensayos o pruebas para contrastar ideas iniciales. • Uso de instrumentos y técnicas experimentales (preparación de frotis, tinción y observación al microscopio; preparación de un medio de cultivo). Su interpretación. • Observación de cambios, interpretación de los mismos y aplicación a problemas cotidianos relevantes. • Comunicación, discusión e intercambio de ideas. Propuesta de actividades • Seguramente sabes qué son las caries pero, ¿qué sustancias u organismos las causan? Nota. Frente a esta pregunta se supone que surgirán distintas respuestas (caramelos, azúcar, bacterias, etc.), lo que facilitará la introducción del concepto de placa dental, considerándola como los microorganismos que, por formar parte de la flora normal de la boca, podrían influir en la producción de caries. • ¿Podemos observar los microorganismos de nuestros dientes? ¿Qué instrumentos o técnicas será necesario utilizar? Nota. Posiblemente el alumnado señale la necesidad de utilizar el microscopio, aunque no advierta que las bacterias carecen de color apreciable y que es necesario teñirlas. Deberá hacerse hincapié en ello para dar sentido a la técnica de tinción que se empleará para observar las bacterias al microscopio. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 120 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 121 • Observemos las bacterias de la placa dental (se adjunta procedimiento –obtención de la muestra de placa empleando una torunda, colocación en el porta, fijación y tinción–). Fijaos en ellas y averiguad si todas tienen la misma forma. Buscad a continuación información sobre estos microorganismos y, a partir de ella, elaborad una definición de bacteria. Nota. El docente decidirá el grado de autonomía del alumnado, tanto en la preparación de la muestra, como en la observación al microscopio y en el uso del objetivo de inmersión, pues puede resultar complicado a los estudiantes de estas edades. • Las bacterias de la placa dental, ¿son seres vivos? Si es así, ¿qué funciones realizarán? ¿Existirá algún procedimiento que permita observar que las bacterias de la placa realizan esas funciones? Nota. Los alumnos/as tendrán que hacer un esfuerzo de abstracción para hacer una relación de las funciones vitales, generalmente asociadas al ámbito macroscópico y al microscópico, por lo que deberá suministrarse la ayuda necesaria en ese sentido. Con relación a la última cuestión es previsible que no aporten respuestas adecuadas, por lo que el profesorado propondrá la necesidad de realizar un estudio in vitro, destacando que el cultivo bacteriano permitirá evidenciar la reproducción de las bacterias e interpretar los cambios producidos en el medio de cultivo. • Para realizar el estudio in vitro hemos de preparar un medio de cultivo (se adjunta la correspondiente información sobre la técnica de preparación del cultivo, su distribución en tubos de ensayo y su posterior esterilización). - De los productos utilizados en la preparación del medio algunos son orgánicos, ¿cuáles? ¿Para qué creéis que serán necesarios? ¿Qué ocurriría si los eliminásemos del caldo de cultivo? - Los tubos de ensayo que contienen el medio de cultivo deben ser esterilizados, ¿qué significa esterilizar? ¿Por qué habrá que esterilizar el medio de cultivo antes de añadirle las bacterias de la placa dental? Nota. La preparación del medio de cultivo es sencilla, aunque por razones de tiempo el docente puede optar por prepararlo personalmente. Las cuestiones planteadas pretenden dar sentido a la receta. En primer lugar se trata de destacar que las bacterias son seres vivos heterótrofos y necesitan nutrientes orgánicos. Por otra parte, aunque el alumnado seguramente conoce el significado de la esterilización, deberá aplicarlo al contexto de esta actividad. Es importante que la perciba como el procedimiento que permite controlar que el medio, antes de emplearlo en el ensayo, no está contaminado por ningún microorganismo. • «Sembremos» nuestros tubos ya esterilizados, utilizando la torunda que deberéis volver a pasar por los dientes. Para que se desarrollen las bacterias, ¿es necesaria alguna condición especial?, ¿cuál?, ¿por qué?, ¿se apreciarán cambios?, y si es así, ¿convendría dejar algún tubo sin sembrar como control? Nota. La discusión pretende aclarar que el desarrollo bacteriano requiere un tiempo y una temperatura similar a la corporal. Además, puede suscitar una investigación paralela: ¿se desarrollarán las bacterias a temperatura ambiente en el mismo tiempo?, ¿cómo podemos comprobarlo? Asimismo, el profesor/a debe cerciorarse de que el alumno/a asume la importancia de mantener un ensayo control. • Describid los cambios ocurridos en los medios de cultivo sembrados. ¿A qué creéis que se deben? Tratad de buscar un procedimiento experimental que os permita obtener pruebas que avalen vuestras interpretaciones. Nota. Es posible que los alumnos/as señalen como causa de los cambios la reproducción bacteriana, proponiendo, como comprobación, la observación al microscopio del cultivo crecido. Sin embargo, quizás desestime otros cambios como la acidificación del medio, asociada a la nutrición bacteriana. Así, será necesario sugerirles que comprueben la variación de pH con un indicador y, sobre todo, que lo relacionen con la nutrición –utilización de glucosa como nutriente y producción de ácido como sustancia de desecho–. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 121 10/03/11 8:55 122 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA • Ahora que habéis comprobado que las bacterias de la placa dental son seres vivos (se reproducen, se nutren, etc.) podéis pensar cuál es su acción sobre los dientes e interpretar así su relación con las caries; y para finalizar, recordando las medidas higiénicas que previenen la caries y apoyándoos en lo que habéis aprendido, ¿sabríais justificar cuál es el significado de tales medidas? Nota. Durante la conversación deberá destacarse que los microorganismos de la placa dental son gérmenes habituales en nuestra boca y no agentes infecciosos que deban tratarse con antibióticos. Sin embargo, la acidificación del medio, debida a su actividad vital, contribuye a la formación de caries, aunque no sea la única causa. Finalmente se trata de que el alumno/a relacione lo aprendido con las normas/costumbres higiénicas, con objeto de que las justifique científicamente. Ejemplo 2. Fases de la Luna Cuadro 3. Pregunta: ¿cómo cambia la forma de la Luna y cómo podemos explicarlo? IDEAS CLAVE HABILIDADES • Las distintas formas de la Luna se suceden a lo largo de aproximadamente un mes-ciclo lunar. • Cada fase de la Luna se ve a unas determinadas horas (de día o de noche). Su orto/ocaso se produce también a distintas horas. • La Luna es un satélite que gira alrededor de la Tierra y refleja la luz del Sol. • La traslación lunar explica los aspectos observacionales (sucesión de fases y variación del orto/ocaso). • Búsqueda de información y obtención de datos. • Uso del modelo Sol-Tierra-Luna para explicar hechos observacionales. • Realización de deducciones a partir del modelo y posterior comprobación de las mismas, valorando su poder predictivo. • Análisis de datos y obtención de conclusiones. Propuesta de actividades • ¿Qué formas presenta la Luna? ¿Cómo se denominan? ¿Siguen alguna secuencia? Busca en un calendario o en Internet las formas que tendrá la Luna en días determinados y anota los datos en el cuadro 4. Puedes elegir una fecha anterior o bien posterior a la actual. Cuadro 4. Registro de las formas de la Luna FASE FORMA FECHA • ¿Cuántos días transcurren entre una Luna nueva y la siguiente? ¿Cómo se le podría llamar a ese período de tiempo? BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 122 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 123 Nota. El conocimiento de las características del ciclo lunar es sencillo, por lo que sugerimos una simple discusión al respecto. Si bien en la actividad se contemplan sólo las cuatro fases de la Luna, el profesor/a podrá valorar la posibilidad de ampliar el estudio a las ocho fases. Por otra parte, cabe destacar que las formas de la Luna siempre se refieren al hemisferio norte, pues en el hemisferio sur las formas de los cuartos son contrarias. • ¿Cuál es la causa de que la Luna se vea de distinta manera a lo largo del tiempo? Antes de contestar a esta pregunta recordad que la Luna es el satélite de la Tierra. ¿Qué significa esto? ¿Cómo se mueve este astro? Simulad ahora el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra empleando dos esferas (Tierra y Luna) y una linterna (Sol). Si preferís podéis realizar una dramatización con tres personajes: Sol, Luna y Tierra (imagen 1). Imagen 1. Dramatización de la Tierra, la Luna y el Sol • ¿Cómo tendrás que colocar el modelo para que, desde nuestra posición en la Tierra, se observe la Luna llena? ¿Y para que se observe en cuarto creciente? • Recoged vuestras ideas en el cuadro 5 adjunto: Cuadro 5. Posición del modelo FASE CÓMO LA VEMOS REPRESENTACIÓN DE LAS POSICIONES SOL/TIERRA/LUNA Luna llena. Cuarto menguante. Luna nueva. Cuarto creciente. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 123 10/03/11 8:55 124 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA • ¿Creéis que el modelo resulta adecuado para explicar la realidad? Nota. Antes de emplear el modelo teórico para explicar la realidad observable es importante que el alumnado lo describa y reconozca que la Luna es un satélite y refleja la luz del Sol. El uso del modelo teórico puede encerrar dificultades. Por ello, el profesorado deberá realizar las oportunas aclaraciones. En concreto, en los cuartos menguante y creciente es importante que el alumnado identifique claramente cuál es la parte iluminada y la forma que tendrá la Luna desde nuestra posición en la Tierra. Asimismo, deben reconocer que en Luna llena el Sol ilumina completamente la superficie del satélite que se enfrenta a la Tierra, posibilitando la visión de un círculo completo, mientras que en Luna nueva ésta es prácticamente invisible porque la parte iluminada es precisamente la que no resulta visible desde la Tierra. Por otra parte, el profesor/a debe advertir que la órbita de la Luna alrededor de la Tierra no coincide en el mismo plano que la órbita de la Tierra alrededor del Sol, explicándose así la inexistencia de ocultaciones (eclipses) mensuales. • ¿Cada fase de la Luna se puede ver a cualquier hora? Usando las esferas o haciendo la dramatización, trata de responder a las siguientes cuestiones: ¿a qué hora se empezaría a ver la Luna llena, cuándo alcanzaría su máxima altura en el cielo y a qué hora se produciría su ocaso? ¿Y el cuarto menguante? • Recoged vuestras ideas en el cuadro 6. Tened en cuenta que al indicar el horario nos estamos refiriendo siempre al horario solar. Cuadro 6. Las fases de la Luna a diferentes horas FASE REPRESENTACIÓN DE LAS POSICIONES SOL/TIERRA/LUNA ……………. ……………. ……………. ……………. CUÁNDO SE VE Orto: Altura máx: Ocaso: Orto: Altura máx: Ocaso: Orto: Altura máx: Ocaso: Orto: Altura máx: Ocaso: Nota. Ahora que los alumnos/as manejan con cierta soltura el modelo deben identificar en él los momentos del día en que se vería la Luna en las distintas fases. En concreto, deberán deducir del modelo que, dependiendo de la posición de la Luna respecto al Sol, la hora de su orto/ocaso varía y las distintas fases de la Luna se verán a diferente hora. • Buscad ahora información sobre la hora en la que sale y se pone la Luna en sus distintas fases. Podéis usar el cuadro 7. La siguiente página web puede resultarte útil: es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_lunar BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 124 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 125 Cuadro 7. Horas y fases de la Luna LUNA NUEVA VISIBLE Nace............ y se pone............... CUARTO CRECIENTE Nace............ y se pone............... LUNA LLENA Nace............ y se pone............... CUARTO MENGUANTE Nace............ y se pone............... • ¿Los datos recogidos coinciden con vuestras predicciones? • El orto/ocaso lunar se retrasa diariamente unos 45 minutos ¿Cómo explicarías este retraso? De nuevo el uso de esferas o la dramatización pueden ayudarte. Nota. El alumnado ha de ser consciente de la capacidad predictiva del modelo y, para ello, ha de relacionar las ideas expresadas en la actividad anterior con los datos extraídos de la realidad observable, valorando así, la coherencia entre teoría y pruebas. Además con objeto de que aplique los conocimientos a otra situación sugerimos la última cuestión, que insiste nuevamente en el carácter predictivo del modelo. ACTIVIDADES Actividad 1 Observación del cambio de hora del orto y ocaso de la Luna Junto con la consulta de Internet o de calendarios, el ciclo lunar puede seguirse por observación directa. Como alternativa a la instrucción que aparece en el diseño de esta investigación («El orto/ ocaso lunar se retrasa diariamente unos 45 minutos. ¿Cómo explicarías este retraso?»): • ¿Crees que el alumnado podría determinar por observación directa esa variación temporal en el momento del orto o el ocaso? • ¿Cómo podría organizarse esta actividad de la secuencia investigadora? Posiblemente sea necesario planificar cómo realizar las observaciones necesarias y ponerse de acuerdo en aspectos como la forma de observar el orto y el ocaso, la formación de equipos, el establecimiento de turnos, la forma de registrar los datos, etc., que formarán parte de la organización de la actividad. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 125 10/03/11 8:55 126 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Actividad 2 ¿Cómo evitar la confusión entre eclipses de Luna y fases lunares? A veces el alumnado interpreta el cambio de aspecto de la Luna a lo largo del mes como un fenómeno producido por la sombra que proyecta la Tierra sobre la Luna, recurriendo de esta forma al mismo mecanismo explicativo empleado para los eclipses lunares: • ¿Qué podrías hacer en tu clase si algún o algunos estudiantes exponen esa concepción al investigar sobre ese fenómeno? • Explica todas las posibilidades que creas adecuadas para lograr que esos estudiantes lleguen a comprender las diferencias entre uno y otro fenómeno. La formulación de esta idea por el alumnado indica falta de comprensión de estos dos fenómenos diferenciados, que es frecuente en muchos adultos. ¿Cómo ayudar a entender las diferencias entre lo que ocurre en uno y otro fenómeno? ¿Puede lograrse de varias formas? ¿Puede ayudar el empleo de un modelo físico? ¿Puede ser adecuado realizar observaciones directas sobre la Luna? BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 126 10/03/11 8:55 LA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA POR INVESTIGACIÓN: ACTIVIDADES Y SECUENCIACIÓN 127 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BACAS, P. y MARTÍN-DÍAZ, M.J. (1992). Distintas motivaciones para aprender ciencias. Madrid: Narcea. CAÑAL, P. (2007). La investigación escolar hoy. Alambique, 52, 9-19. CAÑAL, P., POZUELOS, F.J. y TRAVÉ, G. (2005). Proyecto Curricular investigando Nuestro Mundo (6-12). Descripción General y Fundamentos. Sevilla: Díada. CAÑAS, A., MARTÍN-DÍAZ, M. y NIEDA, J. (2007). Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. La Competencia científica. Madrid: Alianza. CHINN, C.A. y MALHOTRA, B.A. (2002). Epistemologically Authentic Inquiry in Schools: A Theoretical Framework for Evaluating inquiry Tasks. Science Education, 86 (2), 175-218. FENSHAM, P. (1985). Science for all: A Reflective Essay. Journal of Curriculum Studies, 17 (4), 415-435. GARCÍA BARROS, S. 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Enseñanza de las ciencias ahora: una nueva pedagogía para el futuro de Europa. Bruselas, Comunidad Europea. SANMARTÍ, N. (2007). 10 Ideas clave: Evaluar para aprender. Barcelona: Graó. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 128 10/03/11 8:55 129 7. ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA1 CONTENIDO DE CAPÍTULO • • • • • • • Prácticas de construcción, evaluación y comunicación del conocimiento Argumentación y uso de pruebas como parte de las competencias científicas Papel de las pruebas y papel de las justificaciones: elementos de un argumento Argumentos en la evaluación de explicaciones causales Toma de decisiones en dilemas sociocientíficos Aprender a comunicar, argumentar y persuadir Practicando la argumentación en clase de ciencias María Pilar Jiménez-Aleixandre Universidad de Santiago de Compostela Prácticas de construcción, evaluación y comunicación del conocimiento ¿Por qué es importante que el alumnado aprenda a argumentar y a usar pruebas? ¿Qué papel tiene la argumentación en el aprendizaje de las ciencias? Podemos definir la argumentación como la evaluación de enunciados de conocimiento –hipótesis, conclusiones o teorías– en base a las pruebas disponibles. Lo que entendemos hoy día por aprender ciencias va más allá de comprender y usar conceptos y modelos científicos, e incluye participar en prácticas científicas, apropiándose de ellas. 1. Agradecimientos: Este trabajo forma parte del proyecto EDU2009-13890-C02-01 (subprograma EDUC) financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 129 10/03/11 8:55 130 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Estas prácticas se corresponden, más que con una serie de pasos o etapas del llamado método científico, con las formas de trabajar de la comunidad científica, con los procesos relacionados con la producción o elaboración del conocimiento. Se ha propuesto que estos procesos son fundamentalmente tres: construcción, evaluación y comunicación del conocimiento. • La construcción del conocimiento supone generar nuevas ideas, en respuesta a preguntas o problemas, producir modelos con objeto de interpretar fenómenos naturales, usarlos y revisarlos. Son ejemplos el fenómeno de la organización celular, el de la herencia particulada de Mendel, el de la regulación génica de McClintock, el de la evolución por selección natural de Darwin y Wallace, el de la tectónica global, o el del flujo de energía en los ecosistemas. • La evaluación del conocimiento consiste en contrastar distintas explicaciones de un fenómeno, teorías y modelos con las pruebas disponibles en cada momento, proceso que llamamos argumentación. Así tenemos la comparación entre la hipótesis de los puentes entre continentes y la deriva continental de Wegener, para explicar la forma en que encajan las costas de África y Sudamérica y la coincidencia de fauna y flora fósil; o la controversia entre los modelos de los miasmas y del contagio para explicar los brotes de cólera o la fiebre puerperal. • La comunicación del conocimiento a través del lenguaje, ya que el trabajo científico incluye, además de experimentación, actividades discursivas, producción de textos como artículos, libros, informes de investigación, etc. Resultados y explicaciones deben ser interpretados, narrados en otros términos, para poder ser tratados como hechos por la comunidad científica (Jiménez-Aleixandre, 2003). Esta función interpretativa del lenguaje debe ser considerada tan importante o más que la de etiquetado, es decir, la de dar nombre a nuevos conceptos (Sutton, 1997). Si la comunicación no se produce de forma efectiva, las ideas nuevas no generan cambios en el campo de estudio, como ocurrió con los trabajos de Mendel o McClintock, que tardaron años en ser entendidos y aceptados. Estos tres procesos están conectados entre sí, aunque a efectos analíticos los discutamos por separado, y sus relaciones se resumen en el cuadro 1 (en página siguiente). El alumnado de educación secundaria participa en las prácticas de construcción del conocimiento cuando produce, usa, evalúa o revisa modelos (modelización), lo que se aborda en el capítulo 4 de esta obra. Participa en prácticas de evaluación o argumentación, cuando valora enunciados, teorías o modelos a la luz de las pruebas disponibles, evaluación que se relaciona con la construcción de modelos. Participa en la comunicación cuando construye sus propios significados en la medida en que lee textos de ciencias, escribe informes, proyectos, trabajos o todo lo que se denomina hablar ciencias. Puesto que la argumentación implica no sólo justificar el conocimiento mediante pruebas, sino también persuadir a una audiencia, está relacionada con la comunicación. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 130 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 131 Cuadro 1. Procesos de producción del conocimiento y sus relaciones Procesos de producción del conocimiento de de de Construcción del conocimiento Evaluación en base a pruebas Comunicación del conocimiento constituye Constituye constituye Constituye Constituye constituye Producir Evaluar Argumentación Usar Revisar Como Persuadir Justificar Leer Escribir Hablar ciencias Modelos Significa Apoyar en pruebas Convencer audiencia En las clase de ciencias se abordan ejemplos de construcción de conocimiento (aunque no siempre se pide al alumnado que los practique), pero es menos frecuente realizar actividades de evaluación, discutir el proceso que ha llevado a aceptar unas teorías y descartar otras. La apropiación de las prácticas de evaluación es una de las contribuciones específicas de la argumentación al aprendizaje de las ciencias. También es necesario prestar atención al desarrollo de la competencia en comunicación científica. En resumen, la argumentación, es decir, la evaluación del conocimiento en base a las pruebas disponibles, es una práctica esencial del trabajo científico, y es importante hacer explícito este proceso en clase (en algunos casos, pues sería largo hacerlo en todos), y que el alumnado participe en él. Argumentación y uso de pruebas como parte de las competencias científicas En el apartado anterior se discute la relevancia de la argumentación desde el punto de vista de la construcción del conocimiento científico. Otras razones que muestran el interés de su aprendizaje tienen que ver con que la argumentación y el uso de pruebas forman parte de la competencia científica. Esto contribuye al interés que despierta en la investigación didáctica y su presencia en el currículo de distintos países y en los marcos teóricos de PISA. La argumentación –el uso de pruebas– constituye una de las tres competencias o capacidades científicas, y proponemos enmarcarla en esta noción. En una definición de competencia como capacidad de poner en práctica de forma integrada, en situaciones y contextos diversos, los conocimientos, destrezas y actitudes desarrollados en el aprendizaje, cabe subrayar el énfasis en la aplicación de lo aprendido en BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 131 10/03/11 8:55 132 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA distintos contextos. Para el desarrollo de la competencia en argumentación y uso de pruebas esto significa que el alumnado será capaz de evaluar hipótesis o criticar enunciados, a la luz de las pruebas, en distintas situaciones. Aún contribuyendo a otras competencias básicas, la argumentación y el uso de pruebas tienen relación sobre todo con la competencia científica (o competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico). En ella pueden considerarse tres dimensiones o capacidades requeridas para su desarrollo, presentes tanto en PISA como en los currículos del Ministerio de Educación y las comunidades autónomas. En nuestra opinión (Jiménez-Aleixandre, Bravo y Puig, 2009) estas tres capacidades, que llamamos competencias científicas, están conectadas, lo que se resume en el cuadro 2: • Identificar cuestiones científicas (investigables por parte de las ciencias). • Explicar fenómenos científicamente (mediante modelos científicos). • Utilizar pruebas (para evaluar el conocimiento). Cuadro 2. Relaciones entre las tres competencias científicas Utilizar pruebas Interpretar pruebas Explicar fenómenos mediante modelos Para evaluar modelos Nuevas preguntas Nuevas preguntas Seleccionar datos/pruebas válidos Qué fenómenos pueden ser explicados Identificar cuestiones científicas Fuente: Jiménez-Aleixandre, Bravo y Puig (2009). Identificar cuestiones susceptibles de ser investigadas por las ciencias, puede considerarse un punto de partida para el trabajo científico y el aprendizaje de las ciencias. Incluye reconocer fenómenos que pueden ser explicados por las ciencias (segunda capacidad), así como seleccionar información, datos y pruebas apropiados (tercera capacidad). La segunda podemos formularla sobre la base de explicar fenómenos físicos y naturales por medio de modelos científicos, o usar modelos para interpretar fenómenos. Un nuevo modelo (por ejemplo, el de la evolución de Darwin y Wallace) da lugar a nuevas preguntas, y diferentes modelos llevan a evaluar las mismas pruebas de distinto modo. Así, según el modelo de relaciones Tierra/Sol, interpretaremos que es la Tierra la que gira en torno al Sol, o lo contrario. En cuanto al uso de pruebas, objeto de este capítulo, para poder elegir entre distintos modelos, es decir para evaluar modelos científicos, es necesario utilizar pruebas y su análisis conduce también a generar preguntas nuevas. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 132 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 133 Es decir, el uso de pruebas, y la argumentación, estrechamente relacionadas, es una de las tres capacidades o competencias científicas que se consideran básicas en la formación del alumnado, tanto en España como a escala internacional. Desde la investigación didáctica, por una parte, y desde los documentos curriculares, por otra, se recomienda prestar atención a la argumentación. Las razones se relacionan con las contribuciones de la argumentación a distintos objetivos, tanto de la educación en general, como de la enseñanza de las ciencias, en particular; por ejemplo: • Con aprender a aprender, con la mejora de los procesos de aprendizaje. • Con la formación de una ciudadanía responsable, capaz de participar en las decisiones sociales ejerciendo el pensamiento crítico. • Con la participación en prácticas científicas, con el desarrollo de las competencias científicas, de ideas sobre la naturaleza de la ciencia que hagan justicia a su complejidad. Papel de las pruebas y papel de las justificaciones: elementos de un argumento El desarrollo del uso de pruebas y la argumentación depende sobre todo del papel activo que se requiera del alumnado, de practicarla, más que de enseñar los componentes de un argumento (Jiménez-Aleixandre, 2010). Con todo, aprender a distinguir los elementos de una explicación, por ejemplo datos de justificaciones, puede ayudar tanto al alumnado, en cuanto a analizar las pruebas que se aportan para una conclusión y a elaborar explicaciones mejores, como al profesorado: a diseñar actividades sobre argumentación. Un argumento, es decir el resultado de coordinar una explicación con las pruebas que la apoyan, está formado por tres elementos esenciales: conclusión, pruebas y justificación. Puede incluir también el conocimiento básico, los calificadores modales y las condiciones de refutación. Aunque en la estructura seguimos a Toulmin (2007), utilizamos nombres y caracterización de algunos componentes que nos parecen más adecuados para el trabajo en el aula o la investigación didáctica: • Conclusión: enunciado de conocimiento que se pretende probar o refutar. Un tipo de conclusiones relevantes en ciencias son las explicaciones causales de fenómenos naturales. Algunos ejemplos de enunciados: los seres vivos están formados por células; las estaciones se deben a la inclinación del eje de la Tierra; la Tierra tiene unos 4.550 millones de años de edad, o las infecciones se deben a microorganismos. Llamamos hipótesis a enunciados aún sometidos a un proceso de comprobación. • Prueba: observación, hecho o experimento al que se apela para evaluar el enunciado. Toulmin habla de datos. Aunque a veces se utilicen como sinónimos, su significado presenta algunas diferencias, debido, sobre todo, al contexto de uso. Llamamos datos a las informaciones, magnitudes, cantidades, relaciones o testimonios, sean cualitativos BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 133 10/03/11 8:55 134 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA o cuantitativos, para llegar a la solución de un problema o a la comprobación de un enunciado. Por ejemplo, la composición nutricional de un alimento o los colores de los guisantes en los experimentos de Mendel. Apelamos a una prueba para mostrar que un enunciado es cierto o falso; por ejemplo los datos radiométricos sobre la cantidad de algunos isótopos radioactivos son pruebas de la edad de la Tierra. Es su función o papel en la evaluación lo que hace que los consideremos una prueba. • Justificación: la justificación (warrant) –traducido al castellano inadecuadamente como «garantía»– relaciona la conclusión o explicación con las pruebas. Según Toulmin su papel es mostrar que, tomando los datos como punto de partida, pasar de ellos al enunciado o a la conclusión es adecuado; responder a la pregunta ¿cómo hemos llegado hasta aquí? puede parecerle al docente o la persona experta que los datos confirman un enunciado y que esto es tan obvio que no necesita ser explicado. Sin embargo, comprobamos a menudo que para el alumnado no es así, que tiene dificultades para percibir por qué determinados datos prueban o refutan un enunciado. Podemos trabajar en clase los elementos de un argumento a partir del trabajo de Mendel (sólo los cruces con monohíbridos), o de otros ejemplos (Jiménez-Aleixandre y otros, 2009). Actividad 1 Mendel y los mecanismos de la herencia: datos, justificaciones y conclusiones ¿Qué problema investigaba Mendel? Buscaba una explicación a la variabilidad en la descendencia de híbridos (Jiménez-Aleixandre y Fernández, 1987), como las diferencias en color o forma en las semillas, o entre hermanos. Tampoco había explicación a por qué unos descendientes se parecían a uno u otro progenitor, o un carácter reaparecía al cabo de varias generaciones, lo que se interpretaba como una transmutación de las especies. Ejemplos de hipótesis anteriores: predominio de un sexo, o mezcla de principios en la descendencia, originando infinitos números de formas (que hoy llamaríamos fenotipos). Escogió siete caracteres del guisante, de los que analizamos dos: el color (amarillo o verde) y la forma (redonda o angulosa) de la semilla, y se aseguró de contar con estirpes puras (homocigóticas). Realizó todos los experimentos por duplicado. Así, óvulo de semilla amarilla x polen de semilla verde y viceversa. Estudió cerca de 13.000 plantas durante ocho años obteniendo los siguientes datos: • Al cruzar estirpes puras todos los descendientes (híbridos F1) eran idénticos a uno de los progenitores (P): de color amarillo o de forma redonda, con independencia de que ese carácter procediese del polen o del óvulo. Llamó a los rasgos que aparecían dominantes y a los que no aparecían recesivos. • Al cruzar entre sí los híbridos F1, reaparecían en la descendencia (F2) los caracteres recesivos en proporciones variables de una planta a otra, entre 21:1 y 1:1. Al tener en cuenta todo el conjunto la proporción era 6.022 amarillas/2.001 verdes (3,01:1) y 5.474 redondas/1.850 angulosas (2,96:1). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 134 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 135 • Al cruzar los F2 con los P, las formas recesivas se comportaban como estirpes puras. De las dominantes, 1/3 se comportaban como puras, y 2/3 igual que la F1. A partir de aquí algunas de las conclusiones de Mendel son: 1. Los descendientes heredan dos «factores» (genes) uno de cada progenitor, aunque no se manifiesten. Mendel representó el «tipo de factor» (hoy alelo) dominante con mayúscula, A y el recesivo con minúscula a. Un «factor» (alelo), procede del óvulo, otro del polen y ambos tienen igual influencia. 2. Los «factores» no se mezclan en la descendencia, se mantienen constantes. 3. El número de formas (fenotipos) en la descendencia de híbridos es finito y depende de las combinaciones posibles, AA, Aa o aa, al azar entre los tipos de factores (alelos). Por ello las proporciones o frecuencias de las formas son regulares y en la F2 son 3:1, ya que AA y Aa manifiestan la forma dominante. 4. Las especies no se modifican al cultivarlas, sus caracteres pasan de una generación a otra, aunque en alguna no se manifiesten. ¿Puedes formular, situándote como profesor, alguna justificación que muestre cómo pasó Mendel de esos datos a alguna de las conclusiones, por ejemplo 1, 2 o 3? Los datos no hablan por sí mismos, como lo prueba que los contemporáneos de Mendel no entendieron el artículo. Por ejemplo, una justificación de 3 es que las proporciones reales sólo se acercan a las esperadas en muestras muy grandes. Para Mendel 3,01 y 2,96 significan 3 (o 75/25%). Pero el propio De Vries, antes de leer a Mendel, decía que las proporciones eran 77,5/22,5. Una justificación de 1 es que la existencia de fenotipos recesivos en la F2 sólo se explica si hay una copia del alelo correspondiente en la F1, aunque no se manifieste. El cuadro 3 representa dos justificaciones de la conclusión 1 en el formato de Toulmin. Cuadro 3. Datos, conclusión y justificaciones en el trabajo de Mendel Datos t'UPEPTNBOJmFTUBO SBTHPEPNJOBOEF % QSPDFEBEFMØWVMPP EFMQPMFO t'QSPQPSDJPOFT %3 FUD t$SVDFT'Y1 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 135 Conclusión por tanto ya que ya que Justificación 1 Justificación 2 La reaparición EFSFDFTJWPT 3 FO'TØMPFTQPTJCMF si aFTUÈFO' &TJOEJGFSFOUF RVF%P3QSPDFEB EFMØWVMP PEFMQPMFO -PTEFTDFOEJFOUFTIFSFEBO EPTGBDUPSFT VOPEFDBEB1 BVORVF OP TF NBOJmFTUFO »WVMPZQPMFOJOnVFODJB 10/03/11 8:55 136 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA En Jiménez-Aleixandre (2010) se discuten otros ejemplos de justificaciones, que a veces son implícitas, y actividades para relacionar pruebas y conclusiones. En algunos argumentos es necesario sustentar la justificación en el conocimiento básico: apelación a conocimientos teóricos o empíricos, a modelos, leyes o teorías que respaldan la justificación. Los calificadores modales («probablemente», «siempre») expresan, por ejemplo, el grado de certeza o incertidumbre de un argumento, u otras condiciones que suponen una modificación del enunciado. En el debate entre dos posiciones opuestas, se entiende por refutación la crítica a las pruebas del adversario. Argumentos en la evaluación de explicaciones causales La práctica de la argumentación, del uso de pruebas para evaluar el conocimiento, presenta algunas diferencias según sea el contexto (Bravo, Puig y Jiménez-Aleixandre, 2009): • Elección entre teorías o modelos explicativos de un fenómeno: así entre los que atribuían el origen del relieve y las montañas a la contracción de la Tierra al enfriarse, o a la dinámica de las placas; o entre las distintas teorías para explicar brotes de enfermedades infecciosas en tiempos de Semmelweis. • Elección entre varias opciones o decisiones: enunciados situados en un nivel de abstracción menor que los modelos, aunque con diferencias entre ellos. Así, la decisión entre si es más adecuado comer peces que son carnívoros primarios o secundarios, como la sardina o el arenque, o comer carnívoros terciarios como el salmón, puede basarse en conocimientos conceptuales, como su eficiencia ecológica (Bravo y Jiménez-Aleixandre, 2010). En la decisión sobre qué sistema de calefacción es mejor (Federico y otros, 2007) se combinan criterios como el carácter renovable o no de las fuentes de energía, la contaminación que generan, su precio o la sustentabilidad. • Confirmación de predicciones: algunas teorías, especialmente en biología y geología, son explicaciones históricas sobre sucesos del pasado no reproducibles en un experimento, como la teoría de la evolución; en concreto, el enunciado de que todos los seres vivos tienen un origen común. Muchas de las pruebas pueden consistir en la confirmación de predicciones derivadas de ella, así que debieron existir antepasados comunes de organismos que según la teoría estarían emparentados, como los reptiles y las aves (cuyos antepasados son los dinosaurios). • Evaluación crítica de enunciados de otras fuentes: requiere la identificación de los supuestos teóricos que subyacen a una determinada conclusión. Así, la evaluación de la afirmación de James Watson sobre que los negros son menos inteligentes que los blancos debido a causas genéticas, requiere la identificación del supuesto de que las diferencias en cuanto a la inteligencia se deben únicamente al genotipo, y no a la interacción entre éste y los factores ambientales (Jiménez-Aleixandre y Puig, 2010). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 136 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 137 • Contextos teóricos frente a empíricos: es distinto solicitar del alumnado la evaluación de enunciados teóricos, de principios científicos, a pedir que elijan entre dos interpretaciones alternativas de los resultados empíricos de un experimento. De estos contextos nos interesa especialmente la evaluación de modelos explicativos, de explicaciones causales, es decir argumentos que requieren un conocimiento de la cuestión sometida a examen. En la argumentación sobre modelos explicativos se compara la capacidad explicativa de modelos que compiten por explicar un fenómeno. Un modelo es una representación abstracta y simplificada de un sistema que puede usarse para explicar y predecir fenómenos científicos. El objetivo de la argumentación en este contexto es la participación del alumnado en las prácticas científicas de modelizar, en el sentido de construir, evaluar y revisar modelos, y de argumentar. Un aspecto central en los modelos científicos son los mecanismos causales o relaciones causa-efecto, por lo que la argumentación se centra en identificar las causas de un fenómeno. Actividad 2 ¿A qué se debe el cáncer de pulmón? Desde 1920 se detectó un aumento del cáncer de pulmón, atribuido a la contaminación del aire por partículas desprendidas del asfalto o por tubos de escape. En 1950 Doll y Hill mostraron que la proporción de fumadores era más elevada entre los enfermos de cáncer de pulmón. El estudio fue criticado por estadísticos y por las compañías tabaqueras, que en 1961 fundaron un consorcio de investigación. Se indicaba que la correlación entre ambos no era prueba de una relación causal, sino que podían estar asociados a otros, como la contaminación atmosférica; que no se podía saber con seguridad si fumar causa cáncer hasta no saber cómo lo causa. El alto número de fumadores entre los enfermos de cáncer de pulmón ¿es una prueba específica de la influencia del hecho de fumar en este tipo de cáncer? El alumnado tiene dificultad para apreciar la diferencia entre correlación y relación causal. La correlación no es una prueba concluyente, sino un indicio. Las tabaqueras invirtieron mucho dinero en intentar persuadir a la opinión pública de que la respuesta era negativa, de que se trataba de coincidencias. Veinte años después, estudios en ratones mostraron que distintas sustancias presentes en el humo de tabaco (alquitrán) tenían efectos carcinógenos. Las tabaqueras alegaron que esas pruebas no eran específicas, al tratarse de estudios realizados en ratones y no en humanos. En 1996 un estudio de Denissenko mostró que el benzopireno, presente en el humo del tabaco, inactiva el gen supresor p53, que ejerce un papel de detección de errores en el ADN, en células humanas. El gen p53 está inactivado en la mayoría de los cánceres más comunes. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 137 10/03/11 8:55 138 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Evalúa las pruebas de la relación causal que se establece en el estudio con ratones y el del benzopireno ¿Hay algún aspecto en que una sea mejor que otra? ¿Crees que los alumnos de educación secundaria podrían evaluar estas pruebas? Un criterio relevante es si la prueba es más específica, como la segunda. La comparación de modelos explicativos puede realizarse sobre fenómenos específicos, como el cáncer, o sobre grandes teorías, como los modelos geológicos. Actividad 3 El origen de las montañas A principios del siglo XX había dos teorías sobre el origen de las montañas y el relieve: • Opción 1: Teoría de la contracción. Predominante, suponía partir de una Tierra incandescente, cuya corteza se arrugaría al enfriarse, como la de una manzana; explicaba la coincidencia de fósiles entre continentes por la existencia de puentes continentales. Algunas críticas a esta explicación eran que un enfriamiento daría lugar a arrugas uniformes, mientras que las montañas están distribuidas en lugares específicos. • Opción 2: Deriva continental. En 1912 Alfred Wegener propuso la deriva continental, suponiendo que los continentes habían formado una sola masa que después se fragmentó, aportando datos: - De tipo geográfico (ensamblaje de las costas de África y Sudamérica). - Paleontológicos (coincidencia de animales, plantas fósiles y rocas en distintos continentes). - Paleoclimáticos (fósiles o rocas, como corales, formados en climas tropicales, hoy en climas fríos o al revés). Wegener propuso que los continentes se separaban 250 cm al año deslizándose sobre una capa inferior, debido a la fuerza centrífuga y de las mareas, y que la deriva había causado montañas como Los Andes y Las Rocosas en los bordes (Oeste) de continentes que ofrecían resistencia (como cuando se arruga un mantel). La mayoría de los geólogos criticaron a Wegener ya que ni la fuerza centrífuga ni las mareas tienen suficiente potencia para separar continentes. • Indica cuáles de los tres tipos de datos disponibles en 1912 apoyan o pueden ser explicados por la opción 1 y cuáles por la opción 2. • ¿Eran estos datos suficientes en 1912 para decidirse por uno de los dos mecanismos causales propuestos, enfriamiento progresivo o deriva continental por fuerza centrífuga o de las mareas? Razona tus respuestas, indicando cuáles podrían ser las respuestas más frecuentes entre el alumnado de educación secundaria. Aunque los datos paleontológicos pueden ser explicados por ambas, los geográficos y paleoclimáticos no lo son por la opción 1. A pesar de ello, estos datos no eran suficientes para decidirse por ninguno de los mecanismos. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 138 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 139 A partir de 1950, la exploración del fondo oceánico mostró la formación de corteza nueva en las dorsales oceánicas y la subsidencia en los bordes continentales. Hoy se supone que continentes y océanos son placas que flotan en la astenosfera y que las corrientes de convección en ese material viscoso son la causa de la dinámica, tanto de continentes como de océanos. Esta teoría de la tectónica de placas explica también fenómenos como la distribución de terremotos y volcanes en los límites entre placas. ¿Puede utilizarse en clase la teoría de la tectónica de placas para que el alumnado pueda predecir dónde hay riesgo de terremotos y volcanes? Explica cómo podríamos plantear esta tarea. Una actividad como ésta, de comparación de teorías en el aula, requeriría proporcionar al alumnado informaciones más extensas de las resumidas arriba, incluyendo mapas de las placas, gráficos, ejemplos de las pruebas aportadas por Wegener, y de las posteriores a 1950 etc. Entre los aspectos que se pueden trabajar, además de los apuntados sugerimos: • Influencia de los marcos teóricos en la interpretación de las pruebas: en 1912 la interpretación de datos, como la coincidencia de fósiles en continentes alejados, fue distinta según se hiciese desde el fijismo o desde el movilismo. • Identificación de pautas o regularidades: Humboldt señaló que terremotos, fallas y volcanes, aparecían en las mismas zonas. Esta identificación de pautas es parte del proceso de seleccionar mecanismos causales y no resulta fácil para el alumnado. • Generación de nuevas preguntas: la teoría de la tectónica de placas genera preguntas sobre, por ejemplo, la influencia de los desplazamientos tectónicos en la formación de los fiordos de Chile o Noruega o las rías gallegas. • Potencia explicativa: en la elección entre modelos, es relevante que la tectónica de placas explique, no sólo la formación de montañas, el perfil de las costas o la coincidencia de faunas, sino también los volcanes y los movimientos sísmicos. En cuanto a la utilización didáctica, existen recursos on-line para seguir las predicciones sobre las áreas con riesgo sísmico o volcánico. Son ejemplos, los observatorios de los volcanes de Canarias2 y de la caldera volcánica de Yellowstone,3 y páginas web relacionadas donde se discute la posibilidad de una erupción volcánica en ese parque. Otros ejemplos, como las causas de las infecciones y el caso de Semmelweis, o los argumentos sobre la evolución (Puig y Jiménez-Aleixandre, 2009), así como la especificidad de las pruebas, para lo que sirve de ejemplo los restos de Copérnico, se discuten en otro libro 2. www.avcan.org/index.php?m=Observatorios 3. volcanoes.usgs.gov/yvo/ BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 139 10/03/11 8:55 140 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA (Jiménez-Aleixandre, 2010). Trabajar en clase algunas explicaciones ayuda a que el alumnado desarrolle una visión más adecuada de la construcción del conocimiento científico. Toma de decisiones en dilemas sociocientíficos Las cuestiones sociocientíficas forman parte de la ciencia; es decir, en los argumentos sobre ellas hay nociones científicas, aunque no siempre se debaten explicaciones causales. Estas cuestiones conectan las clase de ciencias con problemas que tienen relevancia en la vida diaria del alumnado, relación crucial en los problemas auténticos (Jiménez-Aleixandre, 2010). Pueden ser ambientales, como qué decisión tomar sobre la gestión ambiental de un humedal (Jiménez-Aleixandre y Pereiro, 2002), sobre un sistema de calefacción (Federico y otros, 2007) o la gestión de basuras, o estar relacionados con la biotecnología, como los transgénicos (Simonneaux, 2000) o la clonación (Federico y Jiménez-Aleixandre, 2006). A medio camino entre los temas sociocientíficos y los disciplinares, estaría el análisis crítico de la publicidad, por ejemplo sobre la celulitis (Marbá, Márquez y Sanmartí, 2009) o de las afirmaciones deterministas o racistas (Jiménez-Aleixandre y Puig, 2010). La argumentación en estas cuestiones se caracteriza porque, además de las nociones científicas, hay otros campos por tener en cuenta, como por ejemplo los de carácter ético (como en la clonación), económico y social (en la ingeniería genética), o determinados valores (preservación del medio), etc. El alumnado puede percibir que tienen relación con su vida. ¿En qué medida contribuyen las cuestiones sociocientíficas a los objetivos de la educación? o, en otras palabras, ¿qué se aprende con ellas? Por un lado, la aplicación de los conocimientos de ciencia adquiridos; así, el alumnado de Cristina Pereiro a quien se pidió que evaluase el proyecto de saneamiento en el humedal de Budiño (Aznar y Pereiro, 1999) debió de aplicar conocimientos sobre geología, hidrología o ecosistemas, y seleccionar e interpretar los datos obtenidos. Al mismo tiempo, ofrecen un contexto apropiado para desarrollar el pensamiento crítico, y contribuyen al aprendizaje sobre la ciencia y su naturaleza, dimensiones del trabajo científico que podemos considerar transversales. La argumentación sobre cuestiones sociocientíficas puede servir, por ejemplo, para poner de manifiesto que el análisis e interpretación de pruebas se hace a veces desde el punto de vista de ciertos intereses: las empresas tabaqueras han mantenido durante décadas que no había suficientes pruebas de que fumar causase cáncer de pulmón. Precisamente uno de los autores del trabajo que mostraba esta relación, Richard Doll, fue contratado durante 20 años como asesor de Monsanto. En ese tiempo escribió un informe afirmando que no había pruebas de que el agente naranja (defoliante y herbicida usado por Estados Unidos en la guerra de Vietnam, fabricado por Monsanto), causase cáncer. Estos hechos, conocidos en 2006 tras la muerte de Doll, llevaron a críticas por parte de científicos, como Hardell, que han mostrado BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 140 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 141 que la dioxina presente en el agente naranja es un carcinógeno. Según Hardell, en ese informe Doll debía reconocer que estaba siendo pagado por Monsanto, en vez de figurar como investigador o miembro de la Asociación contra el cáncer del Reino Unido. Actividad 4 ¿Es la hormona del crecimiento el elixir de la eterna juventud? Lee los textos 1 y 2 e identifica en cada uno de ellos las conclusiones principales y los datos o justificaciones en las que se apoyan: • Fragmento 1. Rejuvenezca con la hormona del crecimiento (HGH): «Antes se creía que la HGH era necesaria sólo para estimular el crecimiento al tamaño adulto. Estudios recientes han descubierto que su disminución es la razón principal por la que se envejece. La ciencia médica moderna contempla el envejecimiento como una enfermedad que se puede curar y prevenir. Todos los síntomas del envejecimiento pueden detenerse y revertirse manteniendo el mismo nivel de HGH en la sangre que a los 25 años.» «En 1997 unos médicos desarrollaron un producto de origen natural, GHR, que causará la liberación de su propia HGH. Se ha encontrado que: aumenta la masa muscular, disminuye la grasa corporal, refuerza el corazón, mejora el colesterol, aumenta la densidad de los huesos, alisa las arrugas, mejora la memoria, mejora la función sexual, regenera tejidos dañados, regenera el sistema inmunitario y mejora el sueño.» • Fragmento 2. Riesgos del uso de hormona del crecimiento (HC) en personas sanas: «La HC es un medicamento autorizado para el tratamiento de enfermedades ligadas a un déficit de la misma. Se tiene constancia del uso de la HC en personas sanas con el fin de aumentar el rendimiento físico y para prevenir o retardar el envejecimiento.» «Riesgos asociados a un uso inapropiado: a) retención de líquidos e hinchazón de diversas partes del cuerpo, dolor articular; b) aumento de la glucemia, no siendo descartable que a largo plazo pudiera inducirse diabetes; c) trastornos en el funcionamiento de la glándula tiroides; d) aumento de la presión del líquido intracraneal, cefaleas, náuseas, vómitos, problemas visuales; e) inducción del desarrollo de tumores.» • ¿Son compatibles las conclusiones del fragmento 1 y del fragmento 2? Razona tu respuesta. • El fragmento 1 es un anuncio de una empresa, el fragmento 2 una nota del Ministerio de Sanidad: ¿atribuyes diferente fiabilidad a uno y otro? Razónalo. ¿Crees que el alumnado de educación secundaria podría realizar correctamente esta tarea? Esta actividad puede completarse analizando algunos de los artículos científicos citados en los documentos y buscando más información sobre el tema. Si bien en este caso es probable que una mayoría del alumnado critique el anuncio, consideramos que las actividades más interesantes para trabajar este tipo de argumentación son aquellas en las que no hay una respuesta que sea claramente la «mejor», como ocurre en muchos problemas ambientales, BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 141 10/03/11 8:55 142 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA como, por ejemplo en la gestión de las basuras, la decisión sobre qué envases usar, en la gestión de un ecosistema contaminado (Aznar y Pereiro, 1999), o en la elección de una calefacción con menor impacto ambiental (Jiménez-Aleixandre y otros, 2009), en las que el alumnado debe valorar tanto los beneficios como los riesgos. Aunque su extensión dificulta reproducirlo aquí, un ejemplo de actualidad puede ser el debate sobre los biocombustibles. Por una parte, su uso aporta beneficios como la reducción de las emisiones de gases responsables del incremento del efecto invernadero, y a la vez constituyen una de las escasas alternativas al uso del petróleo y sus derivados. Por otra, como muestran los trabajos de William Laurance, el cultivo de algunas plantas utilizadas para obtenerlos, sobre todo las de mayor importancia económica (soja, maíz o palma de aceite) causa impactos indirectos, especialmente en los trópicos, más perjudiciales para el medio ambiente que beneficiosos. Ejemplos son la destrucción de hábitats, la deforestación, las emisiones de NOx, que también producen efecto invernadero o el aumento del precio de alimentos como el arroz. Laurance propone el uso de: aceites reciclados; cultivos no comestibles, como el mijo perenne o pasto varilla (Panicum virgatum), y obtener los biocombustibles de celulosa y lignina, no de azúcares y almidón, aunque esta tecnología puede tardar años en estar disponible. Enfrentados a multitud de noticias o anuncios, los ciudadanos y ciudadanas necesitan herramientas para analizarlas de manera crítica, lo que no siempre es fácil, como muestra el caso de las afirmaciones racistas de James Watson (Jiménez-Aleixandre y Puig, 2010). La argumentación sobre dilemas sociocientíficos puede contribuir a que el alumnado se forme su propia opinión sobre qué decisiones tomar, que no tienen por qué coincidir con las opiniones de los técnicos. Por ejemplo, es más caro reciclar que amontonar residuos en basureros, pero muchas ciudades optan por lo primero para preservar los recursos. Llamamos pensamiento crítico a la capacidad de desarrollar una opinión independiente, adquiriendo la facultad de reflexionar sobre la realidad y participar en ella. Aprender a comunicar, argumentar y persuadir Además de tener relación con la evaluación del conocimiento, aprender a argumentar tiene relación, con aprender a comunicar ideas de ciencias. La comunicación de las ideas, conclusiones o pruebas es una parte sustancial de las prácticas científicas, tanto porque requiere articular las propias ideas, como porque en el proceso de debate en la comunidad científica éstas se refinan y modifican a partir de las críticas y sugerencias de otras personas. Para que los nuevos conocimientos o modelos generen preguntas y líneas de trabajo es necesario que sean públicos. Así, el modelo de la herencia particulada generó una fructífera línea de investigación sólo a partir de que el artículo de Mendel fuese «redescubierto» casi cuarenta años después de su publicación y algo semejante ocurrió con el modelo de regulación génica descubierto por Barbara McClintock. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 142 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 143 Una parte del trabajo sobre argumentación y uso de pruebas en la clase de ciencias implica el desarrollo de la comunicación, escrita y oral, pongamos por caso solicitar al alumnado un informe escrito sobre un problema, como la evaluación de un proyecto de gestión ambiental (Aznar y Pereiro, 1999) o la elección de un sistema de calefacción (Federico y otros, 2007), en el que tienen que justificar sus conclusiones o decisiones apelando a los datos disponibles, y discutir los informes en una puesta en común. También el informe puede ser el producto final de un proyecto de investigación del alumnado sobre sus propias preguntas (Fernández, 2009; Fernández y López, 2005), que deben también presentar oralmente en el aula. En otros casos el alumnado tiene que preparar en pequeños grupos un debate oral, por ejemplo sobre las causas del color amarillo de los pollitos nacidos en granjas (JiménezAleixandre y otros, 2009), o llegar a un acuerdo sobre un código de comportamiento en el campo (López y Jiménez-Aleixandre, 2007). Ambos tipos de tareas, las que requieren desarrollar un argumento por escrito, y aquellas en las que tiene lugar un proceso oral, tienen muchas similitudes y algunas diferencias. En los pequeños grupos que preparan un informe conjunto es frecuente la cooperación, algunas personas ofrecen justificaciones o elementos de conocimiento básico a las conclusiones de otras. Decimos que hay coconstrucción de argumentos. Sin embargo, en los debates finales entre grupos, o en contextos donde se agrupan los alumnos por parejas con posiciones enfrentadas, o en simulaciones, puede predominar la oposición, el esfuerzo dirigido no sólo a sustentar la posición propia, sino a debilitar la contraria. Aunque la tensión cooperaciónoposición se da tanto en contextos orales como escritos, parece interesante examinar qué condiciones favorecen una u otra. Al definir la argumentación se indicaba que, además del componente de justificación en base a pruebas, hay que tener en cuenta el de persuasión, el proceso social de convencer a una audiencia. La audiencia puede estar presente físicamente, en los debates orales, o tratarse de la comunidad a la que va dirigido un texto. Es decir, el componente de persuasión debería formar parte también de la argumentación escrita. Sin embargo, el alumnado usa las pruebas para construir argumentos en mayor medida que presta atención a persuadir a otros de sus ideas y explicaciones. Para valorar la calidad de la argumentación, es decir, qué argumentos son mejores y cómo se progresa en la competencia argumentativa, partimos de la idea de que un buen argumento, además de apoyarse en las pruebas pertinentes, tiene en cuenta los argumentos opuestos. Es decir, además de aportar pruebas para sustentar las conclusiones propias, debe considerar las hipótesis alternativas, sean explícitas o alternativas potenciales que, aunque no hayan sido enunciadas, deben ser tenidas en cuenta al evaluar un dato o prueba. La discusión de interpretaciones alternativas a la propia es necesaria en el trabajo científico, a la hora de escribir un informe o un artículo. Si consideramos además de la BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 143 10/03/11 8:55 144 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA justificación la persuasión, es decir si tenemos en cuenta a la audiencia (esté presente físicamente o no), es importante ser capaz de representarse las alternativas que, potencialmente, pueden oponerse a la propia. En la argumentación de mejor calidad, la crítica se dirige no sólo a la conclusión alternativa, sino a las pruebas que la sustentan: más que enunciar una oposición, constituyendo una refutación. Aunque algunos autores tratan la argumentación dialógica casi como sinónimo de situaciones en que se enfrentan dos argumentos opuestos, en nuestra opinión este es uno de los contextos en que se producen diálogos, pero no el único. Hay que tener en cuenta, además de la oposición, contextos de cooperación, como sería el diálogo en los pequeños grupos, previo a la puesta en común (o el apoyo mutuo entre alumnado del mismo pequeño grupo). Es decir, la capacidad de refutación es un criterio de calidad en contextos en los que se enfrentan dos posiciones, pero también hay otros, como las pruebas aportadas, las justificaciones, la coherencia entre líneas de razonamiento, o las estrategias de persuasión, que debemos tener en cuenta en los contextos de cooperación. En resumen, los diálogos argumentativos pueden tener lugar en contextos de cooperación en los que domina la persuasión, por ejemplo cuando se elabora un informe en pequeño grupo, o en contextos de oposición, sea entre personas o entre grupos. Practicando la argumentación en clase de ciencias ¿Qué tareas y estrategias son adecuadas para favorecer el desarrollo de la argumentación? ¿Es necesario enseñar a argumentar formalmente o es mejor que el alumnado practique la argumentación? ¿El diseño de una clase que favorece la argumentación e indagación es similar al de una clase constructivista? Las clases en las que se promueve la argumentación y el uso de pruebas adoptan una perspectiva constructivista, parten de la idea de que las personas construyen sus propios conocimientos. Son comunidades de aprendizaje en las que aprender es una tarea del grupo, que resuelve problemas en común y reflexiona sobre lo que aprende y cómo lo aprende. El alumnado protagonizan su propio aprendizaje. Las clases en las que se argumenta coinciden con las constructivistas en la manera de entender el papel de alumnado y profesorado, en el tipo de currículo y en la evaluación, es decir en sus principios de diseño. Son un tipo de clases constructivistas en las que se presta especial atención a la evaluación del conocimiento en función de las pruebas, que es lo específico de las clases en las que se argumenta. Sobre si es necesario enseñar a argumentar o si es mejor que el alumnado practique la argumentación, la perspectiva que adoptamos en el «Proyecto RODA» (Red de Conocimiento BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 144 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 145 Descentralizado a través de anotaciones)4 es que la argumentación y el uso de pruebas, como otras competencias, necesitan ser practicadas para desarrollarse, y que la enseñanza explícita de los componentes de un argumento no es lo más importante. Que el alumnado practique la argumentación se logra, por ejemplo como Cristina Pereiro, en la clase de bachillerato, que elabora informes sobre el saneamiento de un humedal, manejando datos reales de fauna, flora, contaminación del río, el proyecto técnico, etc. (Jiménez-Aleixandre y Pereiro, 2002). Otro ejemplo son las decisiones en 4.º curso de educación primaria sobre qué estudiar, cómo estudiarlo y cómo comportarse en el campo (López y Jiménez-Aleixandre, 2007). A continuación se discute brevemente el papel del currículo, alumnado y profesorado que facilitan esta práctica. • Actividades auténticas y prácticas científicas. Hay consenso en cuanto a la relación entre argumentación e indagación (inquiry), es decir un currículo basado en unidades en las que el alumnado debe resolver problemas o llevar a cabo proyectos de investigación, y participar en prácticas científicas. Lo que se entiende por esto no es que sean idénticas a las de la comunidad científica, pues ni el tipo de problemas ni las tareas son iguales. Para ello el currículo debe estar organizado en torno a los llamados problemas o actividades auténticos, como los ejemplos mencionados de evaluación de gestión ambiental, elección de calefacción, decidir si es mejor alimentar a una población con salmones o sardinas, o explicar las diferencias entre plantas de lugares distintos. Problemas auténticos (Jiménez-Aleixandre, 2010) son aquellos que: - Constituyen un verdadero problema, sin una solución obvia. - Son relevantes para el alumnado, están situados en un contexto de la vida real. - Requieren procesos de indagación para su resolución, seleccionar datos e interpretarlos, buscar una explicación, o llevar a cabo un experimento. - Son abiertos, poco estructurados, como los problemas de la vida real; es deseable que generen una variedad de respuestas posibles (aunque sea potencialmente, y sólo una sea correcta). Estos procesos requieren tiempo, no se pueden llevar a cabo en un par de sesiones. Sería necesario un cambio del currículo que redujese el número de temas obligatorios, dejando tiempo para llevar a cabo estos proyectos en clase. • El papel activo del alumnado. Se ha propuesto que las destrezas que desarrolla un estudiante son las requeridas por su papel. Para desarrollar competencias argumentativas, como relacionar una conclusión con las pruebas que la sustentan, su papel en clase tiene que demandarlas. No pueden limitarse a escuchar y contestar brevemente a preguntas cerradas, sino que tienen que tomar parte en las prácticas de evaluación del conocimiento; por ejemplo: 4. www.rodausc.eu. Otros proyectos son: «Proyecto IQWST» sobre indagación: www.hi-ce.org/IQWST, unidad pinzones www.iqwst.northwestern.edu/finchesdownload.html; «Proyecto VITEN», unidades sobre argumentación: www.viten.no BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 145 10/03/11 8:55 146 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA - Elaborar productos que puedan ser comparados y evaluados, como modelos físicos, maquetas, experimentos diseñados por ellos, informes, explicaciones, predicciones. - Elegir entre dos o más alternativas en base a las pruebas disponibles, distintas explicaciones de un fenómeno (como la resistencia de los insectos), tomar decisiones (como criar o no salmones transgénicos) (Simonneaux, 2000), etc. - Apoyar sus conclusiones en pruebas y utilizar criterios adecuados para evaluarlas. - Intentar persuadir a otras personas o alcanzar acuerdos. • El papel del profesorado. Apoyar y dirigir la indagación y la argumentación: el protagonismo del alumnado no significa que el docente sea uno más, sino que: - Actúa como modelo, guía la práctica, llevando a cabo las actividades que desea realice el alumnado. - Promueve que el alumnado use pruebas, solicita justificaciones. - Comparte con el alumnado los criterios para evaluar explicaciones y pruebas. Actividad 5 Argumentación sobre el plan de saneamiento de un humedal: el tubo de Budiño El alumnado de bachillerato nocturno de Cristina Pereiro debía redactar, durante 17 sesiones, un informe sobre el plan de saneamiento de las brañas de Budiño, un humedal de alto valor ecológico (aves, plantas insectívoras) y contaminado por vertidos industriales, en el que el proyecto analizado suponía tender 90 km de colectores de 2 m de diámetro, atravesando, entre otros, una laguna estacional. El problema se eligió por no tener una sola solución «correcta». El saneamiento era necesario para eliminar la contaminación, pero al mismo tiempo se alteraba gravemente un ecosistema frágil. Si evaluaban negativamente el proyecto, como fue el caso de cinco de los seis grupos, debían presentar una alternativa. Por ejemplo, propusieron desviar el trazado para evitar la laguna, o situar la depuradora cerca de las industrias. El argumento de este último grupo, con una justificación técnica, referente al problema causado por la canalización, y otra ecológica, se representa en el cuadro 4. Cuadro 4. Argumento del grupo J1 sobre la gestión del humedal Conclusión Datos por tanto t)VNFEBMDPOUBNJOBEP t5SB[BEPDPMFDUPS BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 146 ya que ya que justificación 1 justificación 2 Si canalizan el agua, la laguna se quedará sin agua Ya no será un ecosistema maduro Colocar las depuradoras junto a las industrias 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 147 Como profesor/a, ¿qué actividad o tarea plantearías a continuación de la presentación de argumentos por parte de los equipos?, ¿debe llegarse a consenso?, ¿comprender la diversidad de soluciones válidas, sus pros y sus contras? En resumen, el alumnado argumenta si su papel en clase lo requiere. Esto ocurre si el diseño de tareas y del ambiente, clima o cultura del aula favorecen sus experiencias con la argumentación. En algunos casos puede ser útil combinarlo con la enseñanza de algunas ideas sobre la argumentación. Como otras competencias, la argumentación y el uso de pruebas necesitan ser practicadas para desarrollarse. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 147 10/03/11 8:55 148 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AZNAR, V. y PEREIRO, C. (1999). Una consultora en 3.º de BUP ¿Construir un colector? Alambique, 20, 29-36. BRAVO, B. y JIMÉNEZ-ALEIXANDRE, M.P. (2010). ¿Salmones o sardinas? Una unidad para favorecer el uso de pruebas y la argumentación. Alambique, 63, 19-25. BRAVO, B., PUIG, B. y JIMÉNEZ-ALEIXANDRE, M.P. (2009). Competencias en el uso de pruebas en argumentación. Educación Química, 20, 137-142. FEDERICO AGRASO, M. y JIMÉNEZ-ALEIXANDRE, M.P. (2006). ¿Clonación terapéutica? Decisiones sobre dilemas éticos en el aula. Alambique, 49, 43-50. FEDERICO AGRASO, M. y otros (2007). Un sistema de calefacción sustentable: decisiones sobre un problema auténtico. Educatio Siglo XXI, 25, 51-68. FERNÁNDEZ LÓPEZ, L. (2009). 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BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 148 10/03/11 8:55 ARGUMENTACIÓN Y USO DE PRUEBAS: CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y COMUNICACIÓN DE EXPLICACIONES EN BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 149 SIMONNEAUX, L. (2000). Cómo favorecer la argumentación sobre las biotecnologías entre el alumnado. Alambique, 25, 27-44. SUTTON, C. (1997). Ideas sobre la ciencia e ideas sobre el lenguaje. Alambique, 12, 8-32. TOULMIN, S. (2007). Los usos de la argumentación. Barcelona: Península. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 149 10/03/11 8:55 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 150 10/03/11 8:55 151 8. EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR CONTENIDO DE CAPÍTULO • La evaluación vista desde su función reguladora • La evaluación vista como actividad para comprobar aprendizajes • Una nueva cultura en relación a la evaluación Neus Sanmartí Universidad Autónoma de Barcelona Aprender y enseñar comporta evaluar. Para aprender es necesario identificar errores y dificultades en las formas de pensar, hacer, sentir o valorar; entender sus causas y tomar decisiones sobre la mejor manera de superarlas, es decir, autoevaluarse. Por tanto, enseñar requiere, en primer lugar, ayudar al que aprende en este proceso, para que lo pueda realizar de la forma más eficiente posible (evaluación formadora); y en segundo lugar, acreditar si el proceso se ha realizado de forma efectiva y si los resultados son los esperados en función de los objetivos propuestos (evaluación calificadora). Las estrategias y métodos de evaluación aplicados en los procesos de enseñanza y aprendizaje tienen una extraordinaria repercusión en los resultados de dichos procesos. Dicho de otra forma, la evaluación no sólo mide los resultados, sino que condiciona qué se enseña y cómo, y muy especialmente qué aprenden los estudiantes y cómo lo hacen. De hecho, no es posible considerar la evaluación separadamente de los procesos de enseñanza y de aprendizaje (Perrenoud, 1993; Sanmartí, 2007). Las dificultades y errores de los chicos y chicas provienen fundamentalmente de sus ideas previas, fruto de la forma cómo perciben los fenómenos, razonan o hablan o de cuál es su actitud hacia la ciencia y su aprendizaje. Estas dificultades son muchas veces difíciles de superar, tal como lo demuestran todos los estudios sobre el cambio en las ideas alternativas BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 151 10/03/11 8:55 152 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA del alumnado. El reto para el profesorado, más allá de buscar la mejor manera de «explicar» bien un determinado contenido o de seleccionar actividades interesantes y motivadoras, es conseguir que cuando el alumnado realiza estas actividades, reconozca las causas de las diferencias entre lo que se le propone aprender y sus propias ideas y prácticas y, a partir de ello, ayudarle a superar los obstáculos que encuentra a la hora de buscar la manera de reducir diferencias. Diversos estudios aportan pruebas de que revisar a fondo la evaluación conlleva mejoras importantes en los resultados de aprendizaje (Nunziati, 1990; Black y William, 1998; Sanmartí y Sardà, 2007), especialmente en aquellos alumnos que tienen más dificultades para aprender. En los estudiantes que normalmente obtienen buenos resultados la mejora es pequeña, dado que ya se caracterizan por ser capaces de autoevaluarse y regular sus dificultades de forma autónoma, pero también es cierto que afianzan más sus conocimientos. Cambiar la evaluación implica realizar cambios en las concepciones y en la práctica de las rutinas habituales acerca de cómo enseñar, a menudo radicales. A veces, se piensa que mejorar la forma de evaluar los aprendizajes se reduce sólo a diseñar mejores pruebas o a corregir con una mayor precisión, pero sobre todo comporta cambios en las concepciones y en las prácticas sobre: • Para qué, qué y cómo evaluar para promover una regulación de los errores y dificultades. • Para qué, qué y cómo evaluar para calificar y acreditar los resultados de un proceso de aprendizaje. La evaluación vista desde su función reguladora Toda actividad de aprendizaje necesita de un proceso de regulación, es decir, de corrección de las dificultades y de los errores a partir del entendimiento de sus causas. Lo más normal es que inicialmente una tarea no se haga bien y que tenga que revisarse, ya que si todo es correcto es un indicador de que la actividad era demasiado fácil (o que las respuestas se han copiado del libro o de otros compañeros). Si no hay error no hay aprendizaje (Astolfi, 1997). Pero identificar los obstáculos y errores y encontrar caminos para superarlos requiere tiempo, aunque ese es el tiempo que se considera más útil si se pretende que realmente exista aprendizaje, mientras que, en cambio, no hay tiempo más perdido que enseñar algo sin que la mayoría de alumnado lo aprenda. La evaluación con finalidad formadora conlleva que el alumno debe llegar a comprender las razones de una dificultad, ya que es la única manera de superarla. Por tanto, en todo diseño de una actividad de aprendizaje habrá que planificar cómo se promueve que el alumnado «entienda por qué no entiende», lo que significa dedicar tanto o más BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 152 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 153 tiempo a la evaluación-regulación de la actividad que a su realización inicial. Por ejemplo, un diario de clase puede ser un buen instrumento de evaluación-regulación. A través de él, quien está aprendiendo reflexiona sobre sus aciertos y dificultades y quien enseña recibe una información útil para ayudarle a corregirse. El diario de clase: un instrumento para favorecer la autorregulación Los alumnos escriben su diario en los últimos minutos de la clase o en casa. Tema: la digestión de los alimentos (3.º de ESO, alumna con dificultades de aprendizaje) • ¿Qué hemos aprendido hoy? Hoy hemos visto que dentro de nuestro cuerpo los alimentos pasan como si fuera un tubo. • ¿Cómo lo hemos aprendido? Hemos dibujado la silueta de María sobre un papel y hemos puesto las diferentes partes de su aparato digestivo (lo han hecho a partir de consultar fuentes de información). A continuación hemos revisado si el dibujo que habíamos hecho en la clase anterior estaba bien (véase el ejemplo de actividad de la página 155). • ¿Qué he entendido bien? Me he dado cuenta que me había olvidado algunas cosas. No sabía ni lo que era el páncreas. Yo creía que la naranjada pasaba del estómago al riñón y he visto que no, que va por el mismo camino que el pan. • ¿Qué cosas no acabo de entender? La clase de hoy ha sido muy divertida. Creo que ahora sé cosas que antes no sabía. Pero aún no entiendo bien cómo se forma el pipí. A menudo el profesorado dedica muchas horas a «corregir» los trabajos de los alumnos, pero sólo puede corregir los errores quien los ha cometido y, por tanto, es un trabajo poco útil para conseguir mejores resultados de aprendizaje. Tampoco son demasiado útiles, tal como se suelen hacer, muchas de las sesiones de clase dedicadas a la corrección de problemas o ejercicios. Es necesario que sea el propio alumno quien se autorregule (corrija), a partir de la ayuda que proporcionamos los que enseñamos y los compañeros. Pero no es fácil que los chicos y chicas aprendan a autorregularse. Mientras no comprenden qué significa hacerlo y cómo, pasan por muchos momentos de desánimo, en los que la función de acompañamiento del profesorado –tanto a nivel cognitivo como emocional– es fundamental. Hemos podido comprobar que en algunos casos tardan más de un año en reconocer qué comporta autorregularse, lo que reafirma la importancia de un trabajo coherente entre el profesorado de un centro. Desarrollar la capacidad de autorregularse pasa por aprender a (cuadro 1, en página siguiente): • Identificar los objetivos de la actividad (o conjunto de actividades). • Anticipar y planificar la acción (qué hacer y en qué pensar) para realizar la tarea (o conjunto de tareas). • Compartir los criterios de evaluación. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 153 10/03/11 8:55 154 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Cuadro 1. ¿Qué es importante evaluar-regular mientras se aprende? 1. ¿Hacia dónde orientamos el aprendizaje? 3. ¿Cuál es su finalidad? (objetivos) 6. ¿Qué aprendemos y por qué? ¿Cuál es la tarea o problema planteado? ¿De qué tipo es? ¿Cuál es el motivo de hacerlo/a? ¿Cuál es su objetivo? ¿Qué conocimientos anteriores necesito activar? 4. ¿Qué hemos de hacer? (planificación) 7. ¿En qué he de pensar para resolver tareas de este tipo? ¿Cuál es el producto esperado? ¿Qué estrategias puedo aplicar? ¿Qué operaciones necesito realizar? ¿En qué orden? 2. ¿Cómo lo llevamos a cabo? 5. ¿Cómo sabemos si lo hacemos bien? (criterios de evaluación) 8. ¿Qué criterios debo aplicar para reconocer si hago bien un determinado tipo de tareas? ¿Qué diferencias hay entre lo previsto y el resultado? ¿Qué incoherencias o errores detecto? ¿Cuáles pueden ser sus causas? Compartir objetivos y (auto) regular la percepción que se tiene Cuando se enseña un contenido el profesorado se formula unos objetivos, aunque sea de manera implícita. Pero normalmente, el alumnado los debe adivinar y no sabe por qué realiza una actividad, ni para qué le sirve. Por ejemplo, pocas veces los estudiantes se imaginan qué pretende el profesorado con el hecho de que aprendan a partir de la realización de un experimento y, por tanto, no nos ha de extrañar que en la mayoría de las veces el trabajo de laboratorio y, en general el tiempo de aprendizaje, sean tan poco rentables. En todo proceso didáctico es necesario planificar cómo se compartirán los objetivos con el alumnado y como se le ayudará a evaluar-regular las percepciones no idóneas. Esto no quiere decir que los objetivos sean algo preestablecido desde el inicio e inmutable. Los objetivos se van reelaborando mientras se enseña y se aprende, pero sin un sistema de orientación que marque el camino es difícil no perderse. En el ejemplo que sigue se reproduce una actividad orientada a reflexionar sobre los objetivos del trabajo llevado a cabo a partir de un conjunto de actividades (otras veces se puede realizar previamente, a partir de pensar qué creen que van a aprender). Aunque puede parecer que dedicar una hora de clase a hacer una actividad de este tipo es poco rentable, lo cierto es que, sin compartir cuál es la finalidad de lo que se hace en el aula, es difícil que los alumnos puedan autorregularse y aprender significativamente. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 154 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 155 En el ejemplo se presenta una actividad orientada a evaluar-regular la representación de los objetivos de aprendizaje (3.º de ESO). ¿Qué hemos aprendido esta semana? ¿Cómo lo hemos aprendido? Los estudiantes habían realizado una actividad inicial para identificar sus ideas previas acerca de la digestión de los alimentos, dibujando y explicando por escrito qué se imaginaban que sucedía en su cuerpo cuando comían una manzana o bebían un zumo de naranja (imagen 1). Después de la actividad se compararon los dibujos realizados y se comprobó que había distintas representaciones y se formularon muchas preguntas y dudas. Imagen 1. Dibujos de los alumnos sobre la digestión Como actividad final se pidió a cada alumno que escribiera en tres papeles de color blanco, tres objetivos que creyera que eran los más importantes por aprender acerca de la digestión de los alimentos y en un papel de color azul, qué deberíamos hacer para alcanzarlos. Posteriormente, se mezclaron los papeles y cada grupo de cuatro alumnos eligió al azar 12 de color blanco y 4 de color azul y, después de leerlos, discutieron sobre cuáles les parecían que describían mejor lo que aprenderían y cómo, para finalmente redactar una nueva versión del grupo. Posteriormente, el profesor les dio una copia de sus objetivos y metodología para que la contrastasen. Al final se realizó una puesta en común, en la que se valoraron los resultados. Se evaluó la calidad de la formulación, incidiendo en reconocer que no era tan importante saber nombres como procesos y saber aplicar los nuevos conocimientos a comprender y prevenir problemas relacionados con la nutrición. También se evaluaron las representaciones sobre cómo aprenderían, buscando que los estudiantes dieran importancia a contrastar sus ideas previas con los nuevos datos que podrían recoger en experimentos o en fuentes de información. Normalmente los objetivos se discuten después de haber planteado alguna actividad de diagnosis, tal como muestra el ejemplo anterior. Estas actividades permiten que los estudiantes (y el profesorado) identifiquen su punto de partida. A veces la actividad puede comportar discutir las posibles hipótesis que surgen al plantear un experimento o mostrar un tipo de problema complejo que al final del proceso de aprendizaje los estudiantes deberían ser capaces de resolver así como deducir qué es lo que necesitarán aprender. Compartir los objetivos tiene mucho que ver con haberse planteado una buena pregunta sobre «qué quiero saber o qué quiero saber hacer». Por ejemplo, sabemos que si el título de una actividad es una pregunta, los alumnos perciben mejor cuál es su objetivo que si se escribe (o se dice) por medio de un texto, y que otra forma de evaluar si el alumnado reconoce el objetivo BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 155 10/03/11 8:55 156 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA de una actividad es que le ponga un título idóneo. En general, no es útil dar los objetivos ya redactados, sino que es el propio aprendiz quien se los ha de formular y reformular. Otra estrategia útil para compartir objetivos es dar a los estudiantes un mapa conceptual que recoja los conceptos-clave (o grandes ideas) de primer nivel, que se irá completando día a día a medida que se aprenden nuevos. O, sencillamente, a través de una conversación en gran grupo, siempre y cuando se promueva que todos los alumnos verbalizan sus representaciones y las puedan regular. Será importante que se planteen «buenos» objetivos y «buenas» preguntas, ya que a menudo se formulan las que tienen un carácter más reproductor («saber qué es»). Cuando los alumnos en una salida al campo sólo expresan que han aprendido los nombres de plantas, están pensando que esto era lo más importante de todo lo que han hecho. No es fácil que los alumnos planteen objetivos-preguntas que comporten relacionar, deducir, comprobar, analizar críticamente o actuar. Sabemos que el alumnado aprende a menudo imitando lo que dice o hace el profesorado y, por tanto, en primer lugar los docentes debemos revisar si nosotros planteamos objetivos y preguntas significativas. En la investigación científica se dice que una pregunta bien formulada es más de media investigación. Del mismo modo, un objetivo-pregunta bien formulado por el alumnado es más de medio aprendizaje. Anticipar y planificar la acción y autorregularla Una de las diferencias entre los buenos estudiantes y los que no lo son tanto tiene que ver con la capacidad de pensar antes de hacer. La mayor parte del alumnado tiende a hacer una actividad sin haber planificado cómo realizarla, y los profesores reforzamos esta tendencia al evaluar sólo los resultados de una tarea y no su planificación. Necesitamos, por tanto, dedicar tiempo a evaluar y regular la planificación de la acción. Es importante que el alumnado ponga por escrito en qué debe pensar o qué debe hacer para resolver un determinado tipo de tarea antes de hacerla (pensemos, por ejemplo, qué debemos tener en cuenta al analizar los cambios en un alimento al digerirlo, al interpretar un hecho o un gráfico, al argumentar una propuesta de acción o al resolver un problema), y ayudarle a autorregular su representación. Una persona que aprende debe representar la tarea categorizándola en relación a otras, reconocer con qué saberes que ya conoce o sabe hacer se relaciona y los factores que inciden en ella, las operaciones intermedias que se requieren para alcanzar el resultado pretendido, etc. En cambio, la persona que es experta tiene interiorizados o sintetizados muchos de estos aspectos. Así, por ejemplo, tras la expresión «digestión de los alimentos» un experto tiene BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 156 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 157 asociadas las ideas de tubo digestivo y sus distintas partes, de conexión con los sistemas circulatorio, respiratorio y excretor, alimento y nutriente, cambio químico, de la acción de distintas enzimas, absorción de los nutrientes, etc., mientras que un aprendiz difícilmente se las representa de forma interrelacionada. Esto provoca que a menudo el profesorado, al ser experto en la materia que enseña, tienda a transmitir el conocimiento ya elaborado más que a propiciar situaciones pedagógicas que conduzcan a la toma de conciencia de su complejidad y a sintetizarlo. Consecuentemente, tampoco se tiende a evaluar si el alumnado es capaz de prever todos los aspectos necesarios para responder a un nuevo problema, ni a identificar cuáles tienen que regularse porque han sido construidos de forma inadecuada. Sólo se comprueban los resultados que, si no se ha planificado bien, acostumbran a ser deficientes. Pero el objetivo de todo proceso de enseñanza es que el alumnado sea capaz, cuando se encuentre (fuera de la escuela) ante un nuevo problema que exija aplicar los conocimientos aprendidos, de anticipar y planificar las acciones necesarias para resolverlo, ya sea para explicar cómo se digieren unos determinados alimentos, para leer un gráfico sobre la distribución desigual de alimentos en el mundo, para diseñar una dieta adecuada en función de una determinada actividad física o para argumentar sobre la importancia de comer todo tipo de alimentos. Por ello, es importante evaluar si los estudiantes anticipan y planifican adecuadamente cómo dar respuesta a este tipo de cuestiones. Unos instrumentos útiles para evaluar y regular esta capacidad son las bases de orientación (García y Sanmartí, 1998), llamadas así porque su finalidad es que oriente al alumno en su tarea. A veces también se las denomina guías de navegación o cartas de estudio. Habitualmente una buena pregunta para generar este tipo de producciones es: «¿En qué debemos pensar o qué debemos hacer para realizar tal tipo de tareas?». La evaluación de la calidad de estas bases de orientación será objetivo prioritario del proceso de aprendizaje, porque de hecho resumen el conocimiento que los estudiantes deberán interiorizar (es decir, almacenar en su memoria de forma que lo puedan activar cuando sea necesario). Cada estudiante debe elaborar su propia base de orientación, aunque en algunos casos lo hará a partir de un proceso de construcción conjunto entre todo el grupo clase y en otros será más individual. Unos alumnos necesitarán verbalizar de forma muy desarrollada y concreta (incluyen muchas operaciones), mientras que otros, que ya han interiorizado algunas de las operaciones, las expresarán de forma mucho más sintética y abstracta. Sin embargo, para mejorar la calidad de cada una de las producciones individuales se requiere la actividad conjunta con el profesorado y/o entre el propio alumnado. En general, se les habrá de animar para que sean lo más sintéticas posible, ya que favorece su almacenamiento en la memoria, pero siempre tienen que tener sentido para ellos. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 157 10/03/11 8:55 158 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Por ejemplo, la base de orientación del cuadro 2, elaborada con la finalidad de saber predecir el proceso de digestión de un determinado alimento, fue consensuada por un grupo-clase a partir de una primera redacción realizada por cada alumno en casa y tras una discusión en pequeño grupo en el aula. Previamente habían explicitado sus ideas iniciales y las habían comparado con el contenido de un texto informativo, y habían experimentado cambios en los alimentos por la acción de diferentes sustancias. Cuadro 2. Base de orientación consensuada en el marco del grupo-clase (3.º de ESO) Base de orientación: digestión de los alimentos Categoría Operaciones ¿En qué hemos de pensar para saber los cambios que experimenta un alimento al «comerlo»? Saber qué nutrientes contiene el alimento Agua Glúcidos Grasas Proteínas Vitaminas Identificar qué cambios suceden en la boca Por acción de los dientes y de la saliva Identificar qué cambios suceden en el estómago Por acción de los jugos gástricos Por acción de los líquidos que segrega el hígado Identificar qué cambios suceden en el intestino delgado Por acción de los líquidos que segrega el páncreas A través de las paredes del intestino Identificar qué cambios suceden en el intestino grueso Por acción de la flora microbiana Otros instrumentos que ayudan a esta planificación (y a evaluarla) son los esquemas, los mapas conceptuales, los diarios de clase o, sencillamente, los resúmenes a partir de responder a la pregunta «¿qué he aprendido?». La finalidad es que los estudiantes seleccionen las ideas o procedimientos que consideren más básicos y los organicen. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 158 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 159 Estos instrumentos posibilitan identificar dónde están los errores o las dificultades y buscar maneras de superarlos. Una dificultad, aparentemente grave, puede quedar reducida a un aspecto menor y fácilmente recuperable. Por ejemplo, cuál es la parte del proceso de digestión de un nutriente que no se entiende suficientemente bien. Puede ser que estas dificultades se reflejen en la manera de expresar una de las operaciones incluidas en la base de orientación o en el conector entre dos conceptos del mapa conceptual. Entonces hay que ayudar al alumnado a encontrar caminos para regular estas dificultades, una a una, con el objetivo de que la producción final, la que deberá interiorizarse-memorizarse, se explicite por escrito sin errores. Para conseguir superar las dificultades y errores detectados se pueden utilizar estrategias muy diversas, pero en cada tema y para cada grupo-clase y centro se ha de planificar la más idónea. En general pasa por identificar y clasificar los tipos de dificultades detectadas y organizar las tareas que permitan superarlas. No se «recupera» un alumno, sino una dificultad. Es importante que los problemas se aborden lo más cerca posible del momento en que han aparecido y antes de que los alumnos hagan actividades evaluativas con fines calificadores. No tiene mucho sentido organizar «recuperaciones», cuando ya hace mucho tiempo que el alumnado se encontró con la dificultad y ya no se acuerda ni de ella ni de qué pensaba o hizo en su momento, ni tampoco cuando está muy desanimado por los resultados obtenidos y percibe los problemas como inabarcables. Compartir los criterios de evaluación y (auto) regular la percepción que se tiene Un tercer aspecto por evaluar-regular mientras se aprende se relaciona con reconocer si se está haciendo bien o no una actividad. Sin identificar los criterios de evaluación es muy difícil hacer bien una tarea. Normalmente los criterios de evaluación son implícitos, y los que aprenden los han de intuir, de modo que cada alumno tiene su percepción de lo que el profesorado valorará. Algunos saben identificar qué aspectos son más importantes o tienen una mayor relevancia en la realización de la tarea (son los que normalmente obtienen buenos resultados), mientras que otros nunca saben qué es lo que se espera de ellos y ellas. Para poder llegar a ser conscientes de los criterios de evaluación es necesario conocer bien el contenido que se pretende evaluar y las principales dificultades que presenta el aplicarlo a la resolución de tareas. No es, por lo tanto, factible que los estudiantes los reconozcan de manera significativa hasta que hayan realizado las actividades propuestas para su aprendizaje. Para analizar la calidad de las producciones, es interesante distinguir entre los criterios de realización y los de resultados: • Los criterios de realización se refieren a las ideas o acciones que se espera que el alumnado aplique al realizar una determinada tarea, ya sea al explicar un fenómeno, BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 159 10/03/11 8:55 160 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA resolver un problema, llevar a cabo un proceso de investigación o argumentar una toma de decisiones. De hecho, los criterios de realización coinciden con los aspectos explicitados en la base de orientación. • Los criterios de resultados se refieren a la calidad de las ideas aplicadas o de las acciones realizadas y fijan su grado de aceptabilidad. Incluyen aspectos como pertinencia, compleción, precisión, volumen de conocimientos, organización, originalidad, etc. Es interesante que los estudiantes distingan los dos tipos de criterios ya que, al realizar una tarea, puede que hayan explicitado las ideas relevantes o aplicado las acciones previstas aunque no con la calidad suficiente, ya sea debido a la poca precisión en el lenguaje utilizado, a la poca creatividad o a haber aplicado un volumen de conocimientos no idóneo (o viceversa). Esta diferenciación ayuda al alumnado en su proceso de regulación de los errores. Para definir los dos tipos de criterios de evaluación es útil formular preguntas del tipo: ¿de qué manera se puede comprobar si se ha construido un conocimiento adecuado en relación al tema objeto de estudio y en qué grado? La principal dificultad estriba en establecer criterios operacionales, y evitar ambigüedades como «está bien resuelto» tal ejercicio, «es incompleto», «mal», «bastante bien», etc. Este tipo de redacciones impiden que el que aprende reconozca sus aciertos y sus dificultades, ya que no concretan los motivos por los qué la tarea está bien resuelta, bien presentada o está incompleta. No es conveniente dar siempre la lista de los criterios ya elaborados, ya que no facilitan el acceso del alumnado a la autonomía, debido a que no aprenden a identificarlos por sí mismos y siempre dependerán de la persona adulta. El cuadro 3 (en página siguiente) reproduce una actividad de coevaluación, en la que se han definido unos criterios que se han discutido y pactado previamente, tanto los criterios como los indicadores sobre qué se entiende por bien, regular o mal. Los estudiantes, en pequeño grupo habían escrito inicialmente su propuesta, que posteriormente se puso en común y se consensuó en gran grupo. Aprender a aprender conlleva saber cómo detectar las propias dificultades o incoherencias, comprender por qué se tienen, y tomar decisiones para superarlas. Normalmente los alumnos detectan mejor los errores y aciertos en la producción de un compañero o compañera que en la suya (evaluación mutua o coevaluación), y al hacerlo es cuando reconocen los propios (autoevaluación) (Black y Harrison, 2001). Además, reconocen el interés de este tipo de actividad, y tienden a realizar más los deberes, ya que de lo contrario, no pueden evaluar ni ser evaluados. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 160 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 161 Cuadro 3. Actividad de coevaluación INFORME DE UNA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL Nombre del alumno que ha elaborado el informe: Nombre del alumno que le evalúa: Criterios de realización Criterios de resultados 1. Pone un título. Resume la experiencia y es sugerente. B R M Qué le recomiendo mejorar 2. Identifica el objetivo prin- Está de acuerdo con las finalidades cipal del experimento. del experimento y comienza con un verbo. 3. Indica los materiales utili- Se nombran todos y de forma cozados. rrecta. 4. Describe el procedimiento. Se indican los distintos pasos de forma sintética. Incluye esquemas o dibujos. 5. Describe las observaciones Se describen de forma sistemática, y los datos recogidos. con la ayuda de tablas y gráficos. 6. Justifica las conclusiones. Las ideas son pertinentes y se relacionan con los datos recogidos y con la teoría estudiada. Se entiende bien. Todas estas estrategias se pueden aplicar por medio de plataformas tipo moodle o similares. El alumnado puede situar en ellas sus producciones y evaluarse entre sí o autoevaluarse. Además, todos pueden ver qué se ha escrito y valorado, de manera que se recogen muchos más puntos de vista y propuestas de mejora. Identificar los objetivos y criterios de evaluación de un proceso de aprendizaje y planificar la acción son los aspectos que es importante evaluar-regular para que sea útil. No quiere decir que haya que evaluar sistemáticamente cada uno de ellos, porque todos están interrelacionados. Como hemos visto, una base de orientación posibilita comprobar si la persona que aprende se representa los objetivos de lo que hace y, al mismo tiempo, los criterios de evaluación; y viceversa, hablando de los criterios de evaluación, podemos reconocer qué es importante para planificar cómo resolver un tipo de tareas y sus objetivos. Si se identifican los objetivos y criterios de evaluación de un proceso de aprendizaje y se es capaz de anticipar y planificar la acción, existen muchas más probabilidades de éxito y, por tanto, de que aumente la autoestima de los aprendices y su deseo para continuar aprendiendo. En lugar de dedicar mucho tiempo a «recuperar» lo que no se ha aprendido bastante bien, es mucho más rentable utilizarlo en la prevención. Ya sabemos que es mejor prevenir que curar. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 161 10/03/11 8:55 162 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA La evaluación vista como actividad para comprobar aprendizajes No hay duda de que la evaluación también tiene la finalidad de saber cuáles han sido los aprendizajes, tanto para comprobar si se han alcanzado los objetivos e identificar qué falta aún por aprender, como para calificar y acreditar los resultados. Además, la información obtenida será útil para evaluar la calidad del proceso de enseñanza aplicado e identificar los aspectos por mejorar cuando se vuelva a poner en práctica. La evaluación de la competencia científica conlleva reconocer si se es capaz de movilizar los diferentes tipos de saberes, de forma interrelacionada, en la actuación y resolución de problemas abiertos, reales, complejos y productivos. No tiene sentido evaluar conocimientos conceptuales por un lado y competencias por el otro. Si cada saber se conoce de forma aislada y no se sabe integrar en la actuación, no se puede concluir que se es competente. En toda evaluación hay que tener presentes los objetos y los criterios de evaluación, que deben ser coherentes con los objetivos de aprendizaje (cuadro 4). Cuadro 4. Objetos y criterios de evaluación Evaluación de aprendizajes de tipo competencia Objetos de evaluación Criterios de evaluación Contenidos de todo tipo Y su interrelación Criterios de realización Criterios de resultados t$PODFQUPT t)BCJMJEBEFT t&TUSBUFHJBT t5ÏDOJDBT t7BMPSFT t"DUJUVEFT t)ÈCJUPT t&NPDJPOFT t &OMBUPNB de decisiones y en la actuación Relacionados con los objetivos de aprendizaje t1FSUJOFODJB t$PNQMFDJØO t1SFDJTJØO t0SHBOJ[BDJØO t7PMVNFOEF conocimientos t0SJHJOBMJEBE t Relacionados con los componentes de las distintas competencias básicas BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 162 Se concretan en indicadores en función de la tarea utilizada para evaluar 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 163 Para profundizar en la evaluación de los resultados de procesos de aprendizaje reflexionaremos sobre: • Actividades para la evaluación final de los aprendizajes. • Calificación del grado de aprendizaje. Actividades para la evaluación final de los aprendizajes Evaluar resultados de un proceso de aprendizaje requiere poder comprobar si los objetivos previstos se han alcanzado y en qué grado. Para ello se tienen que escoger actividades que posibiliten reconocer en qué medida se ha desarrollado un aprendizaje competencial y, por tanto no sirven los mismos exámenes-preguntas de siempre. Sin duda, a lo largo de un proceso de enseñanza-aprendizaje, el profesorado y el alumnado recogen gran cantidad de datos que pueden servir para valorar el nivel de los saberes de todo tipo que se van consiguiendo. Entre todas las actividades que llevan a cabo los alumnos, hay que escoger aquellas que tiene sentido utilizarlas para evaluar-calificar el nivel de desarrollo de algún componente de las diferentes competencias alcanzado hasta ese momento. Por ejemplo, si a lo largo de una unidad didáctica se ha trabajado especialmente la competencia oral para argumentar alguna toma de decisiones fundamentada en conocimientos científicos, plantearemos una actividad para evaluar el nivel de este aprendizaje. En cambio, para evaluar la capacidad de encontrar información en Internet y leerla críticamente usaremos otra actividad. Por tanto, no tiene mucho sentido fundamentar la evaluación que quiere identificar el grado de desarrollo competencial sólo en un examen final. Más bien hay que evaluarla en muchos momentos diferentes y a partir de actividades muy diversas. En este sentido es muy útil el uso del portafolio o carpeta de trabajos (Belair, 2000; Klenowski, 2005), en el que los alumnos recogen las diferentes actividades que llevan a cabo a lo largo del aprendizaje de un tema, sus objetivos y las reflexiones sobre qué no saben todavía bien, qué harán para revisar los errores y qué van mejorando a medida que avanzan en el conocimiento. Incluye también los resultados de las actividades de evaluación con finalidad calificadora y a partir de todos los datos recogidos se deduce la calificación final que acredita los aprendizajes, que tiene la cualidad de ser muy transparente para el alumnado. Estructura de la carpeta de trabajos o portafolio: qué incluir en ella No hay una estructura única para una carpeta, ya que cada profesor puede adecuar al contenido del tema objeto de estudio a las características de su alumnado y a las propias. Y también conviene variar la estructura para evitar la rutina. El contenido puede ser cualquier producción realizada por los alumnos, individualmente o en pequeño grupo, acompañada de una reflexión personal del tipo diario de clase. Es idóneo que incluya su visión inicial de los objetivos del trabajo por realizar, bases de orientación que expliciten la anticipación de la acción (qué tendrán que hacer o pensar BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 163 10/03/11 8:55 164 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA para realizar un determinado tipo de tareas), mapas conceptuales que organicen las relaciones entre los principales conceptos, y contratos u otros instrumentos que expliciten su representación de los criterios de evaluación. Puede incluir también los borradores y las versiones finales de un trabajo, para evidenciar los cambios, y hacer referencia a descubrimientos, preocupaciones, recursos utilizados, bibliografía consultada, fotografías, coevaluaciones, etc., es decir, todo aquello que pueda constituir una «biografía» del trabajo realizado. También es normal que incluya una actividad de evaluación final y la autorreflexión sobre los resultados. Se incidirá especialmente en pedir al alumno que reconozca qué ha aprendido y qué dificultades tiene. Los contenidos de la carpeta se pueden pactar entre profesores y alumnos. Es importante que cada alumno pueda seleccionar los trabajos que incluirá en la carpeta y que crea que reflejan bien lo que está aprendiendo o ha aprendido. La carpeta final debe estar bien organizada, con un índice y, si se considera conveniente, se puede pedir a cada estudiante que explique a los compañeros su contenido y concretamente qué ha aprendido, con la ayuda de unas pocas diapositivas. Otra fuente de datos de los resultados del aprendizaje proviene de las tradicionales pruebas de evaluación. Sin embargo, hay que relativizar la información que proporcionan si sólo se obtienen datos inmediatamente después de finalizar el proceso de enseñanza, ya que para saber cuáles son realmente los aprendizajes significativos realizados (los que se mantienen a lo largo de los años, o a los que se puede acceder de nuevo sin necesidad de rehacer todo el proceso de enseñanza), se debería evaluar transcurrido un cierto período de tiempo después de haber aprendido sobre el tema. Si el aprendizaje ha sido superficial o memorístico, es posible que una prueba de evaluación realizada al finalizar el estudio del tema dé buenos resultados, pero pasados dos meses los estudiantes ya no sabrán cómo resolver tareas similares. En este sentido, hay que romper con la idea de que la evaluación sólo se puede referir a los saberes que se están aprendiendo en aquel momento. Si el conocimiento está bien aprendido significa que se sabe activar de manera eficiente en situaciones muy diversas y alejadas en el tiempo. Al evaluar hay que diferenciar entre comprobar si se recuerdan informaciones, nombres y procedimientos algorítmicos (que es normal que se olviden si no se utilizan frecuentemente), y si se recuerdan o activan conocimientos o estrategias que la persona ha de haber interiorizado y no olvidado. En cualquier caso, es imprescindible que las tareas de evaluación sean contextualizadas, productivas y complejas. Tarea contextualizada Se entiende por contextualizada una tarea que plantea un problema o situación que tiene que ver con hechos reales y que exige profundizar en cómo actuar y por qué. A menudo se relaciona con el análisis de un caso, que puede ser ficticio o, mejor, real, a partir de una noticia aparecida en un medio de comunicación u otras fuentes. Conviene que la BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 164 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 165 persona destinataria de las reflexiones y propuestas sea diferente de la que enseña, para que el estudiante se esfuerce en comunicar sus ideas de manera que se entiendan y eso es difícil hacerlo cuando se sabe que quien lee el texto ya sabe la respuesta. A continuación se muestran ejemplos de tareas-preguntas caracterizadas por su contextualización. Ejemplo de una buena pregunta de evaluación contextualizada (3.º de ESO) La madre de Teresa no quiere que Ana venga a su casa porque su hermana pequeña tiene la rubéola. Ana cree que no es problema porque a ella la vacunaron hace un año. Ayuda a Ana y Teresa a elaborar argumentos fundamentados en lo que están aprendiendo sobre el funcionamiento del sistema inmunitario para convencer a su madre. Escríbelos para enviárselos a través de un correo electrónico. No sería una buena pregunta de evaluación la que bajo un formato aparentemente innovador, pide sólo recordar saberes sin aplicarlos Por ejemplo: Carmen está estudiando la célula y quiere explicar a sus padres lo que ha aprendido. Qué les diría sobre: • ¿Cuáles son las partes de una célula? • ¿Qué tipo de células hay? • ¿Cómo es el dibujo de las células que ha visto al microscopio? Tarea productiva Se entiende por productiva una tarea que no reproduce las realizadas para aprender, aunque forme parte de la misma familia. La competencia pasa por demostrar la capacidad de aplicar los saberes aprendidos en la interpretación de nuevos hechos y por la actuación en nuevas situaciones, diferentes de los trabajados en clase. Si se plantean diferentes cuestiones algunas pueden ser más reproductivas, pero la mayoría deben tender a evaluar si el alumnado es capaz de transferir. En el ejemplo se presentan preguntas reproductivas y productivas. Niveles de preguntas según su carácter reproductivo o productivo Ejemplos de preguntas para evaluar aprendizajes sobre dieta equilibrada, ordenadas desde las más reproductivas a las más productivas: • Escribe las funciones más destacables de los distintos nutrientes. • Define qué se entiende por alimento y por nutriente. • Cómo le explicarías a un compañero del curso anterior la diferencia entre un alimento y un nutriente. • Justifica las principales características que ha de tener la dieta de una persona deportista en comparación con la de una persona con actividad física normal. • A Juan no le gusta la leche y prefiere tomar una cola para acompañar el donut que se toma todas las mañanas para desayunar. ¿Qué argumentos con base científica le darías para convencerle de qué no es un buen desayuno y de los alimentos alternativos que podría comer? BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 165 10/03/11 8:55 166 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Tarea compleja Se entiende por compleja una tarea de evaluación que, para resolverla, obliga al alumnado a movilizar saberes muy diversos y a interrelacionarlos. No se trata tanto de plantear muchas preguntas para comprobar si sabe aplicar por separado cada uno de los conocimientos en el análisis de la situación-problema, sino si sabe hacerlo de manera integrada tal como se muestra en el ejemplo. Ejemplo de pregunta compleja Recientemente se ha trabajado el concepto de fotosíntesis y de cambio químico. Paralelamente, en las clases de lengua se ha trabajado la argumentación. Las dos profesoras se han puesto de acuerdo para plantear una actividad de evaluación común. Se pide a los alumnos (3.º de ESO) que consulten en Internet un anuncio de una empresa que fabrica coches en el que se afirma que la compra de un vehículo de esta marca es «CO2 neutral». En la página web se dan datos e informaciones para avalar la afirmación, fundamentada en que se plantan árboles por cada compra. A partir de la información recogida los alumnos han de argumentar si creen que la afirmación del anuncio es cierta. Buenos ejemplos de preguntas de evaluación son las planteadas en el programa PISA (OCDE, 2005; 2006). Son actividades en las que se propone al alumnado situaciones reales que han de interpretar o hacerse nuevas preguntas, diseñar investigaciones, deducir, plantear propuestas de actuación, criticar, argumentar... En ningún caso son preguntas que el alumno puede responder habiendo memorizado la lección el día anterior. También se pueden encontrar más ejemplos en Nieda y otros (2004). Calificación del grado de aprendizaje La calificación busca explicitar en qué grado se han alcanzado los objetivos de aprendizaje propuestos y, para ello, es necesario explicitar unos criterios de evaluación. Muy a menudo objetivos y criterios de evaluación no tienen demasiada relación. Los profesores podemos pretender que nuestros alumnos sepan relacionar, deducir, aplicar, etc., pero en la práctica sólo les pedimos recordar algo. Por ejemplo, no se evalúa si el alumnado es capaz de clasificar seres vivos preguntándole si un gusano y una serpiente son vertebrados o a que grupo taxonómico pertenecen, sino preguntando sobre los criterios que deben tener en cuenta para decidir sin son vertebrados o no, etc. Como hemos visto, los criterios de evaluación tienen como finalidad explicitar en qué debemos fijarnos para comprobar la calidad con la que se ha realizado la actividad, que se referirían tanto a los criterios de realización como a los criterios de resultados. A menudo es conveniente concretar los criterios a partir de definir indicadores de evaluación. El indicador es la acción concreta que se observa en la realización de una tarea, una expresión, una frase, una operación... y que permite decidir el nivel con que se realiza. En otra producción que quiere evaluar el mismo objetivo con el mismo criterio de evaluación, el indicador puede ser diferente. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 166 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 167 A partir de los criterios e indicadores de evaluación se puede llegar a una calificación, es decir, a un texto, número o palabra que resuma el grado de desarrollo de la competencia puesta de manifiesto en la realización de una determinada actividad. Por otro lado, la competencia se demuestra poniendo en juego diferentes tipos de saberes al mismo tiempo y evaluarla, por tanto, exige identificar si estos diferentes saberes se movilizan todos de manera coherente y a un determinado nivel. De manera que no sirven las prácticas habituales de hacer un promedio de notas diversas, que pueden llevar a concluir que un chico o chica ha alcanzado un nivel mínimo de competencia, cuando en realidad sólo ha alcanzado un buen nivel en la mitad de sus dimensiones. Por ejemplo, no se demostraría un nivel de competencia óptimo si la producción evidenciara que se ha aprendido un conocimiento a nivel reproductivo y se sabe obtener información adecuada a partir de Internet, pero que no se es capaz de utilizar estos saberes para escribir una buena argumentación de las decisiones que tomar en una actuación. Una de las propuestas más aplicada para la valoración del nivel competencial se concreta en la planificación de lo que se llaman rúbricas. Una rúbrica es una matriz que explicita, por un lado, los criterios de evaluación relacionados con la evaluación de una competencia (o con alguna de sus dimensiones) y, por otro, con indicadores de los diferentes niveles de logro, identificados a partir de analizar criterios de realización de un tipo de tarea (cuadro 5 en página siguiente). Los niveles, si se quiere, se pueden asociar a las notas tradicionales, pero se busca no reducir la valoración a un cálculo numérico. Ejemplos de rúbricas son las utilizadas para la autoevaluación en una webquest, o en la definición de los niveles de competencia científica planteadas en el proyecto PISA (OCDE, 2006) o en Belair (2000). Normalmente cada una de estas matrices o rúbricas se pueden utilizar para evaluar diferentes actividades a lo largo de un curso o etapa escolar, cambiando sólo los indicadores. Por ejemplo, se puede aplicar la misma matriz para evaluar la capacidad para analizar críticamente informaciones provenientes de fuentes diferentes (Internet, conferencias, artículos de divulgación, etc.), que se refieran a contenidos científicos distintos y que se comunique por escrito o utilizando las TIC. Lo que cambiará son los criterios más específicos relacionados con el contenido del texto y las áreas de conocimientos implicadas o con si la argumentación es oral o escrita (y en según qué casos, la edad del alumnado). En Internet se pueden encontrar plantillas para elaborar rúbricas,1 pero si se utilizan de manera mecánica y no se relacionan con la aplicación de procesos para aprender el objeto de evaluación no tendrán ninguna utilidad. 1. Véase, por ejemplo: makeworksheets.com/samples/rubrics/index.html BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 167 10/03/11 8:55 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 168 Nivel 2 (avanzado) Nivel 1 (aprendiz) Nivel 0 (novel) No confronta el contenido del texto con sus conocimientos y si llega a conclusiones, es a partir de sus opiniones personales. El texto no es coherente y no da a entender qué es lo que se quiere comunicar. Relaciona el contenido del texto con sus conocimientos pero no muestra capacidad para argumentar acuerdos o desacuerdos con las ideas expresadas por el autor. El texto se ha ordenado de acuerdo con el modelo argumentativo, pero aplicado de manera mecanicista y sin que los argumentos aportados tengan suficiente fuerza. Extrae conclusiones a partir de la información dada por el texto y justifica implícitamente, muestra acuerdo o desacuerdo con las ideas expresadas por el autor. El texto se ha ordenado de acuerdo con el modelo argumentativo, pero tiende más a argumentar las propias ideas que no a rebatir las del autor, y no acaba de convencer. Deduce conclusiones a partir de la información de que dispone y de los conocimientos aprendidos, y justifica los acuerdos y desacuerdos con las ideas expresadas por el autor. Escribe su valoración, teniendo en El texto se ha ordenado de acuerdo con cuenta tanto los argumentos a favor el modelo argumentativo teniendo como como los contraargumentos. punto de referencia las ideas que se han de rebatir o matizar. Comunica bien su punto de vista y las razones que lo avalan. Extrae conclusiones teniendo en cuenta tanto las pruebas y informaciones aportadas, como el conocimiento aprendido sobre el tema. Plantea preguntas poco coherentes o irrelevantes o demasiado generales. Formula el problema o las preguntas de una manera que el contenido del texto no permite encontrar argumentos para darle respuesta. Las razones que da son poco consistentes. Se formulan preguntas relevantes, pero analizando sólo una de las variables o aspectos del problema y sin distinguir el tipo de argumentos aportados. Se formulan preguntas relevantes, analizándose teniendo en cuenta todas las variables o aspectos del problema y distinguiendo entre hechos, argumentos científicos u opiniones. Identifica el problema o pregunta que quiere responder el autor y los datos y pruebas que aporta el texto y las interpreta valorando su credibilidad y diferenciándolas de las opiniones del autor. Escribe ideas irrelevantes o que no se pueden inferir a partir del texto. Se intuye que identifica el punto de vista del autor y las suposiciones que hace reproduciendo frases literales del texto. Cree que el único propósito es informar. Identifica, sin justificarlo, el punto de vista del autor, algunas de las suposiciones que hace y que su propósito es informar y crear polémica. Identifica todas las ideas clave, las in- Identifica algunas de las ideas clave Identifica algunas de las ideas cla- Cita ideas no pertiterrelaciona y las expresa con palabras y las expresa con palabras propias, ves, a partir de reproducir literal- nentes. propias, de una manera pertinente. de una manera pertinente. mente lo que se dice en el texto. Nivel 3 (experto) Criterios de evaluación de resultados (por concretar en indicadores en función del contenido de la lectura y el curso) Identifica el propósito del autor, las Identifica, justificándolo y de manera suposiciones que hace y su punto coherente, el punto de vista del autor, de vista. las suposiciones que hace y que su propósito es informar y crear polémica. Identifica las ideas-clave del artículo. Criterios de evaluación de realización propio punto de vista teniendo en cuenta los conocimientos científicos aprendidos. ACTIVIDAD ESCOGIDA PARA EVALUAR RESULTADOS DE APRENDIZAJE: Lectura crítica de un artículo periodístico y elaboración de un texto en el que se argumente el Cuadro 5. Ejemplo de rúbrica o matriz para evaluar desde el punto de vista competencial 168 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 169 Una nueva cultura en relación a la evaluación Analizando la evaluación desde la perspectiva anteriormente descrita, se constata que enseñar, aprender y evaluar conforman, de hecho, un solo proceso de comunicación social, con todas sus exigencias y posibilidades. Aunque para ello se requiere una nueva cultura de la evaluación, tanto por parte del profesorado como del alumnado y de sus familias. Una cultura que pasa por considerar al error como algo totalmente normal en cualquier proceso de aprendizaje y por reconocer que los resultados de la evaluación final dependen de si se ha aprendido a corregirlos, por lo que no tiene ningún sentido copiar o disimular las dificultades. También pasa por reconocer que aprendemos con los demás y no necesariamente compitiendo, y que ayudando a otros se aprende mucho más. Al mismo tiempo, es necesario revisar qué pedimos a los alumnos que sepan hacer o pensar para evaluar si han aprendido. Sin cambiar el contenido de los tradicionales exámenes y pruebas de evaluación es imposible que cambie la percepción, entre los que aprenden, de acerca de qué comporta apropiarse de un conocimiento. Todos estos cambios no son fáciles (Sanmartí, Simón y Márquez, 2006) y plantean un reto a cualquier profesor o profesora que no quiere renunciar a conseguir que la mayoría de sus alumnos aprendan una ciencia significativa y relevante socialmente. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 169 10/03/11 8:55 170 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA ACTIVIDADES Actividad 1 Preguntas evaluadoras productivas y reproductivas Te proponemos las siguientes tareas: • Analiza las preguntas de evaluación siguientes, sobre la nutrición de las plantas, y numéralas de 1 a 5, desde las que consideres más reproductivas a las más productivas (cuadro 6). Cuadro 6. Preguntas de evaluación PREGUNTA DE EVALUACIÓN N.º DE ORDEN JUSTIFICACIÓN ASIGNADO Y DUDAS ¿Qué sustancias toma la planta del entorno en su nutrición? ¿En qué se parecen y en qué se diferencian tu nutrición y de la de un geranio del balcón? Juan considera que es correcto decir que una planta se alimenta del aire y del suelo, ya que es de ahí de donde obtiene los nutrientes inorgánicos que necesita para fabricar los nutrientes orgánicos y proporcionar a las células ambos tipos de nutrientes. ¿Compartes esta idea? ¿Cuál crees que es la principal función de la fotosíntesis? ¿En qué se parece y en que se diferencian la fotosíntesis y la respiración de las plantas con clorofila? • Recuerda que las preguntas productivas son aquellas que permiten demostrar la capacidad de aplicar los saberes aprendidos en la interpretación de nuevos hechos y nuevas situaciones, diferentes de los trabajados en clase. • Podría ser interesante completar esta actividad con una discusión en grupo de las respuestas de los estudiantes del máster en su valoración respectiva de las preguntas de evaluación como más o menos productivas o reproductivas, a fin de aclarar los matices y dudas existentes. Actividad 2 ¿Evolución biológica o «diseño inteligente»? Selecciona un artículo periodístico sobre la controversia entre la teoría biológica de la evolución y las propuestas de «diseño inteligente», a partir del cual el alumnado pueda argumentar su propio punto de vista, con base en los conocimientos científicos aprendidos. Puede ser un recurso excelente para aplicar en la evaluación de la competencia científica manifestada en las respuestas dadas por el alumnado, empleando para ello la rúbrica expuesta en el cuadro 5 (véase p. 168). BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 170 10/03/11 8:55 EVALUAR PARA APRENDER, EVALUAR PARA CALIFICAR 171 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASTOLFI, J.P. (1997). El error, un medio para enseñar. Sevilla: Díada Editora. BELAIR, L.M. (2000). La evaluación en acción. Colección: Investigación y enseñanza, 19. Sevilla: Díada Editora. BLACK, P. y HARRISON, C. (2001). Self- and peer-assessment and taking responsibility: The science student’s role in formative assessment. School Science Review, 83 (302), 43-49. BLACK, P. y WILLIAM, D. (1998). Assessment and classroom learning. Assessment in Education, 4 (1), 7-71. GARCÍA, P. y SANMARTÍ, N. (1998). Las bases de orientación: un instrumento para enseñar a pensar teóricamente en biología. Alambique, 16, 8-20. KLENOWSKI, V. (2005). Desarrollo de portafolios para el aprendizaje y la evaluación. Madrid: Narcea. OCDE (2005). Programa PISA. Ejemplos de ítems de Conocimiento Científico. Disponible en línea en: <www.ince.mec.es/pub/pubintn.htm>. — (2006). PISA 2006. Marco de la evaluación. Madrid: Santillana. Disponible en línea en: <www.ince.mec.es/marcosteoricospisa2006.pdf>. NIEDA, J., CAÑAS, A. y MARTÍN-DÍAZ, M.J. (2004). Actividades para evaluar ciencias en secundaria. Madrid: Antonio Machado&Visor. NUNZIATI, G. (1990). Pour construire un dispositif d’évaluation formatrice. Cahiers pédagogiques, 280, 47-64. PERRENOUD, P. (1993). Touche pas à mon évaluation! Pour un approche systémique du changement. Mesure et évaluation en éducation, 16 (1,2), 107-132. SANMARTÍ, N. (2007). Evaluar para aprender. 10 Ideas clave. Barcelona: Graó. SANMARTÍ, N. y SARDÀ, A. (2007). Luces y sombras en la evaluación de competencias: el caso PISA. Cuadernos de Pedagogía, 370, 60-63. SANMARTÍ, N., SIMÓN, M. y MÁRQUEZ, C. (2006). La evaluación como proceso de autorregulación: diez años después. Alambique, 48, 32-41. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 171 10/03/11 8:55 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 172 10/03/11 8:55 173 FUENTES Y RECURSOS Los recursos disponibles sobre la didáctica de las Ciencias, la Biología y la Geología son múltiples, sobre todo a raíz del desarrollo de las TIC en Internet. No obstante, centraremos este apartado en una selección de materiales de uso y consulta que creemos del máximo interés para la formación inicial sobre la enseñanza de las ciencias (aspectos generales y didáctica de la biología y la geología), que complementen las sugerencias realizadas en los capítulos. En primer lugar, es importante conocer la existencia y el contenido de algunos manuales o compendios generales sobre el conocimiento en educación científica y en didáctica de las Ciencias. De gran interés son los manuales (handbooks) de Gabel (1994), de Fraser y Tobin (1998) y, por último, el recientemente editado por Fraser, Tobin y McRobbie (2009). Y en lengua española, el editado por Perales y Cañal, (2000), que incluye una revisión del estado del conocimiento en este campo hasta su fecha de edición. Libros Aunque es difícil hacer una selección completa de los libros sobre didáctica de las Ciencias que deberíamos tener a mano para su consulta, como profesores de Biología y Geología, resultan muy útiles e interesantes las siguientes referencias de obras básicas: ASTOLFI, J.P. (1997). El error, un medio para enseñar. Sevilla: Díada. ASTOLFI, J.P. y DEVELAY, M. (1989). La didactique des sciences. París: Presses Universitaires de France. BENLLOCH, M. (1984). Por un aprendizaje constructivista de las ciencias. Madrid: Visor. CARMEN, L. del (1988). Investigación del medio y aprendizaje. Barcelona: Graó. CATALÁ, M. y otros (2002). Las ciencias en la escuela: teorías y prácticas. Barcelona: Graó. CLAXTON, G. (1994). Educar mentes curiosas. Madrid: Visor. CUBERO, R. (1989). Cómo trabajar con las ideas de los alumnos. Sevilla: Díada. DRIVER, R., GUESNE, E. y TIBERGHIEN, A. (1992). Ideas científicas en la infancia y la adolescencia. Madrid: Morata. GARCÍA, J.E. y GARCÍA, F.F. (1989). Aprender investigando. Sevilla: Díada. GIORDAN, A (1982). La enseñanza de las ciencias. Madrid: Siglo XXI. GIORDAN, A. y DE VECCHI, G. (1988). Los orígenes del saber. Sevilla: Díada. HARLEN, W. (1989). Enseñanza y aprendizaje de la ciencias. Madrid: Morata/MEC. HIERREZUELO, J. y MONTERO, A. (1991). La ciencia de los alumnos: su utilización en la didáctica de la física y química. Málaga: Elzevir. JIMENEZ, M.P., ALBADALEJO, C. y CAAMAÑO, A. (1992). Didáctica de las Ciencias de la Naturaleza. Cursos ACD. Madrid: MEC. JIMÉNEZ, M.P. y otros (2003). Enseñar ciencias. Barcelona: Graó. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 173 10/03/11 8:55 174 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA NIEDA, J., CAÑAS, A. y MARTÍN-DÍAZ, M.J. (2004). Actividades para evaluar ciencias en secundaria. Madrid: Antonio Machado&Visor. NOVAK, J.D. y GOWIN, D.B. (1988). Aprendiendo a aprender. Barcelona: Martínez Roca. OSBORNE, R.J. y FREYBERG, P. (1985). El aprendizaje de las ciencias. Implicaciones de la ciencia de los alumnos. Madrid: Narcea. POZO, J.I. y GÓMEZ CRESPO, M.A. (1998). Aprender y enseñar ciencias. Madrid: Morata. REID, D.J. y HODSON, G. (1993). Ciencia para todos en secundaria. Madrid: Narcea. SANMARTÍ, N. (2002). Didáctica de las ciencias en la educación secundaria. Madrid: Síntesis. SHAYER, M. y ADEY, P. (1984). La ciencia de enseñar ciencias. Madrid: Narcea. Revistas Por otra parte, también son recursos básicos de actualización y comunicación en didáctica de las Ciencias (general y biogeológica) las revistas (cuadro 1). Cuadro 1. Revistas on-line de didáctica de las Ciencias REVISTA DIRECCIÓN Enseñanza de las Ciencias ensciencias.uab.es/ Enseñanza de las Ciencias de la Tierra www.aepect.org/nuestra_revista Alambique alambique.grao.com REEC saum.uvigo.es/reec/ Eureka www.apac-eureka.org/revista/Consejo_revista.htm Investigación en la Escuela www.diadaeditora.com International Journal of Science Education www.tandf.co.uk/journals/tf/09500693.html Science Education www3.interscience.wiley.com/journal/32122/home Journal of Research in Science Teaching www3.interscience.wiley.com/journal/31817/home Recherches en didactique des sciences expérimentales www.inrp.fr/editions/revues/aster (antigua Aster) Journal of Biological Education www.societyofbiology.org/education/educationalresources/jbe Journal of Geoscience Education www.nagt.org/nagt/jge/index.html Encuentros Como foros de encuentro de la comunidad de profesores e investigadores en la enseñanza de las ciencias, en el ámbito nacional e internacional citaremos los siguientes. Asociación ÁPICE (www.apice-dce.com), organiza los Encuentros de Didáctica de las Ciencias Experimentales cada año desde hace ya veinticuatro. También en nuestro país, pero con carácter internacional, se celebra periódicamente el Congreso Internacional sobre Investigación en Di- BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 174 10/03/11 8:55 FUENTES Y RECURSOS 175 dáctica de las Ciencias, organizado por la revista Enseñanza de las Ciencias (<ensciencias.uab. es>). En un contexto internacional, son relevantes los congresos y encuentros organizados por la ESERA (European Science Education Research Association: <www.esera2009.org>), así como, en lengua francesa, las Journées Internationales de Chamonix (JIES) que se celebran cada año en esta localidad alpina (<www.stef.ens-cachan.fr/manifs/jies/jies.htm>). En el ámbito de la didáctica de la Biología, es notable el Congreso Internacional de Enseñanza de la Biología que se celebra en Argentina. Y en relación con la Geología, en nuestro país, el Simposio sobre Enseñanza de la Geología que organiza la AEPECT (Asociación Española Para la Enseñanza de las Ciencias de la Tierra). Disponible en línea en: <www.aepect. org/simposio2010.htm>. Sitios web En cuanto a recursos web de interés sobre la enseñanza de las ciencias, puede hacerse una exploración personal a partir de direcciones como las citadas a continuación: • www.unesdoc.unesco.org/images/0018/001802/180275s.pdf • www.eduteka.org/comenedit.php3?ComEdID=0019 • www.aula21.net/primera/cienciasnaturales.htm • www2.uah.es/jmc/webens/INDEX.html • www.educacontic.es/blog/taller-recursos-web-para-la-ensenanza-de-las-ciencias • deciencias.wordpress.com/ • www.scientix.eu/web/guest;jsessionid=7A7C11676FBDF3E9AF644A4AE9E6987E • www.educared.net/profesoresinnovadores/webs/verWeb.asp?id=942 • www.educa.madrid.org/portal/c/portal/layout?p_l_id=12.79 • www.educaciencias.gov.ar/2008/04/recursos_didcticos_del_mundo_p.php • www.bioxeo.com/indexca.htm • www.calstatela.edu/dept/chem/chem2/LACTE/ScienceWebSites.html • education.usgs.gov/ • www.rodausc.eu («Proyecto RODA»). • www.hi-ce.org/IQWST; www.iqwst.northwestern.edu/finchesdownload.html («Proyecto IQWST»). • www.viten.no («Proyecto VITEN»). • www.avcan.org/index.php?m=Observatorios • volcanoes.usgs.gov/yvo/ Webs de proyectos curriculares de interés en Ciencias naturales, Biología y Geología, muchos de los cuales se han mencionado y descrito en capítulos de este mismo libro. Existe información adicional relevante al respecto en diversos monográficos de la revista Alambique. BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 175 10/03/11 8:55 BIOLOGIA Y GEOLOGIA VOL2.indb 176 10/03/11 8:55 VOLÚMENES COMPLEMENTARIOS Vol. I. Biología y Geología. Complementos de formación disciplinar Vol. III. Biología y Geología. Investigación, innovación y buenas prácticas VOLÚMENES CORRESPONDIENTES AL MÓDULO GENÉRICO Y AL PRÁCTICUM Vol. I. Desarrollo, aprendizaje y enseñanza en la educación secundaria Vol. II. Procesos y contextos educativos: enseñar en las instituciones de educación secundaria Vol. III. Sociología de la educación secundaria Vol. IV. Aprender a enseñar en la práctica: procesos de innovación y prácticas de formación en la educación secundaria VOLÚMENES CORRESPONDIENTES A ORIENTACIÓN EDUCATIVA Vol. I. Orientación educativa. Modelos y estrategias de intervención Vol. II. Orientación educativa. Atención a la diversidad y educación inclusiva Vol. III. Orientación educativa. Procesos de innovación y mejora de la enseñanza Vol. I. Desarrollo, aprendizaje MA022:Layout 2 9/3/11 10:57 Página 1 y enseñanza en la educación secundaria Vol. III. Sociología de la educación secundaria Vol. IV. Aprender a enseñar en la práctica: procesos de innovación y prácticas de formación en la educación secundaria VOLÚMENES CORRESPONDIENTES A ORIENTACIÓN EDUCATIVA Vol. I. Orientación educativa. Modelos y estrategias de intervención Vol. II. Orientación educativa. Atención a la diversidad y educación inclusiva Vol. III. Orientación educativa. Procesos de innovación y mejora de la enseñanza FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA 2 FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA II Esta colección tiene por objetivo principal contribuir a la formación del profesorado y reflejar una visión coherente de la educación secundaria (obligatoria y bachillerato), tanto en lo que concierne a las finalidades de las etapas y enseñanzas que la conforman como a los planteamientos curriculares, didácticos y psicopedagógicos. Asimismo, sugiere nuevos enfoques en la formación del profesorado compaginando el rigor científico de los contenidos con una presentación práctica de los mismos, que puede ser útil tanto para el futuro profesor (Máster de Secundaria) como para el docente en ejercicio que desee potenciar su desarrollo profesional. Desde una perspectiva profesional, es innegable que para enseñar ciencias no basta con saber ciencias. Por una parte, porque es preciso acceder a un conocimiento didáctico del contenido que es específico del docente. Por otra parte, porque el profesor necesita un saber especializado para poder seleccionar, implementar y evaluar las metas y las estrategias de enseñanza que resultan idóneas en cada contexto. Este volumen incluye las principales aportaciones actuales de la didáctica de la Biología y la Geología sobre los problemas relativos a qué, cómo y cuándo enseñar y evaluar en estas materias de educación secundaria. Pedro Cañal (coord.) Universidad de Sevilla DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Vol. II. Procesos y contextos educativos: enseñar en las instituciones de educación secundaria Luis del Carmen Universidad de Girona DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Susana García Barros Universidad de A Coruña María Pilar Jiménez-Aleixandre Universidad de Santiago de Compostela Conxita Márquez Universidad Autónoma de Barcelona Cristina Martínez Losada Universidad de A Coruña Pedro Cañal (coord.) Emilio Pedrinaci IES El Majuelo. Gines (Sevilla) Pedro Cañal, Luis del Carmen, Susana García Barros, María Pilar Jiménez-Aleixandre, Conxita Márquez, Cristina Martínez Losada, Emilio Pedrinaci, Antonio de Pro, Rosa Pujol, Neus Sanmartí Antonio de Pro Universidad de Murcia Rosa Pujol Universidad Autónoma de Barcelona Neus Sanmartí Universidad Autónoma de Barcelona 2 Vol. II