Conflictos cognitivos, experimentos cualitativos y actividades didácticas

CONFLICTOS COGNITIVOS, EXPERIMENTOS CUALITATIVOS Y ACTIVIDADES DIDÁCTICAS* VILLANI, A,' y ORQUIZA DE CARVALHO, L.2 Instituto de Física. Universidade de Sáo Paulo. Caixa Postal 20516. Sáo Paulo. SP. Brasil Facultade de Engenharia. Universidade Paullista. Campus Ilha Solteira. SP. Brasil. SUMMARY The article relates the results of a qualitative research with secondary school students on the cognitive conflicts about central collisions in mechanics. We put our attention to the interviewer's mediation in the origins, developments and conclusions of the conflicts. We analyze the main results of the process and sketch some pedagogical consequences. Las investigaciones sobre las representaciones mentales de los estudiantes cuentan ya con veinte años de historia (Driver, 1973; Malgrange et al., 1973), durante Xa cual las posturas de los investigadores han ido evolucionando. Los esfuerzos recientes están dirigidos hacia la elaboración de estrategias eficientes que favorezcan el cambio conceptual (Nussbaum y Novick,1982; Rowell y Dawson, 1985; Grimellini et al., 1989; Dreyfus et al., 1990; Duschl y Gitomer, 1991; Brown y Clement, '1992). En muchos casos, se considera que los conflictos cognitivos son la puerta privilegiada (Scott et al., 1992) para aumentar el conocimiento científico de los estudiantes y hacerlo más estable. En particular, la potencialidad de los experimentos y su capacidad de contribuir a los cambios deseados han constituido un importante punto de discusión (Nachtingal, 1992). Algunos investigadores han subrayado tanto la necesidad de producir situaciones experimentales que posibiliten contrastar las ideas como la posibilidad de suscitar los correspondientes conflictos cognitivos; otros, en cambio, se han mostrado críticos y escépticos al respecto (Hodson, 1988; Nersessian, 1989), destacando el rol fundamental que tiene el modo de ver de los estudiantes. Recientemente Chinn y Brewer (1993) han discutido exhaustivamente el papel de los datos anómalos en la adquisición del conocimiento científico, mostrando la similitud entre el modo de proceder de los científicos y de los estudiantes. Es interesante en particular su descripción de las diversas posibilidades de aceptación o rechazo de los datos experimentales por parte de los estudiantes. En este trabajo analizaremos la producción de conflictos cognitivos, principalmente mediante el uso de experiencias sencillas, y cómo surge del análisis de una parte de los datos de una investigación realizada en la Universidad de S. Paulo con algunos estudiantes de escuela media superior. Comenzaremos nuestra exposición comentando algunas características de la investigación; luego describiremos y clasificaremos los conflictos cognitivos generados durante las entrevistas a los estudiantes realizadas por uno de los autores (L.O.C.) y finalmente analizaremos las estrategias utilizadas por la entrevistadora para desarrollar los conflictos. Concluiremos delineando algunas consecuencias pedagógicas de los resultados obtenidos. La investigación consistió en una serie de entrevistas (siete u ocho) sobre los choques en mecánica con cada uno de los estudiantes participantes. La parte que se analiza aquí corresponde a las dos primeras entrevistas, ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995, 13 (3), 279-294 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS en las cuales se desarrollo una discusiOn sobre algunos experimentos sencillos relativos a choques centrales. Se trata de doce entrevistas, de 60 a 90 minutos de duraci6n, registradas parte en audio (las cuatro primeras) y parte en video (las ocho restantes 3 ) en las cuales la entrevistadora interactu6 en modos diversos con el estudiante entrevistado con la finalidad de aclarar sus ideas, de desarrollar y, posiblemente, de iniciar una confrontaci6n con la vision disciplinar. En el apendice A se hace una descripciOn mas detallada de las actividades desarrolladas por la entrevistadora y de los objetivos correspondientes. La poblaciOn objeto de estudio esta compuesta por seis estudiantes de la escuela media superior, cuyas edades estan comprendidas entre los quince y los veintidOs aiios: tres mujeres (CE, THA y DA) y tres varones (PA, NA y FE), elegidos entre los conocidos de la entrevistadora segim un criterio de comodidad y en modo de garantizar la continuidad del trabajo, ya que se trataba de realizar una serie completa de entrevistas sobre la fisica. Desde el punto de vista de las capacidades intelectuales, dos de los estudiantes pueden considerarse brillantes (NA y THA), tres con capacidad media (CE, DA y PA) y uno con muchas dificultades (FE). El analisis y comparacion del comportamiento de los estudiantes, que sera objeto de este trabajo, se vio facilitado por la relativa homogeneidad del guiOn de las entrevistas analizadas, durante las cuales se usaron los mismos dispositivos experimentales y se realizaron aproximadamente los mismos experimentos. Estos se describen en el apendice B. LOS CONFLICTOS COGNITIVOS DE LOS ESTUDIANTES La caracteristica principal de la dinamica de las entrevistas fue la producciOn y desarrollo de conflictos cognitivos; es decir, de perturbaciones intelectuales, capaces de provocar insatisfacciOn en el estudiante con respecto a sus propios conocimientos. La clasificaciOn exhaustiva de los distintos tipos de conflictos (Dykstra, 1992) esta mas alla de las expectativas de este trabajo, en el que analizaremos solo algunos aspectos y sus respectivas consecuencias desde el punto de vista didactic°. Centraremos nuestra atenciOn en el origen, dintimica y conclusion de los conflictos; elaboraremos algunas categorias significativas que aparecen en el esquema 1 en la parte inferior, las cuales nos permitiran analizar de manera critica las intervenciones didacticas de la entrevistadora y definir objetivos especificos para desarrollar una estrategia de enseiianza dirigida a producir el cambio conceptual a trav6s del conflicto cognitivo. Esquema 1. Dimensiones y categorias de los conflictos cognitivos. 280  ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995, 13 (3) Los orígenes de los conflictos Nos centraremos en dos aspectos de las carencias cognitivas, que están en la base de los conflictos cognitivos: las divergencias objetivas entre los elementos cognitivos, individualizadas mediante el análisis detallado de las entrevistas y su contexto, y la consecuente reacción subjetiva del estudiante, interpretada a partir de los indicios por él mismo aportados. A. Las divergencias objetivas Un dato que nos ha impresionado durante el análisis de las entrevistas fue la variedad de elementos que constituyen los conflictos: previsiones, observaciones, explicaciones, aspiraciones cognitivas, sentimientos del estudiante, resultados experimentales, sugerencias de la entrevistadora, informaciones escolares y lecturas didáctica~. En función de la presencia de estos elementos, hemos definido tres categorías: conflictos externos, internos y mixtos. -Conflictos externos. Denominamos externos a aquellos conflictos caracterizados por una divergencia entre los modos de ver del estudiante y los elementos externos a él, como el resultado de un experimento, la observación de la entrevistadora o bien la frase de un libro de texto. El conflicto externo más simple es aquel constituido por la divergencia entre las ideas del estudiante sobre los experimentos y el resultado de los mismos; tal divergencia puede manifestarse tanto en las previsiones personales, como en las explicaciones. Una situación de conflicto que aparece muchas veces es la previsión de la detención del proyectil en p-4 o en c-5 y la explicación de la diferencia entre deslizarse y rodar mediante la diferencia de velocidad del proyectil. Otro tipo de divergencia de origen externo se produce cuando las sugerencias o los puntos de vista de la entrevistadora contrastan con las ideas de los estudiantes. Dos ejemplos particularmente significativos son: la sugerencia, dada a todos los estudiantes, de la deformación (invisible) de las bolitas de acero, que contrasta con la observación espontánea de los estudiantes; y la solicitud de concentrar sistemáticamente la atención en el momento del choque en contraste con la atención clirigida espontáneamente a la fuerza ejercida sobre el proyectil y al correspondiente efecto sobre el blanco (Villani y Pacca, 1990; Grimellini et al., 1993). En algunos casos, la divergencia entre el modo de mirar de la entrevistadora y el modo de ver del estudiante asumía aspectos altamente sofisticados que implicaban valores epistemológicos como la capacidad de percibir analogías. Por ejemplo, durante la segunda entrevista con NA, la entrevistadora orientó sus preguntas de modo que el estudiante percibiera que el experimento c-8 con las bolitas de acero podía ser interpretado como la unión del experimento c-8 totalmente plástico (imaginado con bolitas de plastilina) con el experimento t-2 (coi1 los carritos) en el cual se producía una explosión. También pudimos constatar conflictos entre las ideas del estudiante y las formuladas en sus libros de texto, revelados por las preguntas formuladas a la entrevistadora. Por ejemplo, FE, al comentar la frase de un libro de texto que había leído durante el intervalo entre la primera y la segunda entrevista, manifestó dudas sobre la duración de la interacción, que no lograba comparar con otros intervalos temporales familiares; durante la discusión sucesiva se vio claramente que la divergencia básica entre sus ideas y las del libro correspondía a la concepción de interacción entre los dos objetos que colisionaban. -Conflictos internos. Hemos denominado conflictos internos a aquéllos caracterizados por una divergencia entre elementos cognitivos internos del estudiante, como sus percepciones, sus ideas, sus exigencias epistemológicas o cognitivas (Hewson, 1985) y, en general, su ecología conceptual (Posner et al., 1982; Strike y Posner, 1992). Un caso interesante, que fue observado varias veces, es el de la divergencia entre una convicción esvontánea v un conocimiento escolar. THA, por ejemplo,~afirmó el movimiento ascendente de una moneda era mantenido por una fuerza y, simultáneamente, que existía una relación, precedentemente aprendida en la escuela, entre fuerza y aceleración. Otro caso interesante es el de la divergencia entre las premisas y las conclusiones de un razonamiento. FE se encontró varias veces en esta situación porque en su discurso se intercalaban fácilmente ideas implícitas ajenas al punto en discusión. Otras veces la divergencia se producía entre las conclusiones, a menudo parciales, elaboradas por el estudiante y su exigencia de una explicación general. Una situación de este tipo se produjo con CE, que buscaba una variable única responsable del movimiento del proyectil después del choque y arribó a la conclusión de que una vez era la velocidad, otra vez era la masa y otra, la fuerza del choque. Una situación anpáloga se producía con mucha frecuencia, cuando la entrevistadora pedía al estudiante que explicitara conceptos fundamentales, citados precedentemente por él y éste enunciaba frases a veces incoherentes o confusas; casi siempre el estudiante terminaba confesando que no sabía enunciar dichos conceptos, revelando implícitamente un contraste entre su explicitación y sus exigencias de claridad y precisión en relación con los conceptos científicos. Finalmente, debemos reconocer que durante las entrevistas hemos hallado también un tipo diferente de conflicto interno, de carácter principalmente emotivo, en el que el estudiante dudaba entre implicarse desde el punto de vista intelectual y, eventualmente, estar en desacuerdo con la entrevistadora o bien, simplemente, tratar de adaptarse a sus exigencias sin exponerse (Baid y Mitchell, 1986; Villani, 1992). ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 281 INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS -Conflictos mixtos. En algunos casos los conflictos presentaban una estructura compleja que incluía varias divergencias simultáneas: cuando éstas se referían tanto a elementos internos como a elementos externos, el conflicto se consideraba mixto. Por ejemplo, en el extenso conflicto experimentado por NA en la primera entrevista, entraban en juego las divergencias entre las dos leyes de Newton, la equivalencia implícita entre velocidad y aceleración y los resultados de c-5 (Apéndice C). B. Las reacciones de los estudiantes Cuando el estudiante se encontraba frente a uno o más conflictos objetivos4, podía pasar lo siguiente: -No tener conciencia en modo alguno de las divergencias. El caso más frecuente se verificaba cuando en el discurso del estudiante afloraban varias divergencias objetivas y éste, como máximo, lograba individualizar una de ellas. La tarea de hacer aflorar las restantes era delegada invariablemente a la entrevistadora, como en el caso de la explicación del choque en el péndulo, en el que la separación entre las variables significativas y la gravedad y el rozamiento requirió siempre de varias intervenciones sucesivas. -Negar, deformar o, por lo menos, minimizar los elementos divergentes. Por ejemplo, CE continuaba afirmando, aun después de la demostración experimental, que en el experimento p-2 las bolitas de acero después del choque frontal, prácticamente elástico, no alcanzaban la altura inicial, y FE sostenía que en c-2, después del choque, el proyectil se detenía inmediatamente. Otras veces, la idea sugerida por la entrevistadora no era considerada o, en caso de insistencia, era descartada como poco plausible, como ocurrió con CE respecto a la deformación del acero durante el choque. -Soslayar el problema, discutiendo sin individualizar los elementos esenciales (conflicto incipiente). Por ejemplo, al comienzo de la primera entrevista, FE no lograba comprender la importancia de concentrar la atención en el momento del choque y de explicar los resultados mediante relaciones precisas entre las variables que caracterizaban las bolitas interaccionantes; por esto continuaba respondiendo en términos de análisis perceptivo global. -Bloquearse cognitivamente, es decir, no poder continuar el diálogo con la entrevistadora. Una reacción de este tipo se producía conjuntamente con los conflictos emotivos: en el caso de PA, la presencia de esta perturbación, probablemente debida a factores extraños a la entrevista, se mantuvo bastante tiempo comprometiendo gran parte de la primera entrevista; en cambio, para THA fue un ~aréntesis de breve duración. ráoidamente superado, deiido a una toma de conciencia'dr~mática, de sus ideas espontáneas relativas a fuerza y movimiento. -Reconocer sólo parcialmente la divergencia considerándola como una excepción. Por ejemplo, en el caso de PA, habiendo previsto, en base a su modelo de acción y reacción, que en p-2 las dos bolitas de acero se detendrían y después de haber observado el rebote, en c-8 repitió la misma previsión, utilizando el mismo modelo de acción y reacción. En otros casos la previsión era considerada provisoria y era sustituida fácilmente por otra más adecuada, frecuentemente adhoc, sin dar lugar a ningún otro tipo de conflicto. Por ejemplo, NA, frente a la previsión incorrecta de un movimiento de todas las bolitas del blanco en c-7, basada probablemente en la idea de un blanco único, después de algunas observaciones reconoció que el fenómeno era regulado por un principio de simetría y que, en consecuencia, se habrían de mover tantas bolitas del blanco como las que componían el proyectil. -Reconocer la divergenciapermaneciendo indeciso sin hacer una elección. Una situación muy interesante se verificaba cuando la divergencia entre previsión y observación se debía a una teoría aprendida explícitamente en la escuela. En un primer momento el conflicto se producía entre los valores cognitivos atribuidos a las dos fuentes de conocimiento: el estudiante quedaba perplejo, sin saber si descartar la teoría o el experimento. A veces se esforzaba por reconciliar ambas ideas, como sucedió con CE, cuando quería salvar la idea, aprendida en la escuela, de que en el choque existe disipación y el resultado experimental de p-1, que mostraba una oscilación residual del proyectil. Se observó una situación análoga cuando el estudiante, frente al compromiso de dar una justificación, reconoció tener las ideas poco claras. Sobre todo cuando estaba en juego la definición de un concepto importante, apenas se le proporcionaba la ocasión, pedía aclaraciones a la entrevistadora o bien buscaba en los libros una respuesta más adecuada. Esto sucedió con CE quien, al comienzo de la segunda entrevista preguntó qué era el impulso, y con FE que, en el intervalo entre la primera y la segunda entrevistas, buscó información sobre lo que sucedía durante el choque, lo cual había sido incapaz de describir precedentemente. -Reconocer la divergencia y reelaborar sus ideas. Tal reelaboración podía asumir una profundidad y una amplitud variables. En general un resultado experimental disonante constituía una fuente de perturbación significativa cuando la previsión era fruto de una teoría personal. Un ejemplo representativo es la previsión de THA sobre la detención del proyectil en p-4, debida a su convicción de que la transmisión de la energía se producía siempre en la dirección del movimiento: la observación del rebote del proyectil representó para ella una sorpresa tal que la impulsó no sólo a redimensionar su idea inicial sino también a buscar otro tipo de explicación. Una situación semejante se verificaba cuando el estudiante consideraba plausibles o, al menos, pertinentes las sugerencias de la entrevistadora que contrastaban con sus ideas espontáneas. Por ejemplo, la sugerencia de la existencia de una deformación no visible del acero, mediante la cual la entrevistadora trataba de ayudar a los estudiantes a resolver el problema de la elasticidad de los choques, indujo a FE a concluir que el acero debía sufrir «una deformación parcial, similar a la elasticidad parcial de la madera». THA, en cambio, después de quedar inicialmente algo perpleja, comprendió la potencia ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS unificadora de la idea y la aceptó, llegando incluso a va del principio de acción y reacción. El conflicto termiutilizarla en la deducción de consecuencias interenó con la intervención de la entrevistadora, que puso el santes. acento en el concepto de aceleración y en la proporcionalidad inversa entre la variación de las velocidades y las respectivas masas. La dinámica de los conflictos -El conflicto en espiral, finalmente, se refiere a una situación conflictiva afrontada parcialmente, abandonaOtro aspecto que ha llamado nuestra atención fue la da y sucesivamente reconsiderada en condiciones más evolución de los conflictos. Hemos definido cuatro tipos apropiadas. Un ejemplo típico es el caso de THA, al fundamentales: local, en paralelo, en serie y en espiral. comienzo de la primera entrevista (Apéndice C). La estudiante, frente a un resultado inesperado, elaboró y -El conflicto local se desarrolla y termina por libre desarrolló una hipótesis de transmisión de la energía que iniciativa del estudiante. Un ejemplo es el caso de CE la condujo a reconocer su incapacidad para explicar que, después de haber analizado varios choques sobre el todos los fenómenos observados. La desviación del carril, trataba de interpretarlos de manera unificada discurso sobre otro fenómeno permitió recuperar la idea (Apéndice C). de reacción, que rápidamente utilizó para completar la explicación anterior; finalmente, una segunda desviaLa intención de CE era la de encontrar una causa única ción de la discusión le permitió efectuar un ulterior paso responsable de la continuidad del movimiento, de la hacia adelante en la solución del primer conflicto. detención o del rebote de la bolita incidente: la velocidad. CE, probablemente, había asociado los diferentes modos de lanzar el proyectil con las diferentes velocidades y con las diferentes «fuerzas de choque)) y, en Las soluciones de los conflictos consecuencia, con los diferentes comportamientos; además pensaba que la diferencia de las masas incidentes Una última característica didácticamente importante de podría considerarse equivalente a una diferencia en las los conflictos es el modo de terminarlos. Dos son los respectivas velocidades. La estudiante no resolvió el aspectos que han llamado nuestra atención: las modifiproblema porque se cambió rápidamente de tema; sin caciones introducidas por el conflicto y su grado o nivel embargo, ella misma retomó el conflicto en la segunda de conclusión. entrevista. A. Las modificaciones -El conflicto en paralelo es un proceso en el cual el estudiante desarrolla un discurso regulado por su conSe definieron tres categorías: modificaciones no releflicto efectivo y el interlocutor trata de profundizar sobre vantes, parciales y profundas. otras divergencias objetivas. El caso de FE durante la segunda entrevista es, en este sentido, muy interesante -Modificaciones no relevantes: se verifican cuando no (Apéndice C). aparecen las dificultades de la teoría del estudiante y ni siquiera aparecen nuevas relaciones, como sucedía cuando Para el estudiante, el conflicto de base, que domina su el estudiante inventaba una explicación adhoc sin ninguforma de responder a las preguntas de la entrevistadora, na consecuencia futura. Por ejemplo, NA explicó el es que la bolita de acero rebota como la de goma, pero no resultado de p-2 con bolitas de goma y de acero, una vez se deforma durante el choque. Para la entrevistadora, en con la deformación de la goma y la otra con la propiedad cambio, la preocupación fundamental es la clarificación del acero de transmitir el choque sin deformarse. Hemos de la fenomenología de los choques, evidentemente mal clasificado también en esta categoría los casos en que el tratada ya sea en las previsiones como en las explicacioconflicto terminaba con el reconocimiento de parte del nes del estudiante. estudiante que el problema no tenía solución, como sucedió con DA cuando debió reconocer que en el -El conflicto en serie consiste en un desarrollo conceppéndulo no podía existir un «choque débil», pero ignotual caracterizado por la sucesión de conflictos limitados rando completamente la causa. en los cuales la resolución de uno provoca el comienzo de otro. Un ejemplo representativo es lo sucedido con -Modificaciones parciales: se verificaban cuando las NA durante la primera entrevista (Apéndice C). soluciones ponían en evidencia las dificultades de la teoría «vieja» o bien algunos aspectos de la «nueva» El estudiante no lograba conciliar la igualdad de acción teoría. y reacción, aprendida en su momento en la escuela, con la percepción de la velocidad alcanzada por el proyectil En el primer caso, frente aun resultado contradictorio, se y el blanco después del choque en c-5. Su comportaabandonabaunarelaciónanteriomenteconsideradageneral. miento posterior es un modelo de intento de salvar teoría Esto sucedió con CE, cuando frente al resultado de c-1 y experimento, mediante la introducción de sucesivas debió admitir que la transmisión parcial de energía del hipótesis, las que fueron puestas sistemáticamente en proyectil al blanco no era la única alternativa. En esta discusión por la entrevistadora y luego descartadas por categoría hemos incluido también los casos en los cuales el estudiante, hasta su duda final sobre la validez efectiuna idea espontánea muy arraigada era puesta en evidenENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 283 INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS cia gracias a la intervención de la entrevistadora, como inventando una explicación ad hoc que no se deriva de sucedió en la primera entrevista con NA, en la cual el las consideraciones anteriores ni tampoco indica conseresultado final fue la observación, aceptada por el estucuencias ulteriores; este tipo de solución no constituye diante, de la identificación implícita anterior entre velouna síntesis genuina de un nuevo conocimiento del cidad y aceleración. estudiante ni lo prepara para pasos ulteriores más relacionados con el plano disciplinar. El caso de CE es La revelación de aspectos de la nueva teoría sin el significativo: la estudiante estaba convencida de que no consecuente abandono de la vieja podía corresponder podía haber una transferencia total de la energía, pero el tanto a una relación nueva entre las variables en juego resultado de c-1 la sorprendió y debió admitir que, de (de igual manera que cuando DA logró asociar el lanzahecho, la transferencia parcial no era la única posibilimiento fuerte y débil de las bolitas de acero con las dad. Sin embargo su elaboración se detuvo en este fuerzas de acción y reacción durante el choque) como a reconocimiento, sin establecer ulteriores condiciones de la nueva manera de analizar los experimentos, destacanaplicación; en algunas situaciones posteriores aplicó do por ejemplo el momento del choque y las consecuennuevamente la transferencia parcial y en otras no: por tes modificaciones, en lugar de referirse simplemente a ejemplo, explicó que en p-2 las bolitas no habían alcanlas velocidades de lanzamiento. zado la altura inicial debido a la pérdida en el choque, mientras que el resultado de p-3 lo interpretó como un - Modificaciones profundas: se observaron en los casos intercambio total de las velocidades entre las bolitas que en que algún aspecto de la vieja teoría fue sustituido por colisionaban. el correspondiente aspecto de la nueva teoría. Hemos considerado en esta categoría tanto el caso de la aceptaSoluciones conclusivas. Consideramos conclusivos ción plena de una nueva idea eliminando las resistencias aquellos casos en los que el problema que había generacomo el abandono de una idea espontánea profundamendo el conflicto fue resuelto por el estudiante mostrando te arraigada. la existencia de una relación nueva entre las variables en juego. Los conflictos de THA y de NA en la primera Un ejemplo significativo fue la aceptación, por parte de entrevista son un ejemplo de avance hacia el conociNA, de la deformación del acero sugerida por la entremiento disciplinar, después de un conflicto originado vistadora, cuando consiguió percibir las similitudes enpor un resultado experimental imprevisible. También la tre los efectos con las bolitas de goma y las de acero. aceptación por parte de THA de la sugerencia de analizar la fase de interacción es un buen ejemplo de solución Otro ejemplo es el del abandono por parte del mismo NA conclusiva. Durante el análisis de los choques sobre el de la identificación de la conservación de la energía con carril, la estudiante inicialmente buscaba la explicación la transmisión total del movimiento, introduciendo la del comportamiento del proyectil después del choque en consideración simultánea de los dos cuerpos en interacla velocidad inicial del mismo y en la fuerza de lanzación. También podemos considerar, como transformamiento, mientras la entrevistadora orientaba sus pregunción profunda, la sustitución, por parte de FE, de la tas hacia el momento del choque y las fuerzas de interacfenomenología inicial compuesta de sólo dos categorías ción. Lainsistenciadelaentrevistadoraconsiguióconvencer (continuación o inversión del movimiento) por una nuea la estudiante de concentrar el análisis en el momento de va fenomemología en la que se tenía en cuenta también la interacción, arribando luego a resultados interesantes la detención de la bolita incidente. como el descubrimiento de la función de la reacción en la detención del proyectil. B. El nivel de conclusión Consideramos soluciones conclusivas también aquéllas Hemos definido dos categorías: soluciones en suspenso que terminaban reforzando una idea espontánea del y soluciones conclusivas. En el primer caso el conflicto estudiante, como en el caso de que usó la idea de DA, acaba dejando en suspenso la posibilidad de un desarroreacción del blanco sobre el proyectil para justificar 110 ulterior hacia la visión disciplinar; en el segundo definitivamente la idea espontánea de una pérdida inevicaso, el conflicto termina con un resultado que constitutable durante el choque. ye, al menos para el estudiante, una síntesis definitiva. Soluciones en suspenso. Una forma en que se puede acabar el conflicto es mediante una pregunta dejada en suspenso, es decir, mediante el reconocimiento que el LA CONTRIBUCIÓN DIDÁCTICA DE LA conflicto no tiene, por el momento, solución. Un ejemENTREVISTADORA plo es la duda final de NA sobre la validez de la acción y la reacción en los experimentos en los que el proyectil El análisis de la gestión de la entrevista por parte de la rebota. Otro es la constatación DA, por parte de la entrevistadora constituye un complemento significativo imposibilidad de un choque débil en el péndulo y su para clarificar la compleja dinámica del desarrollo conreconocimiento de ignorar la causa. ceptual de los estudiantes entrevistados. Con este objetivo analizaremos con mayor detalle su contribución Una segunda manera de acabar un conflicto es abandodidáctica aportando informaciones suplementarias sonando, al menos en parte, una relación antes considerabre las estrategias implícitas adoptadas por ella (Esqueda general sin especificar las condiciones de validez, o ma 2). 284 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) Uno de los resultados más importantes de este trabajo se refiere a la progresiva clarificación de la función de la entrevistadora como mediadora en el desarrollo de los conflictos cognitivos mediante tres tipos de actuaciones: transformar divergencias objetivas en conflictos efectivos, intervenir en los conflictos para aprovechar sus posibilidades y conducirlos en modo eficiente, y finalmente retomar las soluciones en suspenso transformándolas en conclusivas mediante la introducción de modificaciones significativas. Transformar las divergencias objetivas en conflictos efectivos La importancia didáctica de los conflictos objetivos y de la caracterización de la toma de conciencia de los estudiantes se pone en evidencia claramente cuando se analiza su desarrollo cognitivo: varios conflictos objetivos se transformaron con mucha facilidad en co.nflictos efectivos, pero en la medida en que la fuente del conflicto era más abstracta o sofisticada, la toma de conciencia por parte del estudiante era más complicada. En estos casos aumentaba la probabilidad de que el conflicto quedase sólo a nivel objetivo, ya sea porque el estudiante no tomaba en consideración la divergencia, ya sea porque se limitaba a percibir sólo sus aspectos parciales. El problema de transformar un conflicto objetivo en uno efectivo, en general, requería de dos operaciones a veces simultáneas: indentificar las divergencias cognitivas, seleccionando aquéllas capaces de ser transformadas en conflicto; y organizar una secuencia didáctica adecuada para recuperar las residuales. -La identificación de las divergencias objetivas era una tarea relativamente sencilla para la entrevistadora cuando el origen de éstas era externo, sobre todo si se trataba de diferencias entre previsión y resultado experimental. En estos casos la entrevistadora llamaba la atención del estudiante sobre los detalles de la previsión, o le pedía que repitiera el experimento, o le sugería que prestara mucha atención al resultado. En el caso de múltiples puntos de divergencia, éstos eran afrontados uno después de otro o bien eran reconsiderados en situaciones más propicias cuando el estudiante manifestaba una mayor aproximación al conflicto. Por ejemplo, durante la entrevista con PA, no sólo sus previsiones sino también sus explicaciones presentaban incongruencias; la táctica de la entrevistadora fue presentarle un nuevo Esquema 2. Contribuciones didácticas de la entrevistadora. firoducih Individualizar las divergencias conflictos Organizar las intervenciones Abrir nuevos conflictos Evitar círculos viciosos Reactivar la dinhmlca a-- Afrontar los problemas pesonales Subdividir los problemas I I - Proponer nuevas situaciones Evitar discursos largos - ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) Soslayar los problemas poco maduros 7 - - - Estimular las preguntas del estudiante Modificar el contexto Distinguir las situaciones Analizar las condiciones de validez experimento cada vez que el estudiante reconocía la diferencia entre previsión y resultado experimental, sin detenerse en la discusión de las explicaciones dadas (en la esperanza de que al final pudiera realizarse una discusión más completa del modelo utilizado por el estudiante). Lamentablemente esta táctica se vio frustrada por la decisión repentina del estudiante de abandonar totalmente su modelo explicativo y adoptar la actitud más pragmática de apoyarse solamente en los indicios proporcionados por la entrevistadora. La tarea didáctica resultaba mucho más complicada cuando estaban en juego divergencias internas. En algunas situaciones se observa claramente que la entrevistadora no logró percibir la amplitud de las perspectivas del estudiante, perdiendo la ocasión de una intervención significativa, como en el caso del conflicto de CE entre sus explicaciones sobre el movimiento del proyectil en los experimentos con el carril y sus exigencias de generalización manifestadas mediante una pregunta aparentemente poco significativa. En otras situaciones, en cambio, el conflicto objetivo fue rápidamente identificado, como en el caso de la divergencia entre la idea de acción y reacción aprendida por NA en la escuela y su explicación de la diferencia entre c-1 y c-2 atribuida a una mayor o menor fuerza de lanzamiento: la intervención de la entrevistadora fue, primero, una pregunta de confrontación entre c-1 y p-1, rápidamente resuelta por el estudiante al darse cuenta de la analogía en la transferencia en los dos choques, y luego la sugerencia de un nuevo experimento (c-5) para poner en evidencia el problema de la reacción. -La organización de las intervenciones de la entrevistadora, en general, exigía que las divergencias fueran retomadas todas las veces que la situación lo permitiera (sin forzar el desarrollo del pensamiento del estudiante); esto requería mucha atención a las ideas del estudiante por parte de la entrevistadora, quien debía además interpretar rápidamente los indicios por él proporcionados y dar preferencia a las divergencias más factibles de transformarse en efectivas. La situación de conflicto incipiente constituye un caso especial en el cual la divergencia de perspectivas entre profesor y estudiante no llega a ser visualizada por el estudiante, que gira en torno al problema sin afrontarlo. Se encontró una posibilidad de desarrollo eficiente en la construcción lenta de una sólida base común de diálogo, a partir de la cual fuera posible establecer eventos y relaciones bien definidas, antes de que surgiera con fuerza una confrontación entre posiciones diferentes o resultaran inteligibles preguntas precisas con respecto a eventos problemáticos. El caso de FE, en la primera entrevista, cuando estaba en juego una descripción adecuada de la fenomenología de los choques en el péndulo y en el carril, nos parece que muestra la importancia de saber esperar por parte de la entrevistadora a pesar de los errores que cometió insistiendo, algunas veces inútilmente, con preguntas que tenían poco significado para el estudiante. El conflicto resultó significativo para el estudiante sólo en la segunda entrevista, al tomar la forma de una pregunta que le creaba problemas (la causa del retorno del proyectil de acero), pero que le permitió englobar e integrar varias informaciones anteriormente desechadas. Intervenir en la dinámica de los conflictos Para poder intervenir constructivamente en los conflictos, la entrevistadora debía prestar atención a la dinámica de los mismos. El problema más importante por resolver era entrar en resonancia con el conflícto del estudiante. -Evitar la impotencia cognitiva. Algunas situaciones de conflicto local eran aprovechadas por la entrevistadora como ocasiones en las cuales el estudiante pudiera usar todas sus habilidades de resolución, formulando hipótesis y discutiéndolas; lo importante era no permitir que el estudiante terminase en un círculo vicioso. El taso de CE, citado anteriormente como un ejemplo de conflicto local, muestra un comportamiento didáctico poco feliz, ya sea porque la entrevistadora no supo retomar enseguida, durante la primera entrevista, la exigencia de generalización y unificación de la estudiante (probablemente pensando que se trataba de una exigencia débil), ya sea porque en la segunda entrevista, cuando la estudiante retomó por sí sola el problema, aun así, su exigencia intelectual fue ignorada en favor de otro conflicto. Un ejemplo, en cambio, de intervención didáctica eficaz, en la cual un conflicto local aparentemente cerrado y resuelto fue reabierto naturalmente conduciendo a una nueva conclusión, es el de CE, durante la primera entrevista, cuando le surgió el conflicto entre la idea de un choque p-1 ideal y la necesidad, aprendida en clase, de una pérdida de energía transformada en calor durante los choques. La estudiante desarrolló el conflicto por sí sola y concluyó que en el caso de p-1, el proyectil no podía transferir toda su energía al blanco. La entrevistadora desvió el análisis sobre la diferencia entre choques elásticos y no elásticos, concluyendo con la demostración de un choque c-1; el resultado sorprendió a CE obligándola a admitir, por primera vez, que toda la energía podía pasar del proyectil al blanco. -Afrontar los conflictos del estudiante. La dificultad de los conflictos en paralelo consistía principalmente en la falta de percepción por parte de la entrevistadora del conflicto en el que estaba inmerso el estudiante. Cuando esto aparecía en forma explícita la entrevistadora podía ayudar al estudiante en la solución de su problema, retomando luego al menos una parte de los conflictos antes dejados de lado. En el ejemplo de FE citado anteriormente (Apéndice C), la entrevistadora se encontró varias veces frente a divergencias objetivas orientando el diálogo en la dirección de hacerlas explícitas; solamente al final comprendió el problema efectivo que el estudiante quería resolver y pudo ayudarlo. -Reformular elproblema en etapas. Cuando el conflicto comprometía directamente ideas espontáneas que resultaban fundamentales en la concepción de los choques, la reestructuración profunda de las ideas del estudiante ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) exigía, para poder realizarse, que el problema fuera suficientemente maduro. Es el caso de los conjlictos en espiral, como, por ejemplo,"la confrontación de THA entre su modelo de acción y reacción y el de transferencia de energía. En estas situaciones la entrevistadora trataba de elaborar una estrategia en etapas sucesivas, caracterizadas cada una de ellas por un menor grado de reestructuración, con el fin de abrir la posibilidad de soluciones progresivamente más estructuradas. -Abrir.nuevos conflictos. Cuando la entrevistadora percibía que 81 estudiante estaba lo sufucientemente seguro para aceptar una intervención más decisiva, el diálogo se hacía más cerrado y las preguntas se sucedían abriendo continuamente nuevos conflictos, como demuestra el ejemplo de los conflictos en serie descrito en el apéndice. Conducir hacia modificaciones profundas y soluciones conclusivas Las estrategias didácticas utilizadas por la entrevistadora se evidencian también en el modo de afrontar la resolución de los conflictos propuesta por los estudiantes. El esfuerzo implícito de la entrevistadora estaba dirigido a encontrar una solución conclusiva que implicase la sustitución de una idea espontánea. -Evitar el exceso de información. Este objetivo lia sido bastante difícil de obtener: en algunas ocasiones la entrevistadora parecía querer agregar información a toda costa, sin tener en cuenta en qué medida era significativa para el estudiante. -Estimular las preguntas del estudiante. Algunas veces, en cambio, intervenía para valorar en qué medida el problema era significativo para el estudiante, por ejemplo, ofreciéndole la posibilidad de hacer preguntas. PA y FE aprovecharon esta oportunidad al comienzo de la segunda entrevista para aclarar dudas que tenían de la sesión anterior Soslayar los problemas poco maduros. Varias veces la entrevistadora se encontró frente a una solucion en suspenso y decidió soslayarla provisionalmente en espera de desarrollos futuros más promisorios. En particular, cuando se encontraba frente a ideas recurrentes que el estudiante no conseguía superar, utilizaba una táctica interesante que era la de ayudarlo a individualizar las posibles situaciones en las cuales sus ideas estuvieran de acuerdo con la descripción científica acreditada, evitando así que las dudas continuaran siendo una fuente de conflicto reprimido y retornando luego los puntos dejados en suspenso. -Distinguir las situacionesproblemáticas. Es importante destacar que frente a soluciones en suspenso era necesario distinguir la naturaleza de la duda que mantenía el estudiante. Los dos casos de DA y NA citados con anterioridad como ejemplos de soluciones en suspenso representan situaciones cognitivamente diferentes a pesar de la similitud aparente del reconocimiento de la ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) incapacidad de los estudiantes. De hecho, el problema de DA (¿por qué no existen choques débiles en el péndulo?) es específico, basado en la noción personal de choque «débil» que no tenía en cuenta la rotación del proyectil antes del choque. En cambio, el problema de NA es más general, basado en la representación espontánea de la segunda ley de Newton. Consecuentemente, en el caso de NA, la profundización de la relación f=m.a provocó una respuesta inmediata del estudiante, mientras que en el caso de DA la entrevistadora no logró retomar el conflicto durante la primera entrevista y, prácticamente tuvo de comenzar todo de nuevo en la segunda. -Insistir en las condiciones de validez. La entrevistadora tuvo dificultad en aplicar la estrategia de presionar al estudiante para que definiera las condiciones de validez de sus afirmaciones. Por ejemplo, cuando finalmente CE admitió que la energía podía ser transferida totalmente del proyectil al blanco, la entrevistadora no profundizó en el tema a fin de llegar a definir en qué circunstancias se verificaba esta regla. En consecuencia, como ya hemos visto anteriormente, CE continuó utilizando la regla antigua (imposibilidad de transferencia total ) en p-2 y la nueva (posibilidad de transferencia total) en p-3, sin un criterio definido de se1ección:En algunos casos se obtenía un mayor control de la situación aumentando el análisis experimental con el fin de obtener una mayor familiaridad del esudiante con el fenómeno como paso importante para poner en evidencia las diferentes condiciones de contorno y reorganizar los casos en los que funcionaban la vieja y la nueva relación. -Proponer nuevaspreguntasy nuevas situaciones. Cuando la entrevistadora se daba cuenta de aue el estudiante manifestaba dudas que parecían hab&r sido resueltas precedentemente, con frecuencia utilizaba la estrategia de proponer un análisis global de todos los casos analizados, con la intención de ofrecer un cuadro en el cual se pudieran manifestar y posiblemente resolver las dudas, como sucedió con PA y DA en la segunda entrevista. También en los casos de soluciones conclusivas alcanzadas mediante la introducción de una nueva relación entre las variables en juego, a veces resultaba muy útil hacer una profundización mediante nuevas preguntas y nuevos experimentos para controlar la efectiva asimilación de la nueva idea. Esta exigencia era mayor cuando la conclusión del conflicto se había logrado mediante la aceptación de una sugerencia de la entrevistadora. Un caso ejemplar es el de la aceptación de la idea de deformación del acero por parte de THA: la entrevistadora explotó ampliamente este nuevo conocimiento llegando a obtener nuevos progresos. -Modificar el contexto de los problemas. Cuando el estudiante llegaba a una conclusión que reforzaba sus ideas espontáneas, la entrevistadora trataba de poner en duda tal resultado, pero esta tarea no podía ser afrontada directamente; trataba entonces de modificar el contexto y conducir la discusión a nuevas conclusiones que eran posteriormente confrontadas con las anteriores. de plastilina), por esto introdujo un choque frontal de tipo c-8 E.- Veámoslo nuevamente (repite dos veces el experimento.) con bolitas de plastilina y le pidió nuevamente una confrontación con el correspondiente de tipo p-2. FE confirmó que en c-8 las NA.- Entonces ... no sé. Si la aceleración de la bolita mayor bolitas de plastilina se habrían detenido, mientras en D-2 es mayor, entonces la fuerza que está en es mayorhabrían continuando oscilando juntas. ' El diálogo continuó con NA afirmando haber aprendido en la E.- qué allá (en el péndulo) se mueven y (en el carril) escuela que acción y reacción eran iguales y qus'tal vez en este se detienen? caso el sistema no era aislado y existían fuerzas externas, como el rozamiento v la resistencia del aire. La entrevistadora sugirió " FE.- Porque ... porque en el contacto, en la interacción aquí analizar el caso de p-4. (señala las dos bolitas en el carril) ... será que existe una fuerza elástica que impide el alejamiento (recíproco)? E.- ¿Qué sucederá si abandonamos la bolita menor desde una cierta altura? La entrevistadora dudaba de si responder inmediatamente, cuando fue interrumpida por el estudiante que sugirió una nueva hipótesis: Tal vez en el choque entre las bolitas de plastilina se podría observar un alejamiento recíproco, como en el caso de las bolitas de acero, si se modificara su masa y su velocidad. La entrevistadora, no teniendo clara la situación conflictiva del estudiante, aprovechó la idea para recapitular los diversos casos analizados anteriormente con las bolitas de acero, con la esperanza de resolver otro conflicto que había quedado abierto, la diferencia entre c-1 y c-2. Pero para FE el problema con las bolitas de acero era diferente y mucho más profundo, como reveló luego: ¿Por qué algunas veces las bolitas se detienen o continúan moviéndose en el mismo sentido del lanzamiento y otras veces rebotan? c) Conflicto en serie NA había hecho la previsión de que en c-5 el proyectil se detendría «transmitiendo toda su velocidad al blancos. Al observar varias veces el rebote del blanco después del choque dijo que el efecto era debido a la presencia de la acción y la reacción. La entrevistadora preguntó si no era posible explicarlo mediante la transmisión de energía (ya usada anteriormente por el estudiante). NA.- No, sería la transmisión de la fuerza ... La fuerza que actúa sobre la bolita (blanco) es restituida ... la reacción ha desplazado a la otra (el proyectil). E.- Acción y reacción: ¿cuál es mayor? NA.- Son iguales. E.- ¿Por qué los efectos son entonces diferentes? (repite el experimento dos veces). /,Cuál tiene mayor velocidad? NA.- La mayor ... la fuerza es masa por aceleración ... si la masa es mayor y la aceleración constante, la fuerza es mayor. E.- Pero ¿no hemos partido de fuerzas iguales? NA.- La velocidad de la bolita pequeña es menor, porque la fuerza es igual y la masa es menor... E.- ¿Estás pensando en la relación F=m.a? NA.- Sí. E.- ¿(TU razonamiento es que) la velocidad es menor y la masa es menor; por lo tanto, la fuerza es menor? NA.- No, la fuerza es constante ... No, la fuerza debe ser diferente, porque ... la fuerza es constante y la aceleración de una es mayor que la de la otra. .. No, la velocidad de la (bolita) menor es mayor que la de la mayor ... NA.- Acción y reacción deben ser iguales; por lo tanto, las dos bolitas deben alcanzar la misma altura. E.- ¿Aúnque las masas sean diferentes? NA.- No, espera. Acción igual a reacción ... entonces ... la menor debe alcanzar una altura mayor. E.- Veamos (realiza algunas veces el experimento). Probemos partiendo desde más alto, para ver mejor el efecto del primer choque (realiza nuevamente p-4). NA.- La menor llegó más abajo ... no sé. E.- Para ti, ¿la menor debía llegar a mayor altura para estar de acuerdo con la igualdad de la acción y de la reacción? NA.- Sí. ..¿Por qué la menor fue más lenta? ¿La acción no es igual a la reacción? ... ¿La acción es igual a la reacción o no? d) Conflicto en espiral Después de haber explicado p-1 y p-5 como ejemplos de transferencia de energía, THA quedó muy sorprendida del rebote del proyectil en p-4, buscando una posible explicación en la idea de la transferencia total en la dirección del movimiento, de la energía de la bolita media a la grande hasta el momento de su detención, y en cualquier mecanismo desconocido responsable del rebote del proyectil. Después de intentar aplicar el esquema de transferencia total también a p-5, en el choque entre una bolita y un blanco medio hasta modificar el resultado del experimento, debió reconocer su equivovación frente a una obse~aciónmás atenta; wmo resultado, elmodelo de transferencia total continuó siendo válido sólo vara D-1 v el rebote del proyectil en p-4 permaneció sin expli6ación:~l dViálogo prosiguió desplazando la atención al problema de la clarificación de la diférencia entre c-1 y c-2, hasta llegar a un cierto momento en que la entrevistadora sugirió considerar las fuerzas durante el choque. Después de analizar varios casos se volvió al problema de p-4, esta vez resuelto inmediatamente por THA mediante la idea de acción y reacción. Pero esta solución dio origen a un nuevo problema: el rol de la acción y reacción en los experimentos, incluso en aquéllos realizados con el carril. Se obtuvo un nuevo paso adelante cuando se reconoció que la reacción en c-1 era responsable de la detención del proyectil y el conflicto fue parcialmente resuelto; el diálogo se desplazó sobre el análisis de la fuerza durante el lanzamiento de un proyectil y la entrevistadora discutió detalladamente la relación f=m.a y el problema de la relación entre fuerza y movimiento. Finalmente retornando al análisis de los choques, el rebote del proyectil en p-4 se confirmó como efecto de la reacción, pero THA manifestó una duda sobre la validez de la misma explicación en - - el caso p-1 aunque el problema parecía estar resuelto anteriormente. E.- jn0 habías observado que la de la menor Desafortunadamente la no percibió la duda de la era menor? estudiante v consideróel~roblemawmoresuelto definitivamente, NA.- No, la velocidad de la menor es mayor. olvidanditambién de catar explícitamente el caso de p-5. 294 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)