La metodología científica y la enseñanza de las ciencias : unas relaciones controvertidas

INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS LA METODOLOGIA CIENTIFICA Y LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS. UNAS RELACIONES CONTROVERTIDAS GIL PEREZ, Daniel Universitat Autdnoma de Barcelona (1) Comunicación presentada en el congreso PEDAGOGIA'86. La Habana, Cuba. SUMMARY In this paper we make a review of the relationship between science learning and scientific methodology. We try to show that coherent results of severa1 lines of educative research are contributing to the rising of a science learning model as a conceptual and methodological change, in which students work has the characteristics of research. 1. INTRODUCCION: UNA IMAGEN DEFORMADA DE LA CIENCIA En un reciente y muy documentado artículo, Derek Hodson (1985) ha procedido a una revisión de la imagen de la ciencia proporcionada a través del curriculum, así como de las experiencias de aprendizaje asociadas. Como Hodson recuerda, a fines de los años cincuenta termina un largo período de estabilidad en los curricula de las materias científicas en la enseñanza media. Se inicia así un proceso de innovación marcado por el intento de superar una tradición centrada en los contenidos -con una ausencia casi total de trabajos experimentalesconcediendo un papel fundamental a la familiarización con los métodos de la ciencia. En realidad, la propuesta de aproximar el aprendizaje de las ciencias a las características del trabajo cientifico, como forma de superar las deficiencias de la enseñanza tradicional por transmisión de conocimientos elaborados, es bastante anterior y puede ya encontrarse explicitamente formulada en autores como Dewey (1916, 1945), conectando con los planteamientos de la llamada Pedagogía Moderna. Pero es ciertamente durante los años sesenta/setenta cuando, como afirma Hodson, se produce la eclosión de los proyectos basados en el ((aprendizaje por descubrimiento)) (PSSC, BSCS, CBA, CHEM, Nuffield, ...). El trabajo de Hodson constituye ante todo una critica cuidadosamente fundamentada y documentada de los resultados obtenidos con los nuevos curricula, tanto en lo que respecta al aprendizaje logrado por los alumnos como a la imagen de la ciencia transmitida. Las conclusiones de su análisis refuerzan las de revisiones precedentes (Robinson 1969; Ausubel 1978; Gil 1983; Yager y Penick 1983). Resumiremos brevemente algunas de estas conclusiones que nos parecen particularmente relevantes y que están apoyadas por una abundante literatura, en gran parte citada por Hodson, aunque, extrañamente, falten referencias a trabajos muy conocidos en los que se han realizado revisiones semejantes con parecidas conclusiones (Ausubel 1978): - Existe aún hoy, muy extendida entre el profesorado y alumnado (e incluso entre algunos científicos), una concepción sobre la naturaleza de la metodología científica marcada por el inductivismo, que ignora las aportaciones de la moderna epistemología (Bileh y Malik 1977; Ogunnigi y Pelia 1980; Rowell y Cawthron 1982; Gil 1983). - Esta visión del método científico infravalora la creatividad del trabajo científico, llevando a los alumnos a pensar que la ciencia consiste en verdades incontrovertibles (Rubba, Horner y Smith 1981) e introduciendo rigidez e intolerancia contra las opiniones desviacionistas». - El llamado ((aprendizaje por descubrimiento)), que pone el acento en el valor motivacional de la experiencia directa -en el ((descubrir por sí mismo»- y en el uso de términos tales como observación, experimento e investigación, constituye un modelo de aprendizaje basado en concepciones empírico/inductivistas de la ciencia. Tales métodos de aprendizaje presentan, pues, una visión distorsionada e inadecuada de la metodología científica (Ausubel1978; Branden 1981: Wellington 1981; Summer 1982; Gil 1983). Una visión en la ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1986, 4 (2), 111-121 ~ INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS que faltan absolutamente aspectos clave de la metodología científica como la emisión de hipótesis o el diseÍío de experimentos (Enyeart, Baker y Vanharlingen 1980; Gené y Gil 1983; Gil y Payá 1984), aspectos que ni siquiera aparecen entre los objetivos de los trabajos prácticos (Swain 1974; Gunning y Johnstone 1976; Bound et Al 1980). - Como Gould (1982) sehala ((Enseñar que el trabajo de los científicos tiene dichas características es ya suficientemente grave, pero lo que resulta más rechazable es que los profesores de ciencias intenten ahormar el comportamiento de sus alumnos a esta misma incorrecta imagen)). De hecho, los efectos de esta orientación curricular sobre las actitudes e intereses de los alumnos no son nada prometedoras (Meyer 1970; Walters y Boldt 1970; Kempa y Duve 1974; Simmons y Esler 1972). - En conclusión, parece necesario proceder a una revisión radical de lo que -a la luz del pensamiento acQual en filosofía y sociología de la cienciacabe interpretar como actitud científica, si se quiere modificar la visión distorsionada y perjudicial de la ciencia que actualmente proporcionan los curricula de enseñanza media (Robinson 1969). 2. HACIA UN CURRICULUM EPISTEMOLOGICAMENTE FUNDAMENTADO: LAS PROPUESTAS DE D. HODSON Partiendo del análisis crítico que hemos resumido en el apartado anterior -que, repetimos, coincide con las aportaciones de muchos otros autores, profundizándolas en algunos aspectos-, así como de una cuidadosa consideración de la naturaleza del conocimiento científico, Hodson avanza algunas propuestas para la elaboración de curricula epistemológicamente más válidos. Se trata, sin duda, de un trabajo importante pero en el que, como trataremos de mostrar, Hodson no ha tenido en cuenta recientes y fundamentales aportaciones de la investigación didáctica. Resumiremos a continuación las propuestas de Hodson y en el apartado siguiente procederemos a su análisis a la luz de dichas aportaciones de la investigación didáctica: l. Puede resultar conveniente, con objeto de favorecer una mejor comprensión del trabajo científico, mostrar a los alumnos que la práctica científica comporta tres elementos principales: Una fase creativa individual que parte de los conocimientos aceptados corrientemente por la comunidad. Una completa comprensión de la práctica científica requiere que se de a los niiios la ocasión de pensar creativamente. Desgraciadamente, la preocupación de los profesores por enseiiar los conocimientos científicos y eliminar errores, provoca a menudo un rechazo del pensamiento especulativo de loqnihos (Donnely 1979) fomentando una visión de la ciencia caracterizada por la rigidez e intolerancia. Una fase experimen?al, utilizando procedimientos aceptados y validados por la comunidad. Para un buen diseiio curricular es esencial que el trabajo experimental en clase tenga una función claramente definida. En particular ha de mostrarse la complejidad de las relaciones entre teoría y experimentos, lo que raramente suele hacerse en la práctica docente habitual, que tiende a atribuir a los exverimentos o bien un papel inductivo o bien un papei de mera ilustración (~il 1983). Una fase de análisis y comunicación de resultados adoptando el vocabulario y las formas de exposición aprobadas por la comunidad. Los científicos piensan y trabajan utilizando un (denguaje privado)) libre y creativo, pero están obligados a presentar sus trabajos en el ((lenguaje público)), formalizado, de la ciencia. Los textos escolares suelen ignorar la existencia de una ((ciencia privada)) y creativa, presentándola sólo en su forma ((pública» y dentro de los esquemas del paradigma dominante, con lo que se encubre la naturaleza revolucionaria de los más importantes avances científicos (Siegel 1979). Se debería hacer comprender a los alumnos la diferencia entre los lenguajes «privado» y «público» de la ciencia, con objeto de mostrar el papel del pensamiento ' creativo. Puede utilizarse para ellos, tanto la lectura de algunos documentos (artículos e informes personales de algunos cientificos) como los propios escritos de los alumnos (borradores de trabajos de laboratorios escritos en lenguaje «privado» y memorias presentadas en lenguaje ((público))). 2. Se ha de poner en cuestión la posibilidad, e incluso el interés, del aprendizaje como descubrimiento. Y ello no sólo porque, como ya se ha indicado, los intentos realizados no hayan dado resultados positivos, sino porque, en palabras de Hodson, ((Es absurdo sugerir que objetivos bastante distintos como son la comprensión de los procedimientos de la ciencia y la adquisición de conocimientos científicos requieran que el estudiante sea puesto en situación de aprender el contenido a través del método)). 3. Hodson se detiene extensamente en intentar mostrar los inconvenientes del aprendizaje por descubrimiento y su inadecuación para proporcionar una correcta imagen del trabajo científico. Y no se trata sólo de rechazar los métodos de descubrimiento marcados por el inductivismo, sino incluso aquellos que adoptan una metodología hipotético/deductiva y en la que los trabajos prácticos son concebidos como contrastación de hipótesis, como el Nuffield Working with Science (Wild y Gilbert 1977). En efecto, la visión del método cientifico que propagan tales cursos sigue siendo demasiado simplista y conduce a pensar que las teorías son simples conjeturas del tipo que los alumnos pueden elaborar después de breves períodos de trabajo de laboratorio y que pueden ser fácilmente contrastadas por 112 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS medio de observaciones directas, aceptándose o rechazándose en base a experimentos aislados. De esta forma, la supuesta relación entre el trabajo escolar y la actividad de los cientificos resulta profundamente errb nea. Los alumnos han de ser conscientes de que no se abandonan buenas hipótesis como consecuencia de unos pocos resultados negativos y de que, aunque el papel del experimento es crucial en la ciencia, las teonas sólo se abandonan cuando existe muy clara evidencia en contra de la misma y/o una concepción alternativa. Sena, pues, más útil para los alumnos, establecer la distinción entre los experimentos escolares (diseñados con propósitos pedagógicos) y la investigación científica real, que permitir que se establezcan incorrectos paralelismos impiícitos. 4. Por otra parte, siempre según Hodson, el principal objetivo de la enseñanza de las ciencias es que los alumnos aprendan las teorías vigentes y sepan aplicarlas a los fenómenos adecuados en las situaciones apropiadas. La mayor parte del trabajo de laboratorio en la escuela debena concentrarse en la ilustración de la teoría (a la manera, según la terminología científica de Kuhn, de la ciencia normal). El rechazo de una teona (revolución científica) es un suceso relativamente raro que puede ser abordado más correctamente por otros métodos; por ejemplo a través del estudio de casos que se concentran en las circunstancias históricas del descubrimiento y utilicen documentos originales (adecuadamente adaptados para facilitar su comprensión). 5. Por último podemos referirnos a la crítica parcial realizada por Hodson a las propuestas de ciencia integrada, uno de cuyos fundamentos es la supuesta existencia de una metodología común, independiente del contenido, y la aceptación de que la familiarización con dicha metodología general -transferible de un dominio a otroes un objetivo fundamental. Hodson muestra cómo estas posturas suponen una implícita aceptación de la orientación inductivista e insiste en que las diferentes ciencias, debido a que tienen diferentes objetivos y diferentes dominios de aplicación, requieren diferentes suertes de evidencia y emplean, por tanto, diferentes procedimientos de investigación. No existe, pues, una actividad científica independiente del contenido. 3. LA EMERGENCIA DE UN NUEVO MODELO DE ENSEÑANZA/APRENDIZAJE La crítica rigurosa que Hodson realiza del modelo de aprendizaje por descubrimiento y sus fundamentos inductivistas es rigurosa y deja poco lugar a dudas. Se trata de una critica coincidente, en muchos aspectos con la realizada por Ausubel (1978) del ((aprendizaje por descubrimiento incidental y autónomo)). Ambas, sin embargo, desembocan en una reivindicación -más bien implícita en el caso de Hodsondel modelo de transmisión/asimilación de conocimientos ya elaborados: se trata de aprender ciencia, no de (re) hacer ciencia. Se trata de una propuesta que, en nuestra opinión, -y pese a las indudables mejoras introducidas por Ausubel en el modelo (Ausubel 1978; Novak 1982) - no da solución a los principales problemas del aprendizaje de las ciencias. En un trabajo anterior (Gil 1983), intentamos fundamentar un modelo de enseñanza/aprendizaje de las ciencias acorde con el proceso de producción científica, alejado a la vez del de ((descubrimiento inductivo y autónomo)) y del de «transmisión/asimilación de conocimientos ya elaborados)). Desde entonces, nuevas y relevantes aportaciones de la investigación didáctica han mostrado, creemos, la necesidad de dicho modelo, contribuyendo a precisarlo. Estas aportaciones han tenido lugar en un dominio desconectado, al menos aparentemente, de la preocupación por la introducción de la metodología científica en la enseñanza, ligada - como ocurre con el mismo trabajo de Hodsona investigaciones sobre el papel de los trabajos prácticos. En efecto, el origen del nuevo modelo se encuentra en los estudios sobre ((esquemas conceptuales alternativos» de los alumnos y las dificultades para modificarlos y hacer adquirir los conocimientos científicos. Quizás por ello, Hodson -que apenas hace unas breves referencias a la cuestión de los preconceptos de los alumnosno los tiene en cuenta. En lo que sigue intentaremos mostrar cómo dichas investigaciones fundamentan la emergencia del nuevo modelo. 3.1. Los errores conceptuales comonsintoma Una de las líneas de investigación más fecundas que se han desarrollado a lo largo de la última década en el campo de la didáctica de las ciencias, es, sin duda -como muestra la abundante bibliografía (Osborne y Wittrock 1983; Carrascosa 1985)- la iniciada en torno al estudio de los graves errores conceptuales cometidos por estudiantes de cualquier nivel. Esta investigación, en primer lugar, ha puesto en evidencia la escasa efectividad de una enseñanza de las ciencias incapaz de lograr la comprensión de conceptos fundamentales y reiteradamente enseñados. Ello ha producido una mayor atención al proceso de enseñanza/aprendizaje y la investigación ha derivado así desde el estudio de los errores conceptuales a sus causas, con la constatación de que los alumnos poseen ideas intuitivas espontáneas -preconceptos o, más precisamente, verdaderos esquemas conceptualesdifícilrnente desplazables por los conocimientos científicos enseñados en la escuela. Driver (1986) se ha referido a distintos abordes de estas ideas intuitivas, designadas como schemata por Champage et A1 (1983), teorías ingenuas por Caramazza et A1 (1981), ciencia de los niños por Osborne, Be11 y Gilbert (1 983), o esquemas conceptuales alternativos ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS por Watts (1982) o la propia Driver (Driver y Easley 1978). Es preciso referirse aquí también a algunos precedentes que, con notable antelación, llamaron la atención sobre la prehistoria del aprendizaje (Vigotsky 1973) o se refirieron a la existencia de barreras epistemológicas, es decir, al hecho de que, a menudo, «se conoce contra un conocimiento anterior)) (Bachelard 1938). Y es necesario no olvidar tampoco los trabajos de Piaget (1971), que plantean el rastreo del origen psicológico de las nociones hasta sus estadios precientíficos, o de Ausube1(1978), que llega hasta afirmar: «si yo tuviera que reducir toda la psicología educativa a un sólo principio, enunciaría este: averigüese lo que el alumno ya sabe y enséfiese consecuentemente)). Sin embargo, como señalar Driver (1986) u Osborne y Wittrock (1985) y evidencia la literatura publicada, es a mediados de los afios setenta cuando esta línea de investigación comienza a desarrollarse plenamente, gracias al impacto de algunos trabajos como la tesis doctoral de Viennnot (1 976). La mayona de los estudios realizados en campos muy diversos, aunque muy particularmente en mecánica (McDermott 1984), coinciden básicamente en la caracterización de los conocimientos previos de los estudiantes: - parecen dotados de cierta coherencia interna. - son comunes a estudiantes de diferentes medios y edades. - presentan cierta semejanza con concepciones que estuvieron vigentes a lo largo de la historia del pensamiento (Clement 1983) y - son persistentes, es decir, no se modifican fácilmente mediante la ensefianza habitual, incluso reiterada. Y aunque se deba salir al paso de la suposición de que todas las dificultades que los alumnos tienen para comprender, por ejemplo, la mecánica newtoniana, -procedan de la existencia de estos esquemas conceptuales alternativos (White 1983, Driver 1986), resulta indudable que los estudios realizados en este campo han supuesto, como ya hemos apuntado, una seria llamada de atención sobre la ineficacia de la ensefianza habitual de las ciencias y la necesidad de un replanteamiento fundamentado de la misma. 3.2. El cambio conceptual: una nueva concepción del aprendizaje de las ciencias. El principal interés de las investigaciones sobre esquemas conceptuales alternativos de los alumnos no reside, por supuesto, en el conocimiento detallado de cuales son,sus preconceptos en cada campo, aun cuando dicho conocimiento aparezca hoy imprescindible para un correcto planteamiento de las situaciones concretas de aprendizaje. La fecundidad de esta línea de investigación está asociada, sobre todo, a la elaboración de un nuevo modelo de aprendizaje de las ciencias. También aquí podemos referirnos a trabajos inicialmente independientes pero convergentes en sus conclusiones e insertos en una misma orientación que podemos designar como constnrctivismo. Resulta fácil, en efecto, establecer las semejanzas entre la visión constructivista, tal como es expuesta por Driver (1986) y el modelo de aprendizaje generativo (Generative Learning Model) de Osborne y Wittrock (1985). Así, para Driver, las principales características de la visión constructivista serían: - Lo que hay en el cerebro del que va a aprender tiene importancia. - Encontrar sentido supone establecer relaciones: los conocimientos que pueden conservarse permanentemente en la memoria no son hechos aislados, sino aquellos muy estructurados y que se interrelacionan de múltiples formas. - Quien aprende construye activamente significados. - Los estudiantes son responsables de su propio aprendizaje. Por su parte, Osbome y Wittrock (1985) sitúan su modelo de aprendizaje generativo dentro de la tradición constructivista, con una mención expresa a la influencia de Piaget y una referencia particular a las ideas constructivistas de Kelly (Pope y Gilbert 1983) (Claxton 1984), basadas en la similitud del pensamiento ordinario de una persona con el proceso de elaboración de las teorías científicas. Para Osborne y Wittrock, esta similitud está también apoyada en la mayor comprensión de la naturaleza de la investigación científica alcanzada gracias a los trabajos de Kuhn, Popper, Fayerabend,. . . que han mostrado, en particular, la importancia de las ideas existentes en un momento dado sobre las investigaciones que se realizan. Particular influencia en el replanteamiento de la ensefianza de las ciencias está ejerciendo la propuesta de considerar el aprendizaje como un cambio conceptual (Posner, Strike, Hewson y Gertzog 1982), fundamentada también en un cierto paralelismo entre el desarrollo conceptual de un individuo y la evolución histórica de los conocimientos científicos. Segun esto, el aprendizaje significativo de las ciencias constituye una actividad racional semejante a la investigación científica; y sus resultados -el cambio conceptualpueden contemplarse como el equivalente de -siguiendo la terminología de Kuhn (1 979)- un cambio de paradigma. A partir de las ideas de Toulmin (1972) sobre filosofía de la ciencia, Posner et Al identifican cuatro condiciones para que tenga lugar el cambio conceptual: l. Es preciso que se produzca insatisfacción con los conceptos existentes. 2. Ha de existir una concepción mínimamente inteligible que ENSERANZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS 3. debe llegar a ser plausible, aunque inicialmente contradiga las ideas previas del alumno y 4. Ha de ser potencialmente fructífera, dando explicación a las anomalías encontradas y abriendo nuevas áreas de investigación. Aunque la referencia explícita a la idea de cambio conceptual sólo aparezca en el trabajo de Posner et Al, pue de constatarse la indudable semejanza de las propuestas avanzadas para un replanteamiento del aprendizaje de las ciencias con características similares a la propia investigación científica. Por nuestra parte, una cuidadosa consideración de las características básicas del trabajo científico a la luz de las orientaciones epistemológicas actuales, nos ha permitido alcanzar conclusiones semejantes: «Se dibuja así con toda claridad el paralelismo entre los paradigmas teóricosy los esquemas conceptuales de los alumnos y su desarrollo, incluidas las reestructuraciones profundas, los cambios conceptuales, lo que supone un primer e importante apoyo al paradigma didáctico que proponemos en este trabajo ... » (Gil 1983). La conveniencia de orientar el aprendizaje de las ciencias como investigación aparece así apoyada por estudios inicialmente muy alejados del interés por la metodología científica, lo que entra en contradicción con las conclusiones de Hodson (1 985) a que ya hemos hecho referencia, sobre la necesidad de plantear el aprendizaje de conocimientos científicos como objetivo independiente, desligado de los métodos de la ciencia. Sin embargo, la orientación de aprendizaje como investigación que estos trabajos parecen sugerir está muy lejos del aprendizaje por descubrimiento, justamente criticado por Hodson. Abordaremos esto, con mayor detenimiento, en el apartado siguiente. 3.3. La investigación en la escuela: una actividad no natural Como varios autores han apuntado, los cambios conceptuales que parece exigir el aprendizaje de las ciencias no resultan fáciles de lograr, incluso cuando se toman en consideración los preconceptos (Fredette y Lochhead 1981) (Driver 1986). En nuestra opinión (Gil y Carrascosa 1985) ello puede entenderse como una consecuencia más del paralelismo existente entre la evolución histórica de la ciencia y la formación de las concepciones intuitivas de los alumnos. En efecto, si los alumnos tienen una visión de, por ejemplo, el comportamiento mecánico de la materia, similar al paradigma aristotélico/escolástico, no puede ser simple casualidad, sino el resultado de idénticas causas: concretamente, la tendencia a generalizar acnticamente en base a observaciones cualitativas no controladas -Duesta de relieve Dor Pianet (1969) en problemas, que hemos denominado ((metodología de la superficialidad)) (Carrascosa y Gil 1985), está también presente en la física pregalileana, conocida justamente como «Física del sentido común)) (Holton y Roller 1963). Esta es la forma de pensamiento que conduce, por ejemplo, a Aristóteles, a escribir: «Un peso dado cubre una cierta altura en un tiempo dado; un peso mayor cubre la misma altura en menos tiempo, estando los tiempos en proporción inversa a los pesos. Así, si un peso es doble que otro, tardará la mitad de tiempo en un movimiento dado» (De Caelo). Y no debe olvidarse que las concepciones aristotélico/escolásticas sólo pudieron ser desplazadas -después de siglos de vigenciagracias a un cambio metodológico nada fácil, que vino a superar la seguridad en las evidencias de sentido común, introduciendo una forma de pensamiento a la vez más creativa y más rigurosa; una metodología que obligaba a imaginar nuevas posibilidades a título de hipótesis (poniendo en cuestión lo obvio) y a someter dichas hipótesis a contrastación en condiciones controladas. Cabe esperar, pues, que igual ocurra con los alumnos: sólo si son puestos reiteradamente en situación de a~licar la nueva metodolonía -es decir, en situación de Plantear problemas de emitir hipótesis a la luz de sus conocimientos previos, de diseñar experimentos, de analizar cuidadosamente los resultados viendo como afectan al esquema conceptual de partida,. . . podrán llegar a superar la ((metodología de la superficialidad)) haciendo posible los profundos cambios conceptuales que la adquisición de los conocimientos científicos exige. Dicho de otra manera: la principal dificultad para una correcta adquisición de conocimientos científicos no residina en la existencia de los esquemas conceptuales alternativos o concepciones intuitivas, sino en la metodología de la superficialidad que está en su origen. El nuevo modelo didáctico debería, pues, enfocar el aprendizaje, no sólo como cambio conceptual, sino como cambio conceptual y metodológico (Gil y Carrascosa 1985). Es preciso, a este respecto, insistir en las dificultades que entraña la superación de la ((metodología de la superficialidad)), típica del pensamiento precientífico (Carrascosa y Gil 1985) y las implicaciones didácticas que se derivan. En primer lugar, insistimos, lo que hoy denominamos metodología científica supuso históricamente un cambio drástico en la forma de abordar los problemas, una verdadera revolución. No puede, pues, concebirse que el manejo de esta metodología por los alumnos pueda darse sin un profundo cambio metodológico que afecte a hábitos muy enraizados, fruto de la forma de abordar las situaciones en la vida cotidiana. La investigación científica no es y no puede considerarse una actividad «natural», sino, por el contrario, la ruptura -necesaria pero difícilcon formas connaturales de pensamiento. v. el comportamiento de los niiiosi que conduce a «'eviPor otra parte, conviene llamar la atención sobre la nedencias de sentido común)). Esta forma de abordar los cesidad de plantear-la familiarización con la metoENSERANZA DE LAS CIENCIAS 115 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS logía cientifica como un objetivo explícito pero no autónomo, sino íntimamente ligado a la adquisición significativa de conocimientos. En efecto, como hemos intentado justificar, sin cambio metodológico no puede haber cambio conceptual; pero por otra parte, los procesos científicos sólo tienen sentido en el marco de esquemas conceptuales (o paradigmas teóricos) como punto de partida y términos: sin atención a los contenidos -o con tratamientos puntuales, desligados, de los mismosla metodología cientifica queda desvirtuada, no es tal. Al afirmar esto descalificamos como investigvión a actividades a menudo planteadas en la enseñanza como tales pero que en absoluto responden a las características del trabajo científico. Nos referimos concretamente a la tradición representada por el llamado aprendizaje por descubrimiento inductivo y autónomo (Gil 1983), cuyos resultados, muy negativos, han sido repetidamente denunciados (Ausubel 1978) (Hodson 1985). Así, pues, la prioridad casi exclusiva que la enseñanza por transmisión de conocimientos pone en los contenidos o que el aprendizaje por descubrimiento inductivo pone en los procesos científicos (unos procesos de los que suelen estar ausentes los aspectos de pensamiento divergente, lo que empobrece y desvirtúa totalmente la naturaleza del trabajo científico), no permite ni siquiera alcanzar los objetivos parciales que se marcan. Según esto, solo un planteamiento del aprendizaje de las ciencias orientado, a la vez, como cambio conceptual y metodológico, permitiría una adquisición significativa de conocimientos. Conviene detenerse en la consideración de las dificultades que plantea este cambio metodológico. Como Hodson (1985) ha mostrado en su cuidadosa evaluación de las relaciones entre las características del trabajo científico y la imagen 'que proporciona la enseñanza de las ciencias, esta imagen desvirtúa profundamente lo que puede entenderse por investigación. Y ello no sólo cuando los planteamientos vienen marcados, como ocurre muy frecuentemente, por un inductivismo que poco o nada tiene que ver con la forma como - - trabajan los científicos, sino también incluso cuando se intenta seguir un planteamiento hipotético/deductivo, pero se deja creer a los alumnos que la cuestión de la aceptación/rechazo de una teoría depende de experimentos aislados o de escasos resultados como los que pueden obtenerse en un laboratorio escolar. Es preciso superar estas visiones simplistas: el papel de los experimentos es crucial, pero una teoría científica no se abandona hasta que hay muy clara evidencia en contra y/o una concepción alternativa. Las mismas dificultades presenta la modificación de los esquemas conceptuales de los alumnos, que s610 puede ser el resultado de un largo proceso que debe plantearse, además, en el momento oportuno. Abordaremos este aspecto en el siguiente apartado. 3.4. Búsqueda e investigación: una distinción necesaria La preocupación creciente por el fracaso de la escuela en lograr que los alumnos adquieran habilidades científicas, ha conducido a muchos educadores a iniciar más y más pronto el entrenamiento en el trabajo científico, llegándose, como señalan Colub y Kolen (1976), a plantearse el aprendizaje por descubrimiento incluso en preescolar. A menudo ello se asocia a los intentos, sin duda necesarios, de superar una enseñanza por transmisión de conocimientos que dificulta, en este nivel más quizás que en cualquier otro, la actividad creativa y la progresiva autonomía del niño. Pero este intento de introducir la metodología científica en los primeros niveles, supone implícitamente considerar, o bien que las formas ordinarias de pensamiento son negativas -por lo que convendna evitarlas o erradicarlas cuanto anteso bien que no hay diferencias substanciales entre pensamiento ordinario y pensamiento científico. Digamos en primer lugar que de ningún modo puede aceptarse que el pensamiento ordinario sea algo negativo. Ni los esquemas conceptuales «alternativos» de los alumnos ni la «física del sentido común)) merecen dicha consideración. Por el contrario, se trata de construcciones dotadas de una indudable coherencia, capaces de explicar buen número de situaciones, etc (Driver 1986). No debe olvidarse a este respecto, tanto la larga vigencia del paradigma aristotélico (¡durante casi veinte siglos!) como la persistencia de la ideas intuitivas de los alumnos. Por supuesto, la ((metodología de la superficialidad)) que está en el origen de estas construc&ones carece de la potencia de la metodología científica; pero supone una indudable conquista del pensamiento humano, que se muestra así capaz de realizar predicciones, generalizar observaciones, elaborar conjeturas explicativas, etc. El progreso que ello significa puede comprenderse si se tiene en cuenta hasta qué punto este pensamiento racional, que trata de explicar y encontrar sentido en lo que ocurre, contrasta con las concepciones mágicas típicas de sociedades más primitivas o del mismo pensamiento infantil. En el extremo opuesto encontraremos a quienes no establecen diferencias entre las formas cotidianas de abordar los problemas y la actividad científica. Ya hemos hecho referencia a las ideas de Kelly (Pope y Keen 1981) para quien el planteamiento de problemas, la experimentación, la revisión y modificación de las ideas como consecuencia de la falsación de hipótesis, etc., que constituyen aspectos básicos de la teorización científica, caracterizan también el comportamiento ordinario de las personas, cuando se enfrentan a un problema práctico. Pero, aun reconociendo, como acabamos de hacer, el valor de la forma de pensamiento ordinario, no es posible ignorar sus diferencias con la metodología científica, que ya hemos puesto de relieve al referirnos a la metodología de la superficialidad. ENSE~ANZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS Desde este punto de vista no tiene sentido plantear el aprendizaje de niños muy jóvenes como investigación. Por el contrario, tanto los trabajos de epistemología genética (Piaget 1970) como la consideración de la eve lución histórica del pensamiento humano, apuntan a la conveniencia de favorecer, en una primera fase, la forma de pensamiento típica de la vida ordinaria, fruto de la multiplicidad de actividades, del aborde de problemas prácticos y preguntas que los mismos niños se plantean. Este enfoque, que Kamiii y Devries designan como conocimiento fiico ((subraya, pues, la iniciativa de los nifios, sus acciones sobre los objetos (. . .) De esta forma el aprendizaje en el enfoque de conocimiento físico siempre queda enraizado en el desarrollo natural del nifio)) (Kamii y Devries 1983). Cierto es que así terminaran pensando (iy sintiendo!) que, por ejemplo, el movimiento está asociado a fuerzas, lo que constituye -desde el punto de vista de la cienciauna auténtica barrera epistemológica que obligará a un profundo cambio conceptual; pero el inconveniente que ello supondrá en el futuro es irrelevante frente a lo que significa el desarrollo así logrado, que se vena impedido por un intento de ahormar la actitud infantil a formas de comportamiento más rigurosas, menos espontáneas. Puede, pues, decirse que los mismos argumentos que recomiendan la introducción de la metodología cientifica en cierto momento del desarrollo de los alumnos, recomiendan también, en toda una larga etapa inicial, un tipo de actividad más espontánea, más libre y próxima a la forma de abordar los problemas en la vida cotidiana, que podemos designar actividad de búsqueda. O que otros autores (Moreno 1985) denominan actividad exploratoria. Se respeta así un desarrollo más natural y acorde con la propia evolución cultural de nuestra sociedad, en la que la investigación científica ha estado precedida por largos siglos de un trabajo con las características de lo que hemos denominado actividades de búsqueda, y del que la «física del sentido común)) fue un resultado paradigmático. Podría quizás pensarse que introducir el término búsqueda es una matización terminológica sin importancia y que bastana con dar al concepto de investigación un sentido más amplio y laxo, como implícitamente hacen Kelly o quienes se refieren al aprendizaje de niños muy jóvenes como investigación (Tonucci 1976). El peligro en este caso estriba en ignorar la necesidad de que, en una etapa posterior del desarrollo, se produzca un proceso de cambio metodológico, sin el cual, como hemos mostrado, no puede realizarse un trabajo cientifico ni puede darse una adquisición significativa de conocimientos. Por el contrario, se trata de favorecer, en una primera fase, una actitud de búsqueda que, en su momento, exigirá la ruptura, el cambio conceptual y metodológico. Lo que sí resulta común a ambas fases es la necesidad de un nuevo estilo didáctico que supere una ensefianzdaprendizaje de transmisión/asimilación de conocimientos. Ya nos hemos referido a esto al hablar de enseñanza como investigación. Kamii y Devries (1983) insisten también en ello al referirse a la actividad de búsqueda -que ellos designan como «de conocimento físico»- en preescolar: «el niño construye el conocimiento al actuar sobre los objetos y las personas y no al tener un maestro que introduce o expone conceptos ya hechos». Este nuevo modelo didáctico no puede, sin embargo, concebirse como algo uniforme, aplicable por igual desde preescolar a la enseñanza superior, sino como un modelo dinámico con, al menos, dos fases bien definidas: búsqueda, a partir de problemas prácticos que conduzcan a acciones sobre los objetos para producir efectos deseados, realizando predicciones, estableciendo comparaciones, intentando progresivamente explicar los «cómo» y los «porqué», etc. (Kamii y Devries 1983). Y una segunda fase de entronización de la metodología científica como forma de actividad a la vez más creativa y más rigurosa, que pone en cuestión las certezas del sentido común, imaginando nuevas posibilidades a título de hipótesis y sometiendo dichas hipótesis a contrastación en condiciones controladas. La distinción entre búsqueda e investigación se convierte así en un elemento esencial del nuevo modelo didáctico. 3.5. El aprendizaje como investigación: más allá del trabajo experimental y autónomo El modelo emergente de enseñanza/aprendizaje de las ciencias que hemos tratado de fundamentar a partir de recientes investigaciones didácticas, supone, como hemos visto, asociar la adquisición significativa de conocimientos al cambio metodoló~ico. es decir. a la familiarización con la metodología Cientifica. N; sólo no se trata de objetivos distintos, como Hodson sostiene, sino que renunciar a una correcta familiarización con la metodología científica -al cambio metodológico-, supondría renunciar a un aprendizaje significativo -al cambio conceptualcapaz de modificar los esquemas conceptuales intuitivos de los alumnos. Pero un correcto planteamiento de esta integración de la metodología científica en el aprendizaje exige superar el inductivismo habitual y, muy concretamente, desligar las propuestas de ensefianza como investigación de las referencias casi exclusivas a las prácticas de laboratorio, extendiendo dichas propuestas a todo el trabajo de No se trata, pues, de iniciar a los niños en tareas de construcción de conocimientos. También en esta hainvestigación. Tras esta propuesta hay, o bien una probitual asociación (que lleva al mismo Hodson a realifunda desvirtuación y trivialización de lo que constizar su crítica del aprendizaje por descubrimento dentuye el trabajo científico, o bien el olvido de los pretro de un apartado titulado «el papel de los trabajos rrequisitos que dicho trabajo exige en los individuos. prácticos))) se muestra la influencia del punto de vista ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS 117 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS inductivista. Superar el inductivismo no estriba simplemente en modificar las prácticas de laboratorio, aunque ello sea absolutamente necesario (Gené y Gil 1983; Gil y Payá 1984), sino, sobre todo, en extender el planteamiento de investigación a todo el trabajo de construcción de conocimientos: desde la introducción (invención) de conceptos a la resolución de problemas a la luz de los conocimientos elaborados. Precisamente esta resolución de problemas puede convertirse -corr,o hemos mostrado en otro lugar (Gil y Mtnez-Torregrosa 1983 y 1984)- en una ocasión privilegiada de practicar la «ciencia normal)) en el sentido Kuhniano, superando su carácter habitual de simples ejercicios repetitivos y conduciendo al aborde de situaciones que encuentran solución en el cuerpo de conocimientos disponibles, actuando como «contrastaciÓn» la coherencia de los resultados obtenidos con dicho cuerpo de conocimientos. Por otra parte, la introducción y manejo de ciertos conocimentos, concretamente la Mecánica, es también una ocasión privilegiada (y necesaria) para asomar a los alumnos (a través de su propio comportamiento) a lo que representa un cambio de paradigma y sus dificultades. No se trata, pues, de que los alumnos «conozcan» que ha habido revoluciones científicas, como propone también Hodson; se trata de que experimenten en ellos mismos un cambio semejante. En otro caso quedarían anclados en la física del sentido común. Este planteamiento del aprendizaje como cambio conceptual y metodológico, permite así proporcionar una imagen más correcta de lo que es el trabajo científico -incluyendo tanto la ciencia normal como los cambios de paradigma-; una imagen menos lineal y más creativa, que de ningún modo puede asociarse de forma exclusiva, insistimos, al trabajo de laboratorio. Esta visión más creativa supone también una posible solución al problema de la actitud negativa de los estudiantes hacia el aprendizaje de las ciencias (James y Smith 1985). En efecto, este aprendizaje adquiere ahora el carácter de una aventura: la aventura que supone enfrentarse creativamente a problemas abiertos, la constatación gratificante de que las propias ideas tienen la validez (iy los errores!) de las de los científicos, etc. etc. No podemos detenernos aquí en este aspecto esencial del aprendizaje, que apunta a la conveniencia de completar el modelo y concebir el aprendizaje no sólo como cambio conceptual y metodológico sino también -y quizás ante todocomo cambio actitudinal (Gil 1985). Para terminar queremos referirnos a la idea, a menudo expuesta, de que la realización de un aprendizaje coherente con la metodología científica exigiría que los alumnos, «por sí solos)), construyan ((todos los conocimientos)). Por supuesto que ello no es posible, ni tiene tampoco sentido suponer que los alumnos pueden ((derribar una teoría)) tras una breve reflexión y unos escasos resultados experimentales. Eiio no sólo no es posible, sino que no respondería en absoluto a las características del trabajo científico como tarea colectiva y dirigida, lo que se evidencia, como seííalabamos en otro lugar (Gil 1983), «no sólo en el hecho de que el punto de partida -el paradigma teórico vigentees la cristalización de las aportaciones de generaciones de investigadores, sino también en que la investigación responde cada vez más a estructuras institucionalizadas, en las que la labor de los individuos es orientada por las líneas de investigación establecidas, por el trabajo del equipo del que forman parte, careciendo prácticamente de sentido la idea de una investigación completamente autónoma)). También en este aspecto el aprendizaje de las ciencias ha de ser coherente con la metodología científica, y así lo reflejan investigadores de muy diverso origen. Podemos referirnos, por ejemplo, a los trabajos de Piaget (1969) en torno al papel de la actividad y de la interacción social en el desarrollo intelectual, o al amplio panorama de las investigaciones didácticas sobre el trabajo en grupos presentado por Ausubel (1978), quien, aunque no se pronuncia de forma general sobre las ventajas del trabajo en grupos, reconoce que ((la discusión es el método más eficaz y realmente el único factible de promover el desarrollo intelectual con respecto a los aspectos menos bien establecidos y más controvertidos de la materia de estudio)). ¿Pero, acaso toda nueva tarea no tiene para los alumnos la característica de «poco establecida)) y «controvertida»?. En definitiva, a menos que sólo se pretenda hacer repetir a los alumnos tareas ya realizadas por el profesor o descritas en un texto, la estructuración de la clase en pequeííos grupos aparece como un útil indispensable, «el único factible)) en palabras de Ausubel. Estas conclusiones, validas para el aprendizaje en general, son particularmente aplicables en el aprendizaje de las ciencias (Abraham 1976; Hohnson 1976; Mayfield 1976), en particular allí donde los alumnos tienen ya una visión que ha de modificarse, o incluso con la que es preciso romper. Dichos cambios conceptuales exigen confrontación, discusión detenida de las distintas alternativas (Nussbaum y Novik 1980; Gilbert y Pope 1982; Gil 1983; Driver 1986). Por otra parte, es preciso insistir en que el trabajo en grupos conlleva un papel orientador sobre cada alumno; y, por supuesto, el profesor juega también un papel relevage en esa labor orientadora, coherentemente con la naturaleza social, colectiva y orientada del trabajo científico. De acuerdo con ello, la guía del profesor ha de estar presente en la programación misma de las actividades a proponer a los grupos de alumnos: unas actividades que permitan la (re)construcción de los conocimientos y se estructuren con un claro hilo conductor que permita a los alumnos entender lo que va a hacerse y su conexión con lo ya ralizado. CONCLUSION Podemos terminar insistiendo en que, de acuerdo con recientes investigaciones a las que hemos hecho refeENSERANZA DE LAS CIENCIAS INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS rencia, el planteamiento del aprendizaje de las ciencias como investigación -en una perspectiva de cambio conceptual y metodológicoaparece como una necesidad, no sólo para cubrir el objetivo de familiarizar a los alumnos con la metodología científica, sino también para hacer posible una adquisición verdaderamente significativa de conocimientos y favorecer una actitud positiva hacia el aprendizaje. Dicho planteamiento exige, sin embargo, la superación de graves y extendidos errores sobre qué entender por metodología científica, subyacentes en toda la corriente de aprendizaje por descubrimiento inductivo y autónomo que, durante l REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS más de dos décadas, se ha desarrollado como respuesta a las carencias de la ensefianza tradicional por transmisión de conocimientos ya elaborados. La situación actual está, pues, caracterizada por la emergencia de un nuevo paradigma de enseÍíanza/aprendizaje de las ciencias, deudor, como hemos mostrado, de muy diversas aportaciones -algunas de ellas inicialmente muy alejadas del interés por introducir la metodología científica en la ensefianzaque están convergiendo en mostrar la necesidad de que el aprendizaje de las ciencias se aproxime a las caractensticas del trabajo científico. ABRAHAM, M.R., 1976, The effects of Grouping on ver1980, The aims of science laboratory courses; a survey bal interaction during science inquiry, Journal of Research of students, graduates and practising scientists, European in Science Teaching, 13, 127-135. Journal of Science Education, 2, 451-428. AUSUBEL, D.P., 1978, PsicologiaEducativa. unpunto de BMNDON, E.P., 1981, Logic in the laboratory, School vista cognoscitivo. (Trillas: México). 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