Un enfoque constructivista para el desarrollo del currículo en ciencias

INVESTIGACION EXPERIENCIAS DIDACTICAS UN ENFOQUE CONSTRUCTIVISTA PARA EL DESARROLLO DEL CURRÍCULO EN CIENCIAS DRIVER, R. Cen e o S udies in Science and Ma hema ics Educa ion. Uni e si y o Leeds. Leeds (England). Con e encia in i ada en el 11 Cong eso In e nacional sob e In es igación en la Didác ica de las Ciencias y las Ma emá icas. Valencia 23-25 de sep iemb e de 1987. (Ve sión de J. Ma ínez To eg osa). SUMMARY The di e ences be ween child en's ideas and scien i ic hinking gi es us some indica ion o he ypes o changes and he magni ude o hose changes which we may be a emp ing o p omo e in young people's unde s anding du ing school yea s. In his pape 1 will e iew how such changes migh be p omo ed and conside implica ions o cu iculum planning. En su in oducción al ecien e olumen de Nue as en- dencias en la enseñanza de la Fkica, el edi o sub aya la ausencia de a ac i o de la enseñanza adicional de las ciencias pa a muchos jó enes: «Pa a muchas men- es jó enes, es e en oque adicional es á an emo o del mundo en que i en que deciden que la mayo pa e del asun o ... es bas an e i ele an e* (Wenham, 1984, p. 3). A lo la go de es os úl imos años, se ha a gumen ado ei e adamen e la necesidad de amplia el oco de a en- ción de los cu sos escola es de ciencias con obje o de hace los así más ele an es pa a los in e eses del indi- iduo y la sociedad mode na. Así, se han desa ollado p og amas de enseñanza, po ejemplo, que p esen an los p incipios de la ciencia en los con ex os que se con- side an, en sí mismos, de uso p ác ico, (p.ej.: óp ica de la o og a ía, elec icidad del hoga , ciencias de la salud). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2), 109-120 También se ha a gumen ado, además, que los cu sos debe ían e leja mejo la p opia ac i idad cien í ica; de mane a que los es udian es, como u u os ciudada- nos o u u os cien í icos, lleguen a se más conscien es de las posibilidades y limi aciones de la ciencia como una emp esa humana. Se a a de endencias en la concepción del cu ículo de ciencias cuya o ien ación iene de e minada po el deseo de suminis a una educación libe al y po la im- po ancia de que los jó enes ean la ele ancia de la ciencia pa a sus p opias idas. En es e a ículo consi- de a é una pe spec i a adicional que, como in en a 6 mos a , ambién ha de se enida en cuen a en nues- a concepción sob e el cu ículo; una pe spec i a que se basa en nues a comp ensión del p opio p oceso de ap endizaje, en pa icula de cómo los jó enes ap en- den sob e su mundo ísico. 109 INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS I 1.1. Ideas de los es udian es sob e enómenos na u ales Ac ualmen e exis e una amplia li e a u a, basada en es- udios ealizados en odo el mundo, que indica que los es udian es desa ollan ideas sob e enómenos na u ales mucho an es de que se les enseñe ciencias en la escue- la. En algunos casos es as ideas -denominadas de a- ias mane as: p econcepciones, ideas in ui i as, esque- mas concep uales al e na i os, mini eo ías, eo ías ingenuas- es án de acue do con lo que a a enseña - se. En o os casos hay di e encias signi ica i as en e las nociones de los es udian es y la ciencia que encon- a án en la escuela. Los siguien es ejemplos se han elegido pa a ilus a al- gunas de las clases de ideas que encon amos habi ual- men e en los azonamien os de los niños en una a ie- dad de enómenos ísicos. a. Los niños pueden deci nos que un obje o pesa á más cuan o mayo sea la al u a a la que se ele e, po que cuando cae golpea el suelo más du amen e. b. Ellos a gumen an comúnmen e que se necesi a una «acción» pa a man ene algo en mo imien o. Cuan- do se empuja un obje o, el «empuje» pe manece den o del obje o y es e «empuje» se pie de cuando el obje o se pa a. c. Conciben el calo como una clase de «sus ancia». Al explica lo que ocu e cuando se calien a un ex- emo de una a illa de me al, un alumno de 12 años dijo: «El calo se acumula en una pa e has a que no puede cabe más y en onces se mue e a lo la go de la a illa)) (E ickson, 1979). d. «Calo » y « ío» pueden se conside ados como dis- in os. Hablando sob e lo que ocu e cuando se echa un cubi o de hielo al agua, una alumna de 12 años dijo: ((Pa e del ío dejó el cubo de hielo y pasó al agua)) (E ickson, 1979). e. Las ideas de los niños sob e cómo en las cosas pue- den ep esen a se en é minos de « ayos isuales)) como mues a el dibujo de la igu a 1. . La ene gía es una clase de combus ible que se gas- a. Discu iendo lo que le ocu e a un jugue e de cue - da después de que se ha sol ado, una alumna de 13 años econoce que iene ene gía cuando se es á mo- iendo pe o que después «se ha gas ado)). Niña: Se ha gas ado. Adul o: ¿No puede habe se des uido? Niña: No. Adul o: ¿Dónde ha ido? Niña: Él la ha usado. No la ha des uido, la ha usado. (B ook e al., 1986). g. Las plan as ob ienen su comida del suelo. Se a a solamen e de unas pocas ilus aciones de los ipos de ideas que se han iden i icado en el pensamien- o de los jó enes. Colecciones ú iles de a ículos sob e igu a 1 es udios en es e campo pueden encon a se en Helm y No ack (1983), Jung e al (1982), Dui e al (1985), D i e , Guesne y Tibe ghien (1985), Wes y Pines (1985), Osbo ne y F eibe g .(1985). 1.2. Pe spec i as ac uales sob e el p oceso de ap endizaje La in es igación sob e las ideas de los es udian es en ciencias y el modo en que cambian como esul ado de la enseñanza puede conside a se como pa e de una i- sión más amplia, hoy eme gen e, sob e el ap endizaje humano. Una ca ac e ís ica cla e en las concepciones del ap endizaje, que se u ilizan ac ualmen ep psico- logía cognosci i a, es la idea de cons ucciones men a- les o «esquemas». Dichos «esquemas» son usados po quienes ap enden, sean bebés o adul os, pa a in e p e- a nue as si uaciones. Más aún se admi e ambiCn que es os «esquemas» son ac i amen e cons uidos po el que ap ende. Quienes ap enden no abso ben simple- men e lo que se les dice o lo que leen. Desde es a pe s- pec i a, el p oceso de ap ende implica que quien INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS ap ende apo a sus «esquemas» o mane as de pensa exis en es al en en a se a una si uación in en ando comp ende la. Lo que se ap ende no depende, pues, solamen e de las ca ac e ís icas de la si uación p esen- ada (sea el ex o de un lib o o un enómeno ísico), sino de los «esquemas» que iene disponibles el que ap ende. En o as palab as, el p oceso de ap endizaje es una in e acción en e los esquemas men ales del que ap ende y ca ac e ís icas del medio de ap endizaje. Más aún, pues o que cons ui signi icado de cualquie nue- a si uación equie e que el/la que ap ende apo e sus «esquemas» sob e la si uación y alo e su aplicabili- dad, en úl imo é mino, quien ap ende es esponsable de su p opio ap endizaje (Wi ock, 1974). Es a concepción cons uc i is a del ap endizaje colo- ca así al que ap ende en el cen o del p oceso de ap en- dizaje. Lo que se ap ende en cualquie p og ama de abajo depende de las ideas p e ias que ienen los es- udian es, las es a egias cognosci i as de que dispo- nen, y ambién de sus p opios p opósi os e in e eses. Es a concepción del ap endizaje plan ea aspec os un- damen ales pa a la plani icación del cu ículo. 1.3. Ideas de los alumnos y ap endizaje escola Ac ualmen e admi imos que las ideas p e ias de los alumnos es án p esen es en odas las si uaciones de ap endizaje en el aula. En las ac i idades p ác icas, las ideas p e ias de los es udian es in luencian las obse - aciones que hacen, las in e encias que cons uyen e incluso el camino en que es uc u an un expe imen o (D i e , 1983). Lo que ap enden median e si uaciones de ap endizaje más o males,, escucha con e encias, lec u a de ex os, ambién es á in luenciado po las ideas que ya ienen. In es igaciones ealizadas con g andes mues as de alumnos indican que ideas al e na i as en á eas ales como mecánica o elec icidad pueden pe sis i a pesa de la enseñanza, y algunas de ellas pueden, incluso, se u ilizadas po es udian es de ísica en la Uni e sidad (Vienno , 1979; Sjobe g y Lie, 1981). Hay una cla a e idencia de que las ideas que los niños usan pa a in e p e a enómenos pueden di e i signi- ica i amen e de las que se enseñan y que es as di e- encias pueden implica suposiciones sob e el modo en que ocu en las cosas. Dichas di e encias en el modo de e las cosas pueden ac ua como ((ba e as c í i- cas» (Hawkins, 1978) pa a la comp ensibn de cie os dominios. Ya hemos hecho e e encia a que los es udian es ien- den a pensa que se necesi a una «acción» pa a man- ene algo en mo imien o. Es a noción in luye en su comp ensión de la mecánica clásica pe o ambién in- e ie e en o as á eas. Po ejemplo, cuando se in o- duce po p ime a ez la eo ía cind ica de los gases, la idea de mo imien o in ínseco de las pa ículas es un p oblema concep ual básico pa a muchos es udian es: ((¿qué es lo que hace que las pa ículas se mue an?)) y «¿qué es lo que hace que se mue an po p ime a ez»?» son in e ogan es que, con ecuencia, su gen en la discusión (Nussabaum y No ick 1982; Wigh man, 1986). Las concepciones de los ni ios sob e ai e, sus- ancia y peso in luyen en cómo en ienden cie o núme o de ópicos (incluyendo las nociones de combus ión, así como los ciclos de ma e ia en los sis emas i ien es). Es ácil comp ende que es os cambios en el pensamien- o no engan luga en co os pe iodos de iempo. Real- men e, la ees uc u ación necesa ia de ideas puede e- que i un pe iodo de aAos y no de una o dos lecciones, y es o puede hace necesa io adop a una concepción e olu i a en cualquie plani icación del cu nculo a la - go plazo. Como S auss (1982) sugie e: «una unidad del cu ículo que omen a las ac i idades y las expe iencias de e i cación de los niños, si no es á ba- sada en una comp ensión minuciosa del desa ollo de las compe encias de los niños sob e el concep o, es esen- cialmen e ciega y no debe ía espe a se que u ie a éxi- o como ins umen o de enseñanza.. . necesi amos co- noce el pe il de desa ollo an es de oma decisiones sob e el con enido cu icula , su secuenciación y empo izacidn~. Puede ex ae se ambidn del abajo de S auss un ejem- plo ú il de la necesidad de comp ende la secuencia e o- lu i a en el pensamien o de los ni ios. S auss ha ex- plo ado á eas de la expe iencia de los niAos en las que su endimien o pa ece empeo a an es de mejo a (ex- hibiendo un desa ollo en o ma de U). Una de es as á eas que ha sido in es igada en p o undidad es la e o- lución de la comp ensión de la empe a u a po los ni- ios como una can idad in ensi a (S auss, 1982). En una de las ac i idades de la in es igación se les p e- sen aba a ni ios desde 4 a 13 aAos dos asijas de agua ía y una e ce a acía ( e igu a 2). igu a 2 Ac i idad pa a in es iga la comp ensión de los es udian es de la em- pe a u a como can idad in ensi a. (De S auss, 1982) Se les plan eaba: «El agua de es as dos azas es á ía. Aho a mi a. Las ie o den o de es a o a aza. iC6- mo piensas que es á el agua aho a? ¿Po qué?» El po - ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2) 111 INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS cen aje de niños que dio la espues a co ec a -que S auss iden i ica es pe iodos e olu i os en unción la empe a u a de la mezcla se ía la misma- se mues- de las jus i icaciones que dan los niños. En el p ime a en la igu a 3. pe íodo los niños más jó enes dan explicaciones basa- das en la iden idad, «es la misma agua que había an- es» o «Vd. solamen e la e ió)). El segundo pe íodo se ca ac e iza po e e encias a la can idad de agua en igu a 3 la aza. Los niños dicen que la aza con más agua es á Po cen aje de niños que con es an co ec amen e en la ac i idad so- más ía. En el e ce pe íodo los niños uel en al a- b e la empe a u a. zonamien o de iden idad pe o con ecuencia excluyen (De S auss, 1982) el olumen como un ac o . «La can idad no impo - a», «agua a la misma empe a u a no cambia su em- ?dad % de niiios que dan espues a co ec a 4 65 5 3 5 6 15 7 50 8 30 9 55 1 O 55 11 85 12 85 13 80 pe a u a de epen e si la mezclas)). l Se a a de un ejemplo pa icula men e ú il pa a noso- os pues o que indica que, aunque la so is icación del azonamien o puede aumen a , su endimien o eal, en é minos de los ac o es que ienen en cuen a los ni- ños, puede no mejo a . Pa a plani ica un cu ículo e olu i o puede, ambién, eque i se una ap eciación de las o mas en que se e- lacionan las ideas de los niños. Va ios es udios se han ealizado en Leeds sob e las ideas de los niños sob e ai e y p esión del ai e (a mos é ica), (Engel Clough y D i e , 1985; ~ille , Robinson y D i e , 1985). Una de las ac i idades que hemos usado con niños de 11, 13 y 15 años les pedía que explica an qué ocu e cuan- do un liquido en a en una je inga. Los ipos de es- pues a dados po di e en es g upos de edad se mues- an en la igu a 4. igu a 4 Respues as de es udian es de secunda ia a la ac i idad de la «je inga» Respues a X es udian es edad 11 edad 13 edad 15 n-46 n-65 n-86 Explicación que incluye la p esión del ai e ue a 1- 2 12 14 La p esión del ai e ue a es mayo que den o 10) (0) 191 1 La p esión del ai e ue a hace que en e agua en la je inga 12) (12) (5) Ex~licación que incluye la p esión del ai e den o de la ie inm 32 28 30 La p esión d~sminuyó en el in e io El al elp esión del al e/ p esión (4) (5) (15) del o de la je inga empuja el ai e hacia a iba 128) (23) 115) Explicación aciolsucción 24 40 26 (sin menciona el ai e) Tau ologia. desc ipción 11 5 6 (Se es i a del émbolo y sube) O as 30 15 19 Si1 espues a O O 6 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2) Se ad ie e un pequeño pe o posi i o aumen o en la p opo ción de niños que se e ie en a la acci6n del ai e en el ex e io de la je inga. Aunque casi odos admi- en la exis encia de ai e, la mayo ía se cen a solamen- e en lo que ocu e den o de la je inga, explicando la acción en é minos del acío o de la succión como un agen e, o del ai e o p esión del ai e en el in e io que hace subi el líquido. Es o nos plan ea la cues ión de cómo es án comp endiendo los niños la acción del ai e. A es e espec o, una in es igación sob e las ideas de los niños ela i as al ai e y al peso nos da posiblemen- e algunas ideas. Se les mos ó a los niños una balanza de b azos iguales en equilib io con un ecipien e de plás- ico en cada ex emo. Se qui ó el ecipien e de un ex- emo y se bombeó ai e den o de él. Se les pidió a los niños que p edije an qué ocu i ía cuando el ecipien- e se coloca a de nue o en la balanza. Respues as en é minos de «el ai e es lige o y sube» o «el ai e no pe- sa» ue on bas an e comunes como mues an los e- sul ados de la igu a 5. Respues as de es udian es de secunda ia a la ac i idad de ((pesa ai e)). Respues a % es udian es 11 años 13 años 15 anos n=29 "=S4 n=61 El ai e es lige o. hace las casas más lige as o el si e sube 38 20 11 E1 ai e no pesa 17 15 Y El ai e iene pese, hace las cosas más pesadas 28 59 S3 O as No con es a Las di icul ades que los niños a an de soluciona se ilus an en la siguien e discusión en e niños de 13 años sob e una e sión de la ac i idad mencionada u ilizando globos en una balanza de b azos iguales. Daniel: Joanne: Daniel: Ann: Daniel: Jaspal: Joanne: Ann: El ai e pesa, pesa á más j e dad? No. Sí, sí. Queda á igual, el ai e no pesa nada. Mi a, i á hacia abajo -el ai e es pesado. iMi ad, escuchad! cuando in lamos el globo, se a pa a abajo j e dad?, po que el ai e del globo es más pesado y la g a edad le hace baja . Sí, pe o el ai e es lige o, de modo que jcó- mo puede baja ? Flo a, luego se queda á igual. Después de hace la p ueba: Ann: iOh! se a hacia abajo. Joanne: ¿Pe o qué es lo que hace que baje? Jaspal: Mi ad, jno es amos a ando con el ai e? Es más pesado que el ai e no mal de ue a -la g a edad empuja al globo hacia abajo. Ann: Pe o el ai e es lige o, ha á que el globo lo e. Daniel: ¿Cómo se ue hacia abajo, en onces? Ann: No lo sé. Yo pensaba que se queda ía igual. Joanne: Si ue a lige o i ía hacia a iba, j e dad? Jaspal: Mi ad, la g a edad lo empuja hacia abajo -ella empuja el ai e hacia abajo. Daniel: Solamen e cuando es á en el globo. Hay muchos aspec os de in e és en es e in e cambio, incluyendo la obse ación de que la e idencia po sí misma no explica el enómeno. Algunos niños piensan en el ai e como algo que « lo a a nues o al ededo )) y, po an o, sin peso. Es o iene como consecuencia que igno an el e ec o del ai e sob e las supe icies a me- nos que haya mo imien o del mismo (Sé é, 1982); pa- a «empuja » algo, se equie e «mo imien o» o «pe- so». Si, po lo que se e ie e a los niños, el ai e a mos- é ico no iene ninguna de es as p opiedades, jcómo puede eje ce una p esión? Si los niños han de cons- ui la noción de la p esión a mos é ica de modo sig- ni ica i o, en onces ienen que esol e dichas cues iones. Los pasos que los niños ienden a segui en su com- p ensión cien í ica han sido explo ados ecien emen e en a ias á eas en e las que se encuen an la luz (Gues- ne, 1984, Ande sson, 1983), calo y empe a u a (S auss, 1982; E ickson y Tibe ghien, 1985), ci cui os eléc icos simples (Ships one, 1985). Los es udios ea- lizados po Piage y sus colabo ado es ambién si en como una ica uen e de inspi aciones sob e los cami- nos de e olución en el pensamien o de los niños. Aun- que se ía una simpli icación excesi a suge i que odos los niños siguen la misma u a en su comp ensión de nociones pa icula es, pa ece que exis en endencias ge- ne ales en el modo en que se cons uyen cie as nocio- nes que pod ían suminis a in o mación muy ú il pa- a el desa ollo del cu ículo. Es os es udios se cen an sob e el cambio en el azo- namien o cuali a i o de los es udian es. Pod íamos p e- gun a nos jqué iene es o que e con la capacidad pa a comp ende y u iliza las elaciones ma emá icas o - males que ca ac e izan la eo ía ísica? Aquí ha é dos pun ualizaciones. La p ime a es pa a indica que sa- bemos que el pensamien o cuali a i o juega un impo - an e papel en g an pa e de la esolución de p oble- mas en ísica. Los es udios que compa an el modo de ac ua de expe os y p incipian es al esol e p oble- mas de ísica, mues an que los expe os en p ime lu- ga edesc iben el p oblema de modo cuali a i o en é - minos de concep os ísicos an es de in en a p oduci una espues a (La kin, 1983). Los es udian es pueden soluciona inco ec amen e un p oblema cuan i a i o no po que no puedan manipula las elaciones ma e- má icas sino a causa de las di icul ades concep uales subyacen es (Gamble, 1986). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2) INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁC TICAS El segundo pun o se e ie e a nues a comp ensión del desa ollo de las ideas ma emá icas de los niños. Se a- a de un á ea de in es igación que se ía necesa io e- ne en cuen a pa a elabo a un cu ículo que espe e ca ac e ís icas e olu i as. Aunque, como he sub ayado an es, se ha hecho algu- na in es igación básica, en gene al es amos en un es- adio inicial en la comp ensión de cómo se cons uyen los concep os cien í icos y, en pa icula , de cómo el conocimien o ísico basado en el o malismo ma emá- ico se elaciona con la comp ensión in ui i a. 2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS IDEAS DE LOS ESTUDIANTES 2.1. In oducción Como ya se ha indicado, ac ualmen e exis en muchos abajos publicados sob e las ideas iniciales de los es- udian es sob e a ios ipos de enómenos ele an es pa a la ísica y o as ciencias. Se han ealizado in es i- gaciones en las á eas de dinámica, luz, elec icidad, ca- lo y empe a u a, ai e y p esión del ai e, la na u ale- za de la ma e ia, y ambién sob e las ideas cosmológi- cas de los es udian es. Ob iamen e, se ía imposible esumi es os es udios de un modo que les hicie a jus icia. En luga de es o, me cen a é en algunas de las ca ac e ís icas gene ales de las ideas de los es udian es que pueden iden i ica se. En es e a ículo me e e i é a las ideas de los es udian- es po que es el g upo que nos in e esa du an e la es- cola idad. No obs an e, ello no quie e deci que los adul os, e incluso los cien í icos, no piensen de mane- as simila es cuando se abo dan p oblemas co idianos. 2.2. Las ideas de los es udian es como esquemas ac i os Aunque hay e idencia, a pa i de es udios sob e el ap endizaje escola , de que las ideas de los es udian es no pueden cambia se ácilmen e median e la ins uc- ción (Tibe ghien, 1986), se ía da una alsa imp esión del azonamien o de los niños si se sugi ie a que dichas ideas son, en modo alguno, un conjun o ijo o es á i- co de nociones. Pod ían cali ica se mejo como una se ie de posibles «modos-de- e » de que disponen los es udian es y que pueden se ensayadas en si uaciones no edosas. Como Clax on (1986) sugie e, son he a- mien as pa a ap ende y o man una base pa a adqui- i nue as comp ensiones median e una o ma de a- zonamien o analógico. Las expe iencias emp anas de los ni ios peque ios empujando obje os en el suelo -una acción que p oduce mo imien o- es usado co- mo esquema básico al cual se asimilan o os ipos de mo imien os o zados; el juego con el agua puede su- minis a un esquema básico pa a desa ollos pos e io- es de la noción de lujo. Los niños a an de en ende si uaciones nue as « ién- dolas como» algo que conocen o econocen. Al explo- a las igas de una balanza de un sólo b azo, has a en onces desconocida pa a él, un ni io puede, en b e e iempo, deci ((es como las balanzas)). La nue a si ua- ción ha sido asimilada den o de la noción de balanza del ni io, donde el compo amien o de las balanzas se «da po supues o)) en ez de algo que debe explica se. Es a imagen dinámica del azonamien o del ni io se po- ne cla amen e en e idencia cuando si uaciones no e- dosas se asimilan den o de esquemas inap opiados. Po ejemplo, incluso es udian es uni e si a ios de isi- ca cuando se les p esen an dos masas iguales colgadas a di e en es al u as en una polea p edeci án que las dos masas se mo e án has a que se queden al mismo ni el (Guns one y Whi e, 1981) usando a gumen os como «se ni ela án como una balanza)). Los ni ios se so p en- den ecuen emen e de que la p esión en un líquido ac- úe en odas di ecciones. Tienden a usa su esquema pa a el peso de un cue po sólido, una ue za que ac úa hacia abajo solamen e, pa a in e p e a lo que ocu e en un líquido (Engel Clough y D i e , 1985). 2.3. Las ideas de los es udian es son cohe en es den o de su modo de pensa Una ca ac e ís ica impo an e pa a la comp ensibn del pensamien o de los niños es ap ecia que las concep- ciones que usan pueden se cohe en es is as desde la pe spec i a del niño. En dinámica, po ejemplo, sabe- mos que los es udian es no malmen e asocian ue za cons an e con mo imien o cons an e una noción bien adap ada al mundo con ozamien o. Lo que quie en deci con « ue za» no obs an e no es lo mismo que lo que en iende como al un ísico. En casos como és e, emos que las concepciones de los es udian es ienen sen ido den o de su p opia mane a de e las cosas. En es e sen ido, no es án equi ocados, simplemen e in- e p e an de un modo di e en e. Pa a comp ende ei pensamien o de los es udian es, po an o, es impo - an e p egun a se ¿de qué mane a iene sen ido es a idea? En un es udio ecien e sob e las nociones de los niños sob e el p oceso de disolución, algunos ni ios más pequeños dije on que el azúca cuando se agi aba en el agua se con e ía en agua. P uebas pos e io es indi- ca on que pa a ellos agua signi ica cualquie líquido anspa en e y, en es os é minos, su espues a -que el azúca es aba oda ía allí aunque se había con e i- do en agua- iene sen ido. 2.4. El azonamien o es á ligado a un con ex o especi ico ' Es un asgo ca ac e ís ico de las ideas de los ni ios que son limi adas en su gene alidad y ienden a es a ela- cionadas con con ex os especí icos. Si uaciones que pueden se « is as» como simila es desde un pun o de is a cien í ico pueden se in e p e adas po los ni ios u ilizando nociones di e en es. Po ejemplo, la mayo ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2) INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS pa e de un g upo de es udian es de secunda ia, expli- có lo que sen ían cuando ocaban una cucha a calien- e en é minos de calo o ene gía calo í ica que aban- donaba su mano. En luga de ello, muchas de las es- pues as asignaban la p opiedad de « ialdad» al obje- o (Engel, Clough y D i e , 1985). Incluso en algunos casos donde se no a la inconsis en- cia, puede no se is a como un p oblema. Es o señala una di e encia signi ica i a en e pensamien o co idiano y pensamien o cien í ico donde la cohe encia y pa si- monia son c i e ios impo an es. En el pensamien o co- idiano lo que impo a es que nues as ideas sob e una si uación «se ajus /en» a esa si uación pe mi iéndonos, si es necesa io, p deci y ac ua den o de ella: las ideas pueden es a ce i as al con ex o y se de gene alidad limi ada y pe mi $ i nos, sin emba go, hace es o. Así, el pensamien o co idiano puede consis i en una colec- ción de ideas especí icas pa a cada si uación cuyas in- e elaciones no son de impo ancia c ucial. O a ca ac e is ica más que ad e imos sob e las ideas de los niños es que un indi iduo puede espon- de a la misma si uación usando di e en es ideas en di- e en es ocasiones. Es o indica que el indi iduo iene disponible a ios «modos de e » una si uación. Es p obable, incluso, que sea es e plu alismo el que haga posible que pueda ocu i el ap endizaje y el cambio concep ual. 2.5. Di e enciación de ideas Las ideas que usan los niños pueden e leja nociones ela i amen e no di e enciadas. Po ejemplo, las ideas de los niños sob e el peso inco po an con ecuencia aspec os de olumen, solidez y p esión. La noción que ienen los niños sob e el «ai e» puede ene conno a- ciones de un medio gene al pa a la ansmisión de e ec- os; po ejemplo, a menudo asocian la p esión del ai e con la g a edad. La elec icidad es una noción no bien de inida que inco po a po encia, co ien e y ene gía. Es e ca ac e indi e enciado de algunas nociones pe - mi e que los niños pasen de un signi icado o aspec o a o o sin se necesa iamen e conscien es de ello (un ac o que explica de alguna mane a las inconsis en- cias en su pensamien o). 2.6. Del pensamien o pe cep i o al concep ual Las ideas de los niños se desa ollan de a ias ma- ne as cuando se an haciendo mayo es. En pa icula , en los niños más jó enes ad e imos que sus nociones ienden a es a dominadas po las pe cepciones; cuando una sus ancia se quema la ma e ia desapa- ece, cuando bebes con una paji a el Iíquido sube a la boca a causa de la «succión». En ninguno de es os casos se plan ean la exis encia de en idades ales como el ai e o los gases, que no pueden e o sen i . En cambio, cuando los niños son mayo es, inco po- an más ideas que se e ie en a en idades que no se pe - ciben di ec amen e. 2.7. A ención a las p opiedades más que a las in e acciones El pensamien o de los ni ios pequeños se ca ac e iza ambién po una endencia a da in e p e aciones en é minos de p opiedades de los obje os an es que en é minos de in e acciones en e sis emas. Po ejemplo, las di e en es sensaciones que se p oducen al oca un me al o un plás ico son explicadas conside ando que el me al es una sus ancia in ínsecamen e ía y el plás- ico cálida. El peso, una noción ex emadamen e com- pleja pa a los pequeños, se e como una p opiedad de un cue po más que como una in e acción en e un ob- je o y la Tie a. 2.8. Razonamien o causal Es udios ealizados en a ias á eas señalan el hecho de que el azonamien o de los niños se cen a sob e es a- dos cambian es más que en es ados de equilib io. Ad- e imos, po ejemplo, que los niños econocen que ac- úa una ue za cuando se obse a mo imien o, pe o es menos p obable que conside en la exis encia de ue - zas en sis emas en equilib io es á ico (concibiendo és e como el «es ado na u al)) del sis ema)). La idea de que es el cambio lo que equie e explica- ción es á en la aíz del azonamien o causal de los ni- ños. Al da explicaciones, el azonamien o de los ni- ños iende a segui una secuencia causal lineal. Ellos pos ulan una causa que p oduce una cadena de e ec- os en o den lineal empo al. Es e ipo de azonamien- o se ha iden i icado en las ideas de los niños sob e a- ios enómenos y se ha suge ido que iene sus o igenes en esquemas de acción emp anos de los niÍíos peque- ños (Ande son, 1985). Una ca ac e is ica de es e ipo de azonamien o es la endencia a pensa en di eccio- nes p e e en es más que pe cibiendo la sime ía en las in e acciones en e sis emas. Po ejemplo, al conside-. a una olla de agua sob e un meche o, los niños ien- den a pensa en é minos di eccionales con el meche o como uen e, suminis ando calo a un ecep o . Una consecuencia de es a mane a di eccional de pen- sa , que di ie e de o ma undamen al de la explica- ción en el pensamien o cien í ico, es que los p ocesos que un cien í ico conside a de una mane a e e sible, no son necesa iamen e is os de es a mane a po los niños. Po ejemplo, ellos en ienden que una en ada de ene gía puede cambia el es ado de una sus ancia de sólido a líquido (la ene gía « ompe los enlaces))) pe o ienen di icul ades pa a comp ende el p oceso in e - so cuando un Iíquido solidi ica. (¡Ellos in e p e an la ene gía como una «acción sob e el sis ema)) pa a om- pe los enlaces y se quedan con el p oblema de expli- ca de dónde uel en los enlaces!). ENSEFIANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2) 115 INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁC TICAS 3. HACIA UNA CONCEPCIÓN CONSTRUC- TIVISTA DEL DISEÑO DEL CURRÍCULO 3.1. In oducción Las di e encias en e las ideas de los niños y el pensa- mien o cien i ico nos da alguna indicación de los ipos de cambios y la magni ud de los mismos que podemos es a in en ando omen a en la comp ensión de los jó- enes du an e los años escola es. En es a sección e i- sa é cómo pod ían p omo e se dichos cambios y con- side a é implicaciones pa a la plani icación del cu ículo. 3.2. El ap endizaje como cambio concep ual Cómo omen a el cambio concep ual es ac ualmen e un asun o de in e és y obje o de in es igación. Exami- nemos b e emen e algunas opciones. La p ime a opción, p ac icada ampliamen e, es igno- a las ideas p e ias de los es udian es y basa la ense- ñanza únicamen e en la p opia es uc u a de la ma e- ia. La idea es que si la es uc u a de un ópico, sea óp ica, dinámica, o osín esis, se p esen a de un mo- do bien o ganizado en é minos de elaciones o ma- les en e los concep os cien í icos, es o pe mi i á que los alumnos desa ollen es a es uc u a concep ual po sí mismos. Conocemos aho a los p oblemas inhe en- es a dicho en oque. Los in es igado es ad ie en, po ejemplo, que las ideas p e ias pueden pe sis i a lo la go del ni el uni e si a io a pesa de dicha ins ucción (Vienno , 1979; Rei , 1986). Es e en oque ambién con- duce a una compa imen ación del pensamien o de los es udian es, el conocimien o escola es á sepa ado del conocimien o co idiano y solamen e se usa pa a con- es a p oblemas «escola es» o p egun as de examen (Solomon, 1983). Puede habe ambién un g upo de es udian es pa a quienes las ideas enseñadas son an di e en es de las p opias que no en ningún alo a o- ma se el es udio en se io. La ciencia pa a ellos es sólo un conjun o de eglas y elaciones sin signi icado que no pa ecen ene ningún con ac o con su expe iencia y eligen no pa icipa en el ap endizaje. Una al e na i a a la (( ansmisión e bal)), en sus dis- in as o mas -con e encias, lib os de ex os o demos aciones-, es da opo unidades a los es udian- es pa a ((descub i po ellos mismos)), es deci , basa el ap endizaje de los es udian es en la expe iencia em- pí ica. Desa o unadamen e dichos ((mé odos de des- cub imien o)) han acasado; no po que los es udian- es sean incapaces de in es iga po sí mismos y ex ae in e encias de sus obse aciones, sí que son capaces de hace lo, sino po que no «descub en» necesa iamen e lo que se p e endía (A kinson y Delamon , 1976; Koe - ge, 1970; Welling on, 1981). La expe iencia po sí mis- ma no bas a. Incluso, en muchos casos la e idencia em- pí ica se usa po los es udian es pa a e o za sus no- ciones p e ias más que pa a es imula el cambio (Guns- one y Whi e, 1981, Rowell y Dawson, 1983). Ac ualmen e se es á explo ando un e ce en oque del p oblema. Es e supone que las ideas p e ias de los alumnos son un pun o de pa ida necesa io y que se debe ía dise ia la ins ucción pa a pe mi i que es as ideas se desa ollen y cambien. El p oceso de cambio concep ual ha sido analizado desde a ias pe spec i as eó icas (Wes y Pines, 1985) y se han publicado a- ios es udios pa a in es iga los modos de omen a el cambio concep ual en las clases de ciencias (Nussbaum y No ick, 1982; Hewson y Hewson, 1984; Champage . e al., 1982; Osbome y F eybe g, 1985). Es ca ac e ís- ico de es os plan eamien os la inclusión de opo uni- dades pa a que los es udian es hagan explíci as sus ideas, opo unidades pa a la cla i icación e in e cam- bio de ideas, expe iencias que ponen en cues ión las no- ciones que ienen los es udian es (si uaciones de con- lic o), opo unidades pa a la in oducción de nue as ideas o pa a la ees uc u ación de ideas po el p o e- so y opo unidades pa a u iliza los concep os en si- uaciones a iadas. Quizás el asgo más ca ac e ís ico de es os abo des es el én asis que se pone en que los es udian es sean conscien es de su p opio ap endizaje y amplien su azonamien o co idiano pa a que pueda se usado con con ianza en un ango más amplio de si uaciones. 3.3. Una pe spec i a cons uc i is a de cu iculo Es a pe spec i a se basa en una concepción de quien ap ende como pa e ac i a e in e esada en el p oceso de ap endizaje e implicado en apo a sus conocimien- os p e ios pa a cons ui signi icados en si uaciones nue as. No se concibe el conocimien o cien i ico co- mo «obje i o» sino como cons ucción social, un p o- duc o del es ue zo colec i o de la Humanidad. Si el ob- je i o de la ciencia escola es que los niños en iendan la concepción del mundo de los cien í icos no se con- segui á es o median e en oques ingenuos de ((na u a- leza in e oga i a)). La socialización es una pa e im- po an e del p oceso. En es e p oceso, el cu ículo -más que concebi se co- mo «lo que debe se ap endido»-, se concibe como el conjun o de expe iencias median e las cuales los que ap enden cons uyen una concepción del mundo más ce cana a la concepción de los cien í icos. El que ap en- de llega a clase con ideas p e ias que necesi an se e- nidas en cuen a pues o que in luyen en los signi ica- dos que se cons uyen en las si uaciones de ap endiza- je. Exis en obje i os de ap endizajes-alguna e sión de las ideas y modos de pensa de los cien í icos. Tam- bién exis en limi aciones que p o ienen del ambien e de ap endizaje en las escuelas, disponibilidad de iem- po, ecu sos ma e iales, al igual que o as limi aciones más su iles debidas a las expec a i as del p o eso y es- udian e sob e el conocimien o, la ciencia, las escuelas y las aulas y sus papeles en ellas. Du an e una secuen- cia de ap endizaje los que ap enden deben eco e un camino desde su es ado de conocimien o p esen e a cie - o es ado de conocimien o u u o. La cues ión cu i- ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2) INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS cula es ¿cuáles son las ac i idades de ap endizaje que hacen posible que es o ocu a e ec i amen e? llado algunos esquemas expe imen ales (CLIS, 1987). Exis en algunas ca ac e ís icas que subyacen en el di- seño de es os esquemas: Es a cues ión puede se con es ada en pa e analizan- do el p opio dominio de conocimien os. No obs an e, pues o que lo que se ap ende de una si uación depen- de de la si uación y de lo que apo a quien ap ende en é minos de p opósi os y esquemas, el diseño y selec- ción de expe iencias de ap endizaje debe implica , en úl imo é mino, in es igaciones empí icas de ap endi- zaje en el aula. Es e p oceso e lexi o se ilus a en la igu a 6. 3.4.a Una secuencia de enseñanza basada en el cam- bio concep ual La enseñanza es á es uc u ada en o no a una secuen- cia de ac i idades que es á diseñada pa a pa i de las ideas de los es udian es y omen a el cambio en su pen- samien o. La secuencia se mues a en é minos gene- ales en la igu a 7. jigu a 6 Un modelo cons uc i is a pa a el desa ollo del cu ículo. igu a 7 Es uc u a gene al de la secuencia de ense ianza. Decisiones sob e ' on enido": Dominio de expe iencia e ideas cien í icas a las que en a se expues os los es udian es. i O ien ación u Elici ación --------- de ideas Pues a en ác ica In o mación sob e las ideas de los es a egias de DE APRENDIZAJE Y MATERIALES de ideas Pe spec i as sob e el aceso de ap endizaje - %delo dc cambio concep ual - Coccepciones cans- Cla i icación e in e cambio E aluación del ap endizaje - in insece y Compa ación con ideas p e ias I si uaciones de Cons ucción de 1 /ll Conocimien o o ác ico de los o eso es sob e los es udian es. E aluación w Aplicación de ideas El papel del p o eso se hace, así, mucho más comple- jo que el de un di ec o de un ((sis ema de ansmisión)). Como mediado en e el conocimien o de los cien í i- cos y las comp ensiones de los niños, se equie e del p o esoda que ac úe como diagnos icado del pensa- mien o de los niños y al mismo iempo que lle e en su cabeza un mapa del dominio concep ual que pe mi a suge i ac i idades ap opiadas y negocia signi icados. I I L - - - - - - - - ideas Después de una sesión inicial de o ien ación des inada a despe a la a ención de los es udian es y su in e és po el ema, se des ina algún iempo a que los alum- nos e isen y discu an sus p opias ideas o modelos. Es a ase de explici ación se inicia gene almen e en peque- ños g upos. Se pide a cada g upo que ep esen e sus ideas en un pós e o po o os medios y que las p esen- en a oda la clase. Se iden i ican semejanzas y di e- encias en las ideas iniciales de los es udian es y se se- ñalan aspec os pa a pos e io conside ación. Los pos- e s pe manecen expues os como un egis o du an e el es o de la unidad del abajo y más a de pueden se co egidos o comen ados. 3.4. Diseñando p og amas de ap endizaje ¿Cuáles son las exigencias pa a el desa ollo de ma e- iales y p og amas de ap endizaje basados en es a pe s- pec i a? Un p oyec o de in es igación y desa ollo (El ((Child en's Lea ning in Science P ojec )) en Leeds) en el cual he es ado implicada du an e los úl imos años ha explo ado es a cues ión (D i e y Oldham, 1986). Como consecuencia del abajo en colabo ación de un equipo de p o eso es e in es igado es se han desa o- EN~EÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (2)