Enseñanza y aprendizaje de astronomía diurna en primaria mediante «secuencias problematizadas» basadas en «mapas evolutivos»

Resumen. Exis e la impe iosa necesidad de mejo a la enseñanza de la ciencia en odas las e apas educa i as, siendo el desa ollo de ma e ial cu icula p obado expe imen almen e una de las es a egias ineludibles. Es e esc i o p e ende mos a , median e el caso conc e o de la as onomía diu na, cómo la me odología de «secuencias p oblema izadas» de ca ác e desc ip i o y basadas en los «mapas e olu i os» del ema cons i uye una he amien a e icaz pa a ace ca los niños a su en o no, desa olla o mas de pensa cien í icas, mejo a su ac i ud hacia la ciencia y sen a las es uc u as cogni i as de ca ác e desc ip i o necesa ias pa a el ap endizaje de eo ías explica i as en e apas pos e io es. Palab as cla e. enseñanza po indagación, educación p ima ia, mapa e olu i o, secuencia p oblema izada, as onomía diu na, cu ículo, diseño cu icula . Teaching-lea ning o day ime as onomy in p ima y educa ion h ough «P oblema ized sequences» based on «E olu iona y maps» Summa y. The e is an u gen need o imp o e Science eaching a all educa ional le els, and he de elopmen o cu icula ma e ial ha has been es ed expe imen ally is undoub edly one o he necessa y s a egies. This pape in ends o show, h ough he speci ic case o day ime as onomy, how desc ip i e «p oblema ized sequences» based on «e olu iona y maps» a e an e ec i e ool o b inging child en close o hei en i onmen , de eloping scien i ic ways o hinking, imp o ing hei a i ude owa d science and es ablish he desc ip i e cogni i e s uc u es needed o lea ning explana o y heo ies in la e s ages. Keywo ds. Inqui y-based eaching, p ima y educa ion, e olu iona y map, p oblema ized sequence, dayligh as onomy, cu iculum, cu iculum de elopmen . ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE ASTRONOMÍA DIURNA EN PRIMARIA MEDIANTE «SECUENCIAS PROBLEMATIZADAS» BASADAS EN «MAPAS EVOLUTIVOS» Na a o Pas o , Manuel Uni e si a d’Alacan [email p o ec ed] INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 163 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2), 163–174 INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 164 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) Son muchos los au o es que hablan de un g a e acaso de la enseñanza de la ciencia, que aba ca an o a lo con- cep ual como al desa ollo de las capacidades cogni i as y a la ac i ud hacia la ciencia (c .1 Izquie do, Sanma í y Espine , 1999; Gil Pé ez, Ca ascosa Alís y Ma ínez Te ades, 2000; Gallaghe , 2000; Tu pin y Cage, 2004; Smi h e al., 2004; Jacobs y Simpkins, 2006; Ribei o y Ne o, 2008; Ga cía Cama e o, 2008). Aunque las azo- nes de ese acaso son múl iples, no hay duda de que la escasa calidad didác ica –e incluso cien í ica– de los lib os de ex o juega un papel impo an e (c . S e n y Ro- seman, 2004; Mullholand y Wallace, 2005; Schwa z e al., 2008). Conc e amen e en el á ea de as onomía Vosniadou (1991) analiza los lib os de ex o de p ima ia de cua o impo an es edi o iales ame icanas e iden i ica una escasa in eligibilidad de ex os y dibujos así como una al a de conside ación de las ideas al e na i as exis en es. Nues- a p opia e isión de ece lib os de ex o de p ima ia españoles (Na a o Pas o , 2009) mues a, además de una me odología exclusi amen e exposi i a, una escasa a ención al con enido obse acional (po ejemplo, cam- bios en la du ación del día y en la culminación del Sol) y una aún meno inculación en e és os y el modelo Sol-Tie a expues o, así como nume osos e o es cien- í icos y una escasa in eligibilidad de los con enidos. No es de ex aña po an o que nume osos es udios hayan encon ado en odas las edades una exigua comp ensión del modelo Sol-Tie a y, en pa icula , una incapacidad gene al pa a elaciona el modelo con los aspec os obse - acionales (c . Bach y F anch, 2004, Bax e , 1989, 1998; Schoon, 1992; A onso López e al., 1995; De Manuel, 1995; T umpe , 2001; Ma ínez Sebas iá, 2003; Vosnia- dou, Skopeli i e Ikospen aki, 2004; Gil Quílez y Ma í- nez Peña, 2005; Sadle , 1998; Sha p y Kue bis, 2006). Más aún, según un es udio ealizado con 350 niños de di e en es escuelas de la p o incia de Alican e (Na a o Pas o , 2009), an sólo un e cio de los alumnos del úl i- mo ciclo de p ima ia saben que la ayec o ia dia ia del Sol iene o ma de a co con ex emos en el ho izon e y poco más de la mi ad que el día comienza y acaba con el Sol en el ho izon e. Más so p enden emen e aún, una p ueba simila con alumnos de 1.º de magis e io (ibíd.) indica que sólo un e cio conoce (explíci amen e) la o - ma en a co hacia la de echa de la ayec o ia dia ia del Sol (la mayo ía la dibujan hacia la izquie da) y un 15% dibujan ayec o ias ajenas o almen e a la o ma en a co. La p oblemá ica denunciada apun a a la necesidad de pone a disposición de los docen es ma e ial cu icula de calidad, cohe en e con el conocimien o didác ico y el cien í ico, con as ado y mejo ado median e la apli- cación ei e ada en el aula. El diseño –y con as ación expe imen al– de secuencias de enseñanza cons i uye una impo an e línea de abajo ca ac e izada po posee un aspec o dual de in es igación y desa ollo, al es udia an o los p ocesos de ap endizaje como el diseño de me- odologías que han de demos a su e icacia y adecua- ción a condiciones eales (Méheu y Psillos, 2004). Po o o lado, la impo ancia de la as onomía como ema de al abe ización cien í ica es á ampliamen e acep ada po los especialis as (c . Finegold y Pundak, 1991; Sha p e al., 1999; Na ional Resea ch Council, 2001) así como po las au o idades educa i as al inclui la de o ma ge- ne alizada en los cu ículos de los países occiden ales, incluidos los de p ima ia (c . Sha p e al., 1999; Sha p y Kue bis, 2006). Si bien, en con as e con las e lexiones eó icas, las p o- pues as de diseños cu icula es son escasas en el ace - o de la disciplina (Linjnse y Klaasen, 2004), es o es pa icula men e acusado en el ámbi o de la enseñanza p ima ia. Po ejemplo, en el núme o monog á ico sob e secuencias de enseñanza de la e is a In e na ional Jou - nal o Science Educa ion (2004, ol 26, n.º 5) odas las secuencias p esen adas se di igen a la enseñanza secun- da ia o uni e si a ia. Asimismo, en un es udio sob e los con enidos de los a ículos publicados desde julio de 2001 a junio de 2002 en las e is as in e nacionales de in es- igación en Didác ica de las Ciencias de mayo impac o (Na a o Pas o , 2002) menos del 10% de los a ículos publicados se e ie e a P ima ia y ninguno de ellos ealiza p opues as conc e as de ma e ial cu icula . Sha p e al. (1999) co obo an que exis e una ausencia gene alizada de modelos pedagógicos pa a P ima ia. De acue do con lo an e io , el p opósi o de es e p oyec o consis e en elabo a y alida expe imen almen e ma e- ial cu icula pa a la enseñanza de la as onomía diu na en P ima ia, ealizable en condiciones no males de aula. Su ealización aba ca la aplicación de una nue a me o- dología pa a la elección de obje i os (los mapas e olu- i os) y una adap ación a P ima ia de la me odología de secuencias p oblema izadas. QUÉ CIENCIA ENSEÑAR EN PRIMARIA. EL CASO DE LA ASTRONOMÍA Nume osos au o es desc iben el conocimien o como es uc u as je á quicas que ascienden desde lo conc e- o hacia lo abs ac o (po ej. Gie e, 1990, 1994; Snyde , 2000; Schwa z y Fische , 2004). Es o jus i ica la noción de cu ículo en espi al de B une , que ha sido e o mu- lada ecien emen e como «p og esiones de ap endizaje» (c . Smi h e al., 2006; Na ional Resea ch Council, 2007) las cuales han ecibido conside able a ención po pa - e de los especialis as en años ecien es. La p opues a ejempli ican e de los au o es ci ados ace ca de la ma e- ia y la eo ía a ómica limi a los con enidos de p ima ia a lo obse acional y desc ip i o, y pospone las eo ías explica i as a secunda ia, lo cual es coinciden e con las pos u as pospiage ianas (c . Su he land, 1992) y de o os au o es (c . P ie o e al., 1992; Wa son e al., 1997; Na- a o Pas o , 2009b). Si bien la enseñanza a pa i de la expe iencia empí ica – an o in es iga i a como e lexi a o exposi i a (c . Na- a o Pas o , 2009b)– es impo an e a odas las edades, en p ima ia es esencial (Ha len y Qual e , 2009), ya que INTRODUCCIÓN INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 165 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) odo conocimien o abs ac o que no se cimen e en la ea- lidad pe cep i a conduce a un conocimien o lo an e que no si e al suje o pa a in e p e a su en o no y guia su acción (Na a o Pas o , 2010; id. apa ado siguien e). Un caso ca ac e ís ico es el de los alumnos de magis e io que, al pedí seles que señalen la di ección de gi o de la Tie a, en luga de apun a al Es e, dibujan un cí culo con el dedo índice en posición e ical; es deci , al pensa en la Tie a no lo hacen en la inmensa es e a de oca bajo sus pies, sino en una pelo a imagina ia si uada a ios de- címe os po delan e de sus ojos. Una p og esión de ap endizaje ela i a a la as onomía diu na que aba que la enseñanza obliga o ia debe ía cul- mina en la capacidad del alumno pa a jus i ica el mo- delo cope nicano a pa i de los da os obse acionales [de los cuales aquél su ge po abducción], así como pa a aplica lo a casos conc e os igualmen e obse acionales (Ma ínez Sebas iá, 2003). Sin emba go, en las escue- las españolas se abo da el modelo cope nicano sin in- cula lo al conocimien o obse acional, que pe manece ampliamen e igno ado po los alumnos incluso –como hemos is o– espec o al ciclo dia io. Ceñi la enseñanza de la as onomía diu na en p ima ia al conocimien o ob- se acional y desc ip i o se jus i ica an o como p ime paso de una p og esión de enseñanza adecuada a las ca- pacidades cogni i as de los niños, como po su alo en sí mismo pa a ap oxima al suje o a su en o no na u al. De lo que se a a es de que si un niño cons a a que en casa de un amigo en a la luz sola a medio día lo asocie a que esa es ancia es á o ien ada al Su ; que si planea juga un pa ido de ú bol al sali del colegio unas sema- nas después an icipe que se a a hace de noche un poco an es o un poco después; o que si oma el sol en mayo se ije en su ele ada posición en el cielo, eco dando que segui á ascendiendo has a el 21 de junio y deduciendo la necesidad de oma medidas p o ec o as. Po o o lado, p io iza lo obse acional y desc ip i o pe mi e que los niños ealicen in es igaciones cien í i- cas, cosa que en el caso de las eo ías explica i as esul a al amen e p oblemá ico (Na a o Pas o , 2009b). No hay que ol ida que el ap endizaje del modelo Sol-Tie a y las causas de las es aciones p esen a una g an di icul ad in ínseca, incluso pa a los es udian es de bachille a o, asociada en pa e a las des ezas geomé icas p oyec i as eque idas –la capacidad de imagina y ope a el sis e- ma en es dimensiones y de incula la pe spec i a local con la espacial– (c . Sadle , 1998; Gil Quílez y Ma ínez Peña, 2005; Lanciano y Camino, 2008). ELECCIÓN DE METAS DE APRENDIZAJE Y MÉ- TODOS DE EVALUACIÓN: LAS PROGRESIO- NES DE APRENDIZAJE EN FORMA DE MAPAS EVOLUTIVOS Los mapas e olu i os (Na a o Pas o , 2009, 2010) son un ipo de p og esión de ap endizaje que pe mi e iden i- ica con p ecisión los dis in os i ine a ios que siguen los ap endices en el desa ollo de un subsis ema concep ual,2 así como las di e encias en e el modelo men al de un su- je o en un momen o dado y el conocimien o cien í ico (es deci , p opo ciona la es uc u a del cambio concep ual eque ido en o ma de di e enciaciones no ealizadas e in eg aciones e óneas o inexis en es). Además posibili- a el diseño de p og esiones de enseñanza3 y mé odos de e aluación basados en ni eles de desa ollo. Su ea- lización asume que el conocimien o concep ual e olu- ciona a pa i de la pe cepción –de acue do con muchos pensado es ilus es ales como Schopenhaue , B en ano, Husse l, Me leau-Pon y, Piage , Bunge, Va ela, Llinás, Edelman y Damasio4– y que en es e «ascenso», que es explicado de o ma algo di e en e po Piage y po Ka - milo -Smi h (1994/1992), algunas de sus p opiedades se di e encian e in eg an o mando nue as es uc u as que pueden llega a se conscien es (explici ación). Los mapas e olu i os consis en esencialmen e en la iden i- icación de la sucesión de di e enciaciones que ealiza el suje o de un aspec o de su ealidad pe cep i a –p.ej. cons a a que la du ación del día (luz sola ) cambia–, así como del conjun o de posibles in eg aciones a pa i de aquéllas, que pueden se cien í icas –po ej. «en p ima- e a y e ano el día du a más que en o oño e in ie no»– o e óneas –po ej. «en e ano los días du an más que en p ima e a»–. Es impo an e cons a a que no se pueden enseña las in eg aciones sin que el suje o haya ealizado las co espondien es di e enciaciones. Po ejemplo, no se puede enseña cómo cambia la culminación a lo la go del año sin que el niño haya di e enciado dis in as «al u- as» en el cielo (dimensionalización), lo que no es i ial y –al con a io que la di e enciación en la du ación del día– no se puede da po sabido a ninguna edad p opia de p ima ia (c . Na a o Pas o , 2010). Es a me odología, que ha sido alidada expe imen al- men e (Na a o Pas o , 2009, 2010), ha pe mi ido iden- i ica cua o ni eles de di e enciación (con sus co es- pondien es in eg aciones) espec o a la comp ensión de los ciclos anuales del mo imien o del Sol en el cielo ( ela i os a la du ación del día, culminación del Sol y acimu del o o y ocaso), que esumidamen e son: Ni el 1: no hay di e enciación ( odos los días son igua- les). Ni el 2: di e enciación disc e a: dos, es o cua o alo es que suelen in eg a se oponiendo el e ano y el in ie no y asignando alo es in e medios a la p ima e a y o oño. Ni el 3: di e enciación con inua de los pa áme os, lo que pe mi e iden i ica dos días ex emos (los sols icios) y una a iación con inua en e ambos con cen o en los equinoccios (modelo cien í ico); puede conside a se una in eg ación adicional que conside a la sime ía exis en e al ededo de los sols icios (que denominamos ni el 3b). Ni el 4: di e enciación de la elocidad con la que cam- bian los días e in eg ación con dis in os g ados de p e- cisión y comple i ud (po ejemplo, los días cambian despacio ce ca de los sols icios y dep isa ce ca de los equinoccios). Un diseño p obado de enseñanza in es iga i a del mode- lo Sol-Tie a, que es á siendo u ilizado an o en secunda- INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 166 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) ia como en magis e io, es el desa ollado po Ma ínez Sebas iá y Ma ínez To eg osa (c . Ma ínez Sebas iá, y Ma ínez To eg osa, 2001; Ma ínez Sebas iá 2003)5. La ideación del modelo Sol-Tie a se basa en los da os del ni el 3 del mapa (ciclo anual de los pa áme os ob- se acionales) po lo que –a p io i– és e pa ece un ob- je i o adecuado pa a la p ime a e apa (co espondien e a p ima ia) de una p og esión de enseñanza. Es impo - an e señala que una ep esen ación co ec a de la cul- minación y del acimu del o o y el ocaso equie en una dimensionalización y pa ame ización angula del cielo, lo cual es di ícil y pocos adul os consiguen (Lanciano y Camino, 2008). Es o es pa icula men e cie o espec- o al acimu ya que, al con a io que la culminación, no exis e un alo ce o na u al de e e encia (el ho izon e en el caso de la ele ación). Con iene eco da que an sólo un e cio de los alum- nos del úl imo ciclo de p ima ia saben que la ayec o- ia dia ia del Sol iene o ma de a co con ex emos en el ho izon e y poco más de la mi ad que el día comienza y acaba con el Sol en el ho izon e. En cuan o a los ciclos anuales, según un es udio cuali a i o basado en 127 en e is as con o mes con la me odología de los ma- pas e olu i os (Na a o Pas o , 2009, 2010), una g an mayo ía de los alumnos de p ima ia no ha di e enciado dis in as culminaciones a lo la go del año y ninguno (de la amplia mues a) dis in as posiciones del o o y el ocaso. Cuando se ha hecho una di e enciación de la du- ación del día (lo que es ecuen e) o de la culminación del Sol, ambas suelen se de ca ác e disc e o (gene al- men e es o cua o ni eles) y su in eg ación esponde a la conocida oposición e ano-in ie no (que p esumi- blemen e iene en su o igen la oposición en el alo de las empe a u as). Es deci , piensan que la du ación de los días o la culminación del Sol es esencialmen e uni- o me en cada es ación y que ambos pa áme os oman alo es ex emos en e ano e in ie no e in e medios en p ima e a y o oño. Cu iosamen e son más los alumnos que asignan alo es dis in os a la p ima e a y al o oño que los que los equipa an (siendo es o úl imo lo que enseñan la mayo ía de los lib os de ex o). Las conside aciones an e io es y la expe iencia acumula- da en di e sas p uebas pilo o a lo la go de es años han aconsejado escoge el e ce ciclo pa a la aplicación de las secuencias y es ablece como me as de ap endizaje el desa ollo in es iga i o de un modelo de los cambios anuales con las siguien es ca ac e ís icas: a) co esponde cuan i a i amen e al ni el 3 del mapa e olu i o espec o a la du ación del día y la culminación, es deci , conoce el ciclo anual con alo es ex emos en los sols icios e in e medios en los equinoccios; b) co esponde cuali a i amen e al ni el 3 espec o al acimu del o o y el ocaso (conocimien o del eco ido ex emo en los sols icios e in e medio en los equinoccios pe o sin medidas cuan i a i as); c) co esponde cuan i a i amen e al ni el 3b (conoce y sabe u iliza las sime ías espec o a los sols icios) como ampliación. Aunque el es udio me amen e cuali a i o de la a iación del acimu del o o y ocaso obliga a ealiza más ade- lan e su pa ame ización (si se quie e inclui es os da- os obse acionales en la cons ucción del modelo Sol- Tie a), habe ealizado p e iamen e la pa ame ización de la ele ación y la di e enciación con inua del acimu acili an conside ablemen e aquel desa ollo. Con iene ambién ene en cuen a que la elección de obje i os ha sido in luida po nues a olun ad de p ocu a diseños que sean compa ibles –en du ación, ecu sos y o ma- ción docen e necesa ia– con la ealidad de las aulas. Es- udios ecien es mues an la acilidad con la que in en os inno ado es de enseñanza po in es igación acasan en si uaciones eales de enseñanza (c . Rogan, 2007). No obs an e, conside amos que el obje i o es ambicio- so dado que su consecución supone una ans o mación cogni i a impo an e en el alumno, que implica nue as di e enciaciones y una e-es uc u ación comple a de las in eg aciones. Es e log o les si ua ía, en es a á ea de conocimien o, en un ni el supe io al de la mayo ía de adul os –según las p uebas ealizadas con alumnos de p ime cu so de magis e io (c . Na a o Pas o , 2009). Los mapas e olu i os pe mi en asimismo el diseño de mé odos de e aluación cohe en es y po ni eles de de- sa ollo. Es deci , en es e p oyec o la e aluación pe mi e iden i ica el modelo men al en el que se encuen an los alumnos an es y después de la aplicación de las secuen- cias. Con iene eco da que el uso de modelos cogni i- os pa a el desa ollo de mé odos de e aluación es una de las ecomendaciones del Nacional Resea ch Council (2001). Sin emba go, aunque ya se han ealizado algunos in en os en es a di ección los ni eles escogidos suelen se bas an e a bi a ios y deses uc u ados (c . B iggs, Alonzo, Schwab y Wilson, 2006, sob e el ap endizaje del modelo Sol-Tie a). CARACTERÍSTICAS DE LAS SECUENCIAS DE ENSEÑANZA La me odología didác ica escogida pa a los diseños es la de «secuencias p oblema izadas», desa ollada po Ma ínez To eg osa y colabo ado es (po ej. 2008). Consis e, de mane a sucin a, en plan ea el ap endizaje de un ema cien í ico a a és de una sucesión de ac i- idades in es iga i as bien de inidas en las que las hi- pó esis se some en a con as ación expe imen al, que son englobadas po un í ulo en o ma in e oga i a que debe se mo i an e pa a los alumnos y da sen ido a odo el p oceso. Según el me a-lenguaje didác ico p o- pues o po Na a o Pas o (2009b), se a a de una en- señanza in es iga i a empí ica guiada6. Se ha escogido pa a es e p oyec o una me odología de enseñanza po in es igación empí ica po en ende que és a es la que pone en juego un mayo núme o de capacidades cogni- i as cien í icas y la que pe mi e una mejo comp en- sión de la na u aleza de la ciencia. Es o es cohe en e con el ac ual én asis en la enseñanza po indagación po pa e de los especialis as (c . Ha len y Qual e , 2009; Na ional Resea ch Council, 2007; Fibonacci Conso - ium, 2010). INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 167 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) En es e p oyec o hemos adap ado la me odología ci ada a con enidos desc ip i os y a las ca ac e ís icas cogni i as de los alumnos de p ima ia, así como a las limi aciones de las si uaciones eales en las aulas. Meheu y Psillos (2004) insis en en la necesidad de que las p opues as de secuen- cias de enseñanza explici en las es icciones educa i as enidas en cuen a, pa a así acili a la u ilización de las mismas más allá de la inno ación a pequeña escala. De acue do con lo an e io , en es e p oyec o se han diseñado las siguien es especi icaciones: • Las secuencias deben pode se aplicadas con éxi o po p o eso es en eje cicio y no sólo po los au o es del p o- yec o. • La aplicación de las secuencias debe exigi una o ma- ción mode ada, an o en lo cien í ico como en lo didác i- co, de los p o eso es pa icipan es (10-12 ho as). • El diseño debe se compac o y e icien e, de o ma que pe mi a alcanza las me as de ap endizaje en un núme o mode ado de ho as, asumibles po los cen os docen es (8-10 ho as). • Las secuencias deben pode se aplicadas con éxi o en es- cuelas «p omedio» y en en o nos socioeconómicos de ni el medio-bajo y con un núme o ele ado de inmig an es. • La aplicación de las secuencias debe exigi un ma e ial expe imen al de cos e mínimo. Pa a hace más ácil la aplicación de las secuencias hemos diseñado el ma e ial pa a el p o eso con el mismo o ma- o que el ma e ial del alumno, pe o in eg ando los comen- a ios di igidos a aquél en los huecos donde los alumnos deben esc ibi las espues as (que son espacios duales: pa a la espues a indi idual y pa a la colec i a y de ini i a). Es o acili a la di ección del p oceso de enseñanza al no se nece- sa io sal a con inuamen e en e dos imp esos o en e luga- es dis in os de uno mismo –lo que po expe iencia p opia podemos a i ma que es al amen e p oblemá ico. El eco ido necesa io pa a alcanza el obje i o global ha sido es uc u ado en es secuencias: Obje i o global de la secuencia P egun as es uc u an es Descub i y ap opia se de la o ma del mo imien o dia io del Sol y de la sime ía (ap oximada) espec o a la culminación y la ho a a la que és a iene luga . ¿Qué du a más, la mañana o la a de? Descub i y ap opia se de las egu- la idades anuales en la du ación del día en la localidad y de su elación con las es aciones ¿Du an odos los días igual? ¿En qué épocas del año du an más los días? ¿Y menos? Descub i y ap opia se de las egu- la idades anuales en la culminación del Sol en la localidad y de su e- lación con las es aciones, así como de la a iación (y pe iodicidad) de la di ección del o o y del ocaso. ¿Es á el Sol alguna ez sob e nues as cabezas? ¿En qué épo- cas del año es á más al o? ¿Y menos? ¿Sale y se pone el Sol siemp e po el mismo si io? En odos los casos los alumnos a anzan hacia la eso- lución de la p egun a es uc u an e ealizando in es i- gaciones pa ciales que son diseñadas po ellos mismos (con la ayuda del p o eso ). Po ejemplo, en la secuencia 3 los niños a e iguan el alo de la culminación del Sol a pa i de la medición de las somb as de un gnomon ( ás a- go e ical), la ep esen ación pe pendicula del gnomon y de la somb a mínima en un papel, y la u ilización de un se- micí culo g aduado pa a medi el ángulo opues o al gno- mon. Las medidas ealizadas po ellos mismos son com- ple adas con da os de los pe iódicos o In e ne . Finalmen e se les pide que ep esen en los da os de o ma que puedan obse a las egula idades, que ex aigan conclusiones a pa i de ellos y que apliquen és as a la esolución de eje - cicios. Es a p ác ica in es iga i a p opicia el desa ollo de o mas de pensa cien í icas: concepción de diseños ex- pe imen ales ( eó icos y p ác icos), oma y ep esen ación de medidas, cons ucción de modelos y aplicación de los modelos a la esolución de p oblemas. Con iene señala que el concep o de medida es di ícil y muchos p o eso- es ienden a sob es ima su comp ensión po pa e de los alumnos (Nacional Resea ch Council, 2007). Especial- men e complejo es el concep o de e o en la medida, lo cual es enido en cuen a en los diseños: po ejemplo as ealiza medidas en g upos de dos p oponemos halla la media de odas las medidas pa a educi el e o ; después se e lexiona sob e es o. En luga de la ep esen ación ca esiana de los da os se ha escogido una ep esen ación cíclica, denominada «la ueda de las es aciones» (página siguien e), que esul a más in eligible y ope a i a a es as edades. Todo el abajo en el aula es á enma cado en el me a- discu so de ap ende a se cien í icos. Es o no sólo esul a mo i an e pa a los alumnos sino que les ayu- da a en ende qué es la ciencia y a desa olla ac i u- des p opias de la ciencia (po ejemplo, hace las cosas cuidadosamen e) y ac i udes a ec i as hacia la ciencia. Es a es a egia es cohe en e con la epe ida (aunque no consensuada) me á o a piage iana del niño como ap en- diz de cien í ico (c . Kuhn, 1992). De acue do con lo an e io , cada unidad se p esen a a los alumnos como una in es igación cien í ica. La asunción del papel del cien í ico po pa e de los alumnos ayuda a es ablece un con a o didác ico con es os ( e minología de B ous- seau, 1990) y a ealiza una de olución de esponsabi- lidad en el ap endizaje a los alumnos (c . B ousseau, 1998; ci ado po Bu y, Tibe ghien y Le Ma échal, 2004). Comen a ios del ipo: «¿cómo ha ía eso un cien- í ico?» ayudan a modula la conduc a de los alumnos según pa ones cien í icos. Además, asumi el e o de ap ende a se cien í icos acili a el desa ollo me a- cogni i o, ya que enma ca odo el p oceso en la idea de que amos a cambia «nues as» ideas y «nues a» o ma de pensa . Es o se conc e a con ac i idades del ipo «¿Cómo han cambiado us ideas?». Es bien sabido que en el desa ollo de la men e cien í ica la me acogni- ción juega un papel muy impo an e (Na ional Resea ch Council, 2000, 2007; Zoha , 2006), como po ejemplo la habilidad pa a cons a a que las con icciones que uno iene es án en con lic o con las obse aciones (Na- ional Resea ch Council, 2007, p. 35). INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 168 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) O as ca ac e ís icas de las secuencias son: – A ención a la i encialidad: Uno de los e os pe ma- nen es en la enseñanza de la ciencia es consegui que el alumno elacione los con enidos académicos con sus expe iencias co idianas, en luga de almacena los en un subespacio de la memo ia que sólo se incula con la si- uación académica. Has a un ema an in ínsecamen e i encial como el cue po humano puede con e i se en algo abs ac o y alejado de la p opia ealidad si no se ayuda delibe adamen e a es ablece ínculos con és a. Como a i ma Ri a d (2004), «es p eciso o ece a los es udian es de ciencias muchas opo unidades pa a es- ablece conexiones signi ica i as en e lo que ap enden en clase y las si uaciones que encuen an en su ida ha- bi ual». Con es e p opósi o hemos diseñado ac i idades en las que el alumno iene que aplica los nue os conoci- mien os a ci cuns ancias de su p opia ida. Po ejemplo: Ya hemos a e iguado la o ien ación de la en ana de nues a habi ación con la ayuda de una b újula. ¿Pod e- mos e la culminación del Sol desde ella? Si se e, ¿a qué lado es a á? Comp uébalo. – Opo unidades pa a desa olla a gumen os de ca ác e cien í ico, o almen e y po esc i o: La im- po ancia de que los ap endices de ciencia desa ollen un lenguaje cien í ico, an o o almen e como po esc i- o, así como su capacidad pa a desa olla a gumen os basados en la e idencia, es ampliamen e econocida po los especialis as (c . Jiménez-Aleixand e, 1998; Su on, 2003; Ri a d, 2004; Wallace, 2004; A aami- dou y Zembal-Saul, 2005; Na ional Academy o Scien- ce, 2007). En dis in as ac i idades los alumnos deben a icula a gumen os cien í icos an o o almen e como po esc i o, po ejemplo pa a explica po qué una de- e minada a i mación es e ónea (se ha demos ado que pedi a los alumnos que expliquen an o la inco ección como la co ección de dis in as a i maciones es más e i- caz que sólo explica po qué cie as a i maciones son co ec as –Siegle y Chen, 2008). – Re lexión sob e concep os me acien í icos: El co- nocimien o cien í ico se es uc u a apoyándose en una se ie de me aconcep os ales como de inición, hipó esis, Figu a 1 Rueda de las es aciones. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 169 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) deducción e c. Sin la ap opiación de es os concep os, de o ma más o menos explíci a, no es posible pensa cien í icamen e. La ecomendación núme o 3 de Taking Science o School (Na ional Resea ch Council, 2007) p opone que la e lexión sob e la me odología cien í ica sea inco po ada a las clases de ciencias du an e las ac i- idades de cons ucción del conocimien o cien í ico, en luga de como emas independien es. Po ejemplo, en la secuencia 1 e lexionamos sob e el concep o de de ini- ción y cómo las de iniciones cien í icas son más p ecisas que las del lenguaje popula . – O ien ación y ecapi ulación ecuen es: La expe- iencia en las sesiones pilo o y du an e el desa ollo ex- pe imen al con i ma que los alumnos de p ima ia ienen di icul ad pa a eco da la azón de se de la ac i idad que es án ealizando, e baliza sus p opias acciones y o ganiza in e namen e lo ap endido. Es o se a on a median e ac i idades especí icas así como de mane a in o mal (no p og amada) median e la in e ención del p o eso . – Re isión expe imen al de la in eligibilidad de los di- bujos, sin axis y léxico: En el diseño (y aplicación) de ma e ial cu icula es ácil pasa po al o dibujos, pala- b as y cons ucciones sin ác icas excesi amen e comple- jas pa a el ni el de los alumnos, al y como ale an Bu y, Tibe ghien y Le Ma échal (2004). Consecuen emen e, du an e las p uebas pilo o p es amos especial a ención a es e enómeno, incluida la ambigüedad asociada a los signi icados duales (popula /cien í ico), lo que ha condu- cido a di e sas co ecciones. DISEÑO EXPERIMENTAL Las secuencias han sido aplicadas po un maes o en eje cicio (A. Ma ínez Miguel) y po el au o del p o- yec o en dos escuelas de la ciudad de Alican e (C.P. Vo- ama y C.P. Benalúa), de clase media-al a y media-baja espec i amen e, con al a p opo ción de inmig an es, a g upos de 5.º y 6.º cu so (es deci , a cua o g upos en o al), que ya habían es udiado el ema de las es aciones y el modelo Sol-Tie a en 4.º cu so). El diseño pe mi e compa a , en e o os, los esul ados po cu sos, cen os y docen es. La ap opiación del modelo ha sido e aluada an o en é minos ela i os (compa ación p e-pos) como absolu os (po cen aje de alumnos que alcanzan los ni eles es ablecidos como obje i o). La e aluación po ni eles de desa ollo puede ealiza se con el mé odo adicional de espues as múl iples o, como es el caso, median e es- pues as bina ias (V/F), en cuyo caso el ni el de acie os exigido ha de se más ele ado ya que la p obabilidad de alsos posi i os es mayo . Se han u ilizado las ideas al e na i as de los alumnos pa a aumen a la di icul ad. Po ejemplo (ni el 3): Cuando el Sol es á más al o es en e ano, más que en p ima e a. (F) En o oño y en in ie no el Sol es á igual de bajo en el cielo. (V) A lo la go del in ie no los días se an ala gando (V) En el cues iona io gene al hemos incluido algunas p egun as del ni el 2 y del ni el 3b como pe spec i a adicional. Hemos conside ado que el núme o o al de p egun as debía onda las ein e, ya que su espues a equie e un al o ni el de a ención incluso pa a un adul o expe o. Adicionalmen e hemos aplicado un cues iona io expandido a uno de los g upos –con un mayo núme o de p egun as de los ni eles 2 y 3b– pa a ob ene e idencia ace ca del ni el inicial de los alumnos (p egun as del ni- el 2) y de la can idad de alumnos que han alcanzado el ni el 3b (obje i o de ampliación). Po ejemplo: Ni el 2: El Sol llega igual de al o odos los días del año (F) En e ano los días du an más que en in ie no (V) La noche y el día du an siemp e lo mismo (F) Ni el 3b: En mayo el Sol es á más al o que en agos o (V) El 1 de no iemb e el Sol es á más bajo que el 1 de ene o (F) El 30 de junio el día du a más que el 1 de junio (V) En base a nues o «juicio expe o» –basado en el cono- cimien o del ema y en su enseñanza du an e cua o años en p ima ia y seis en magis e io– conside amos que un núme o de acie os supe io al 80% implica una buena ap opiación del modelo. Adicionalmen e hemos e aluado el desa ollo de capaci- dades p ocedimen ales, conc e amen e la ap opiación de la me odología de la in es igación hecha en clase, me- dian e en e is as a los alumnos de un g upo de 6.º en las que se solici aba que p opusie an cómo ealiza in es i- gaciones simila es o algo dis in as a las desa olladas en clase. Conc e amen e las p egun as plan eadas ue on: Si iajas a o o país, cómo pod ías a e igua : 1. Si el Sol es á en algún momen o del año en la e ical. 2. A qué ho a, en el ho a io o icial local, se p oduce la culminación. 3. En qué di ección es á el Sol en la culminación en ese país. Pa a alo a las espues as se han u ilizado los siguien es c i e- ios: Menciona co ec amen e: (p egun a 1) la u ilización de un palo e ical, la iden i icación de ausencia de somb a en algún momen o, la ealización de la p ueba a lo la go del año; (p egun a 2) el momen o en el que la somb a es más co a; (p egun a 3) la di ección del Sol es la opues a a la somb a cuando és a es más co a, u ilización de b újula u o ien ación de la base del gnomon. Finalmen e hemos e aluado el e ec o sob e las ac i udes de los alumnos espec o a la ciencia y al mé odo de en- señanza median e cues iona ios sob e es os aspec os con espues as según la escala Like ( .i.). RESULTADOS 1. Los esul ados de la p ueba aplicada a odos los alumnos (n = 72) indican que en el p e es ningún alumno ha alcan- zado el ni el 3 (la me a del ap endizaje)7 mien as que en el pos es un 57% lo consigue (48% en 5.º y 70% en 6.º)8. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 170 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) 2. Las p uebas ealizadas con el cues iona io expandi- do en un g upo de sex o indican que la mayo ía de los alumnos no ha alcanzado ni siquie a el ni el 2 (cons a- ación de la exis encia de cambios en al menos dos de los pa áme os) an es de la aplicación de las secuencias, a pesa de habe es udiado ya el ema en la escuela. Aunque la base es pequeña (n = 15) el esul ado co- incide con el de las p uebas cuali a i as. En cambio, as la aplicación de las secuencias la p ác ica o alidad de los alumnos de la mues a ha alcanzado el ni el 2 ( odos excep o uno) y ap oximadamen e la mi ad el 3b (cálculos a pa i de la sime ía al ededo de los sols i- cios, la me a de ap endizaje de ampliación). Todas las di e encias p e-pos son signi ica i as con un ni el de con ianza supe io al 99%. Como e e encia pa a alo a adecuadamen e el cambio p oducido, en una p ueba ealizada con alumnos de 1.º de magis e io (n = 58, sin o mación especí ica, es deci equi alen e a la si uación de p e-ins ucción) los esul a- dos de aplica la misma p ueba son: 40% (ni el 2), 6% (ni el 3) y 2% (ni el 3b). 3. La pe manencia del ap endizaje ha sido medida al cabo de seis meses9 epi iendo la p ueba con el cues io- na io comple o as una exposición de eco da o io de an sólo cinco minu os de du ación. Es o se basa en el supues o de que un ap endizaje bien es uc u ado, a di- e encia del que no lo es á, se ecupe a as una b e e ac i idad de eco da o io. Los esul ados de las p uebas di e idas (74% de acie os en p omedio) son an sólo lige amen e in e io es a los de las inmedia as al cu so (78%) –aunque la di e encia es eal con un 98% de con- ianza–, y muy supe io es a los esul ados p e (45%). En las p uebas di e idas los esul ados en 6.º (76%) uel en a se algo supe io es a los de 5.º (72%), de nue o con- o me a las expec a i as, dado el a ance cogni i o que a es as edades supone el paso de un año. 4. Como se ha dicho, la e aluación de la ap opiación de la me odología in es iga i a se ha ealizado solici ando a los alumnos que p opusie an el mé odo expe imen al pa a ealiza cie as a e iguaciones elacionadas con las hechas en clase. En la alo ación de las espues as he- mos dis inguido en e las espues as di ec as (con la úni- ca ayuda de p egun as gene ales: ¿y cómo ha ías eso?) y aquellas que se han p oducido as pedi acla aciones especí icas (p egun as que dan «pis as»: ¿y qué es lo que medi ías con la b újula?, ¿la di ección de qué somb a?). En el cómpu o global un 70% de los diseños solici a- dos son ace ados di ec amen e y an sólo un 5% no son iden i icados di ec amen e o al insis i . Cu iosamen e el elemen o que menos espues as di ec as ha ob enido (38%) es p obablemen e el más sencillo (la necesidad de epe i la medición a lo la go del año en la p egun a (1), siendo posible que los alumnos lo die an po supues o. De hecho las espues as a la insis encia del en e is ado – odas co ec as– así lo sugi ie en. 5. Pa a ob ene e idencia ace ca del impac o de las se- cuencias en las ac i udes de los alumnos, se solici ó que o dena an po p e e encia ocho p o esiones en e las que se encon aba la de cien í ico. Los esul ados sugie- en que el a ac i o de la p o esión de cien í ico mejo a en e los alumnos (n = 3 g upos, 45 alumnos) pasando de la sex a posición en el p e es a la p ime a (ex aequo con médico) en el pos es . INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 171 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2011, 29(2) En una p egun a simila ela i a a la p e e encia de asig- na u as, Conocimien o del Medio asciende desde el sex o y úl imo pues o (ex aequo) al segundo (a pesa de que los alumnos saben que el mé odo y p o eso ado de la asigna- u a ol e á a lo habi ual as el cu so sob e el mo imien o del Sol en el cielo; algunos, 10, especi ican espon ánea- men e que se e ie en a «la pa e del Sol»). CONCLUSIONES Mien as que la mayo ía de alumnos suelen acaba los es udios de p ima ia sin ni siquie a sabe dibuja co ec- amen e la ayec o ia dia ia del Sol en el cielo o habe cons a ado una a iación en la ele ación del Sol a lo la - go del año, los esul ados expe imen ales sugie en que la aplicación de es os diseños, en condiciones no males de enseñanza, consigue que una mayo ía de alumnos ealice las di e enciaciones necesa ias y cons uya con ellas un modelo pe du able y cien í icamen e co ec o de las egula idades dia ias y anuales en el mo imien o del Sol en el cielo. Además, la e idencia gene ada, aunque limi ada, indica que los alumnos mejo an su capacidad pa a pensa cien í icamen e y su ac i ud hacia la ciencia. Todo ello apun a a que la me odología empleada –basada en el modelo de «secuencias p oblema izadas» y en el «mapa e olu i o» del ema– es una he amien a ú il pa a mejo a sus ancialmen e la calidad de la enseñaza de la ciencia en las escuelas. Po o o lado, la in es igación ealizada apoya la nece- sidad de eplan ea la enseñanza en p ima ia p io izando los con enidos desc ip i os y obse acionales, lo que po- sibili a ía un ap endizaje cimen ado (en la pe cepción) de las eo ías explica i as en e apas pos e io es. Las secuencias (ma e ial del p o eso y ma e ial del alumno) es án disponibles en: <h p://hdl.handle.ne /10045/16279>. NOTAS 1. No a de es ilo: Una ci a p ecedida po c . quie e deci que lo a i ma- do se deduce de o encuen a apoyo en lo expues o po el au o ci ado, mien as que una ci a sin al p e ijo p e ende ep oduci , gene almen e de o ma esumida, las ideas del au o . 2. Todos los mapas ealizados has a la echa a añen a conocimien o concep ual conc e o. Po an o, no exis e aún e idencia de que los ma- pas e olu i os puedan se aplicados de o ma ú il a con enidos abs- ac os. 3. Pa ece con enien e di e encia en e p og esión de ap endizaje –cual- quie a de los i ine a ios posibles que pueden segui los ap endices– y p og esión de enseñanza –el subconjun o de aquellos que se conside a idóneo pa a la enseñanza– (Na a o Pas o , 2010). 4. Algunos de es os au o es, ales como Piage , Llinás y Edelman, su- b ayan el papel undamen al que juegan las acciones en es e p oceso. Los pe cep os son la o ma de ep esen ación del sis ema senso iomo- o (Piage y Ga cía, 1989/1983, p. 131). 5. O o diseño p obado es el de Bach, Couso y F anch (2006); és e no se basa en una enseñanza po in es igación en la que el modelo se cons uye pa a explica los da os obse acionales, sino que el modelo es enseñado de o ma exposi i a ce ada y pos e io men e los alumnos comp ueban de o ma e lexi a su cohe encia con los da os obse acio- nales (c . Na a o Pas o , 2009). 6. Es in es iga i a po que los alumnos no sólo deben cons ui el nue o conocimien o a pa i de unas p emisas (enseñanza e lexi a) sino que deben idea qué da os necesi an y, gene almen e, el p o- pio mé odo expe imen al (la enseñanza in es iga i a puede inclui elemen os de enseñanza e lexi a e incluso exposi i a, subsumidos en la an e io po su meno je a quía en el modelo). Es empí ica ya que u iliza da os expe imen ales gene ados po los p opios alumnos (aunque pueden se complemen ados po da os de «o os in es iga- do es»), y guiada po que, si bien los alumnos deben idea el mé odo expe imen al, al p oceso es guiado po el docen e has a un diseño p ees ablecido. 7. Reco damos que la me a es alcanza el ni el 3 cuan i a i amen e espec o a la du ación y la culminación y cuali a i amen e espec o al azimu del o o y el ocaso. 8. El amaño de la mues a en 5.º es 42 y en 6.º 30, po lo que la media es á más a ec ada po los alo es –in e io es– de 5.º. 9. En uno de los g upos de 6.º la p ueba se ealizó al cabo de es meses pe o la e olución de los esul ados es o almen e compa able a la de los o os ( educción de 5 pun os po cen uales en e el pos y el di e ido). Es o sugie e que la pequeña educción p oducida al cabo de es meses se alen iza aún más a pa i de ahí.