Marín, N. y Uribe, C. (2015). Las competencias científicas desde una visión del sujeto como constructor de significados. En Asociación Colombiana para la Investigación en Educación en Ciencias y Tecnología EDUCyT., pp. 92–105, Vol. 10, Enero – Junio, ISSN 2215-8227. Ver artículo original y bibliografía

Resumen

Una vez tomada una posición decidida en el complejo espacio conceptual constituido por las múltiples definiciones de competencia, se analiza cómo se perciben las competencias desde dos perspectivas teóricas que han sido usadas con frecuencia en la literatura de Didáctica de las Ciencias, tanto para conceptualizar al alumno como para abordar el problema de la formación de competencias en el aula: “el alumno como científico” y “el alumno como constructor de significados”. Aunque cada visión ofrece elementos para enriquecer el actual debate teórico sobre el currículo en ciencias, se muestran las ventajas didácticas del segundo frente al primero.

Palabras clave: competencias científicas, alumno como científico, alumno como constructor de significados, constructivismo orgánico

Developing scientific competence drawing on two visions of pupils

Abstract:

After assuming a definite position in the complex conceptual space spanned by the proposed notions of competence, we analyze how competences are perceived from two theoretical perspectives often used in the literature, both for conceptualizing students and for approaching the problem of developing competencies in the classroom: the pupil as scientist and as constructor of meanings. Even though each vision offers elements to enrich the current theoretical debate on science curricula, we show the teaching advantages of the latter over the former.

Key words: scientific competencies, pupil as scientist, pupil as constructor of meanings, organic constructivism

Introducción

El currículo basado en competencias viene a responder principalmente a las actuales demandas socio-económicas, así como en otro tiempo la revolución industrial requirió pericias y conocimientos para el manejo de las máquinas. Ahora se requiere sobre todo capacidad de decisión, autonomía, flexibilidad ante demandas cambiantes, trabajo en equipo, etc. Las nuevas tendencias curriculares se centran en la formación y evaluación de competencias, tanto genéricas –entendidas como las que se han de poseer sean cuales sean los papeles que se desempeñen en la vida social y económica-, como específicas –las que permiten desempeñar idóneamente dichos papeles, y en especial los del ámbito laboral (Delors, 1996; Morín, 2001; OCDE, 2008).

Aunque la implementación del currículo por competencias en la vida académica de las aulas ha sido débil, cada día el tema está tomando mayor relevancia, como lo demuestran las evaluaciones internacionales de gran envergadura como PISA, cuyo objetivo es la competencia científica, definida de manera amplia (OCDE, 2009).

En el área de Didáctica de las Ciencias (DC), el currículo por competencias se ha abordado de diversos modos. Este trabajo evalúa las posibilidades y limitaciones de dos perspectivas para abordar el desarrollo de las competencias científicas en el aula según qué modelo teórico del alumno se adopta: o “como científico” (AcC) o “como constructor de significados” (AcS).

Para ello, se comenzará, en primer lugar, clarificando la noción de competencia, y en particular, qué contenidos de ciencias deben ser considerados y qué requisitos básicos de enseñanza son necesarios para fomentar competencias científicas. Una vez posicionados ante la diversidad actual de definiciones, se caracterizan dos tendencias, AcC y AcS, desde sus posiciones ontológicas y epistemológicas para, a continuación, evaluar sus debilidades y fortalezas. Se concluye el trabajo con una reflexión sobre el mejor modo de fomentar competencias en el aula de ciencias.

Aclaraciones sobre la noción de competencia. Posicionamiento

Al definir “competencia” es usual aludir de alguna manera a la acción exitosa, adecuada o efectiva de una persona para desarrollar una actividad en un ámbito concreto. Éste puede ser deportivo, técnico, docente, artístico, etc., etc. Cuando el término se refiere al ámbito de ciencias, o a su enseñanza en entornos académicos, entonces se habla de “competencias científicas”. Pero no es sencillo definir “competencia”: basta considerar la gran diversidad de definiciones en Internet y en la literatura (Tobón, 2006).  Y es que las dudas aparecen apenas se quiere profundizar en cualquier significante de la definición, por ejemplo, cuando se quiere precisar cómo se evalúa la “acción exitosa, adecuada o efectiva”.

Para lo que se pretende en este trabajo, sobre la noción de competencia, es preciso diferenciar formalmente dos planos: el plano externo al sujeto definido por el contexto práctico y específico donde se da la demanda que exige una respuesta del sujeto, y el plano definido por el interior del sujeto donde están ubicadas sus características biológicas, cognitivas y afectivas y desde donde aflora el “actuar competente”. Véase más detalles sobre estos dos planos:

• Plano externo al sujeto. No se es competente para todos los ámbitos. Se puede ser muy competente en un ámbito y poco en otro. La competencia no es una cualidad intrínseca al sujeto, pues es relativa al tipo de demanda externa concreta. Igual que cualquier ser vivo no puede ser competente ante la diversidad de nichos ecológicos donde se dan interacciones por la supervivencia, una persona no puede ser competente ante la diversidad de contextos prácticos donde se pueden manifestar competencias. Así pues, siempre existirá algún contexto práctico para el que una persona “usualmente competente” deje de serlo y ante el cual pudiera manifestarse como competente una persona que usualmente la sociedad lo considera “incompetente”. Del mismo modo que un excelente científico siempre encontrará nuevos problemas para los que no tenga respuesta o manifieste reacciones de ensayo y error propias del medio más cotidiano. La competencia es relativa al contexto de valores sociales donde se da el resultado de la acción competente. Se es competente solo si el resultado del «actuar competente» es reconocido socialmente.
• Plano ubicado en el interior del sujeto. La competencia no es algo potencial sino algo que usualmente se manifiesta en un contexto práctico concreto de forma reiterada. Las cualidades internas del sujeto son necesarias pero no suficientes. No se puede asignar a las características intrínsecas de una persona (biológicas, afectivas y cognitivas) un grado de competencia concreto, puesto que ésta se pone de manifiesto en situaciones específicas y ante una demanda concreta externa al sujeto, que le exige alcanzar determinados resultados valorados socialmente. En general, el sujeto puede poner de manifiesto su actuar competente porque es poseedor de unas determinadas características cognoscitivas (saberes y habilidades), afectivas (motivaciones, actitudes, rasgos de personalidad), psicomotrices (hábitos, destrezas) y físicas, que son las adecuadas ante una determinada demanda externa. La actuación competente requiere desde luego la presencia de estas características del sujeto pero éstas no son suficientes; sólo lo será cuando ofrezca de hecho los logros esperados, cuya consecución requiere también de recursos instrumentales y materiales adecuados.

• 

El plano donde se dan dichas características intrínsecas al sujeto no debería confundirse con el plano donde afloran sus competencias. Mientras éste se refiere a conductas y se puede evaluar, el otro es intrínseco al sujeto y, puesto que es inobservable, depende en buena medida del modelo o concepto que se tenga del sujeto. En este trabajo se mostrará que el modelo que se elija para representar el interior del sujeto es determinante para precisar que se entiende por competencia y cuál sería el modelo de enseñanza óptimo para fomentarla. También la relación causal que se pueda establecer entre ambos planos dependerá de esa conceptualización. Para precisar más aún la noción de competencia que aquí se manejará, se define un nuevo constructo denominado “zona de interacción competente” (ZiC):

• ZiC es un constructo que se ubica justo entre los planos “interior-exterior del sujeto”. Su utilidad más inmediata es ayudar a mantener en mente las diferencias entre ambos planos, a fin de no caer en las confusiones usuales que se dan al definir competencia. ZiC es coherente con las acotaciones realizadas más arriba sobre la definición de competencia. Así, diferimos con los que “ven” la competencia en el plano interior, el plano del conocimiento, pues esto llevaría a ver muy competente al sujeto con muchos conocimientos declarativos y con pocos recursos procedimentales; sin embargo, las competencias están ligadas, no tanto al conocimiento que se dice tener, sino al “conocimiento en acción”, el que posee suficiente carga procedimental para permitir actuar adecuadamente, desplegándose en contextos prácticos ante un problema y ofreciendo resultados (Pozo & Pérez Echeverría, 2009).
• ZiC enfatiza la importancia tanto de factores internos como externos al agente para que se dé el acto competente. ZiC es la zona donde es posible observar o evaluar el actuar competente. El resultado del actuar competente puede verse modificado sustancialmente, según los recursos instrumentales disponibles, la intencionalidad que anime la interacción, y lo que sería más importante, las personas presentes en dicha zona, pudiendo aparecer entonces la sinergia al actuar en grupo. Aunque el actuar competente del sujeto va a depender en última instancia de sus propias decisiones, no cabe duda que éste es sensible al contexto donde se ejecuta y, no solo porque se verá modificado por la presencia de los demás, sino porque el resultado de la acción dependerá de la participación y coordinación con los demás. En este sentido es pertinente, sobre todo en actividades sociales, considerar también el “actuar competente colectivo” donde los resultados no se pueden explicar únicamente por el actuar competente de cada sujeto sino por la coordinación, sinergia e implicación de los que desarrollan la tarea, que hacen actuar al grupo como una entidad orgánica de forma que la suma del actuar competente individual no explicaría dichos resultados (Gallego, 2000).

Algo que no puede pasar desapercibido es el carácter estable de la competencia: el sujeto que sabe ejecutarla, la mantiene en el tiempo a pesar de la diversidad de casuísticas que se pueden dar. Aunque se insiste en no confundir las características internas al sujeto con las competencias que pudieran derivarse, sí que es cierto que la estabilidad es una consecuencia del carácter permanente de las características biológicas, cognitivas y afectivas intrínsecas al agente. Una competencia se mantiene en el tiempo; así, el tenista la mantiene durante unos años y su puesto en el ranking permite prever sus resultados; el buen docente es evaluado positivamente por sus alumnos año tras año. Esta capacidad de actuación se puede precisar con tres observables:

• Repetición: Ante situaciones semejantes la reconocida competencia del sujeto se ejecuta con resultados parecidos una y otra vez. Siguiendo con el ejemplo de nuestro tenista, siempre que le viene la bola a la derecha, siempre ejecuta el golpe con la misma pericia. Tomando un ejemplo de una competencia de un mayor componente cognitivo, el excelente abogado litigante percibe e implementa en cada nuevo caso la estrategia legal más adecuada.
• Generalización: Ante la diversidad de variaciones del contexto en el escenario donde se ubica la competencia, el sujeto que la posee sabe responder con resultado también exitoso, e incluso será capaz de afrontar desafíos cada vez mayores, llegando a mayores niveles de competencia.
• Diferenciación: Se refiere a la adecuación o acomodación de la competencia ante situaciones o circunstancias novedosas que aparecen inesperadamente en el escenario práctico donde se da el actuar competente del sujeto. Ante la circunstancia adversa que la bola cambie bruscamente su trayectoria al rozar la red cayendo al otro lado con un bote apagado, el tenista sabe poner en juego en un instante todo un despliegue de recursos físicos y técnicos para recoger la bola antes de dar dos botes en su campo.

Desde luego, la estabilidad del actuar competente no significa que en determinados casos pueda no darse. En casos excepcionales el problema puede aparecer con un nuevo factor que el sujeto no controla suficientemente. En ocasiones, saber diferir u omitir puede ser una “actuación competente”. Igualmente, hay diferentes grados del actuar competente. Como se puede ver la complejidad del constructo competencia es muy alta, y aquí sólo hemos trazado un bosquejo.

¿Qué contenidos de ciencias hay que considerar para llegar a ser científicamente competente?

Del mismo modo que se deben acondicionar los contenidos específicos de ciencias a los distintos niveles educativos del ámbito académico –transposición didáctica–, se debe proceder con las competencias científicas. Ahora bien, la adecuación de éstas a cada nivel educativo dependerá en buena medida de cómo se ponderen en el currículo los criterios disciplinares frente a los ligados al aprendiz, por ejemplo su desarrollo cognitivo y afectivo, sus conocimientos previos, etc. (Jiménez-Aleixandre & Sanmartí, 1997; Marín, 2005). Existen tres escenarios y ámbitos donde se pueden dar competencias científicas y cuyas diferencias sería necesario considerar para realizar esta “transposición didáctica” (Marín, 2012):

• Competencias que se dan en los escenarios donde se construye el conocimiento científico. Son las ligadas a los distintos contextos en los cuales se construye o se utiliza este conocimiento: contexto de descubrimiento ligado a la actividad del científico, contexto de interacción entre ciencia privada y social, contexto de interacción entre ciencia, tecnología y sociedad y contexto de justificación (Marín, 2003a). Estas competencias son el referente básico que habrá que tener en cuenta para diseñar cualquier lista de competencias científicas escolares.
• Competencias previas del alumno. Son aquellas que ha desarrollado el alumno fruto de su interacción con su entorno cotidiano y académico. Es importante considerar y delimitar estas competencias para evitar fomentar competencias que queden lejos del nivel cognitivo del alumno. Desde la perspectiva AcS se ha mostrado que los contenidos que pueden fomentar competencias, sobre todo los procedimentales, no pueden adquirirse sin que exista una estructura cognitiva con un cierto nivel mínimo de desarrollo (Inhelder, Sinclair, & Bovet, 1974; Shayer & Adey, 1984).
• Competencias científicas académicas. Son las que en última instancia se desean fomentar en el aula, y a las que apunta PISA. Estas competencias están relacionadas con la educación tecno-científica del alumno para un mejor desenvolvimiento en la sociedad actual, y con valores personales y sociales; a nivel universitario incluye otras competencias específicas de carácter profesional. (Hernández, 2005).

En general, los estudios sobre competencias enfatizan como relevante la distinción entre los conocimientos procedimentales más generales, por ejemplo el control de variables, y los conocimientos declarativos más específicos relativos a la demanda externa (Pozo & Pérez Echeverría, 2009). Trabajos que han tenido como objeto de atención la adquisición de competencias científicas académicas, como es también el objeto de éste, convergen en admitir que no basta centrarse en la enseñanza de los contenidos específicos de ciencias, es preciso fomentar también aspectos generales de la cognición, principalmente ligados a lo procedimental, al grado de abstracción de los contenidos o a los procesos metacognitivos (Barba & Rubba, 1993; Lavoie, 1993; Lawson, 1993a; Marín, 1999; Mayer, 1986; Niaz, 1989; Pomes Ruiz, 1991; Pozo & Pérez Echeverría, 2009; Pozo & Postigo, 1994; Shayer & Adey, 1984; Yalile Sánchez, 2007). Sin entrar ahora en detalles, se podría afirmar:

• Sobre adquisición de contenidos específicos de enseñanza: no basta con que sean memorizados o comprendidos internamente por el aprendiz, sino que es necesario que sean integrados en los conocimientos previos del alumno y sean dotados de una buena carga procedimental para garantizar su utilización en la resolución de problemas y su transferencia (Marín, 2005; Pozo & Gómez Crespo, 1998), usualmente al futuro entorno profesional. Es preciso ir más allá del conocimiento inerte que supone la adquisición conceptual de un contenido únicamente a través de sus significantes, hacia una enseñanza que entrelace lo conceptual y lo procedimental (Coll, 1992). Por ejemplo, en lo que se refiere a la adquisición de conceptos científicos clasificatorios como la taxonomía biológica, este entrelazamiento permite al estudiante trabajar el aspecto extensional de los conceptos, sus referentes concretos, y el aspecto intensional o la comprensión. Atender a la diversidad de referentes de los conceptos requiere mayor tiempo de aprendizaje. Conviene tener en cuenta que el significado que puede asignar el aprendiz a un determinado concepto no es cuestión de todo o nada sino de grados (Oliva, 1999; Pozo, 1996). De cualquier contenido específico siempre es posible aprender algo más, tanto a nivel declarativo (relación con otros conceptos) como procedimental (vínculos de los conceptos con sus referentes concretos normalmente a través de la acción o con otros conceptos).
• Sobre adquisición de contenidos procedimentales. Además de la enseñanza procedimental específica que se debería desplegar junto con los contenidos específicos académicos o declarativos, sería preciso dedicar tiempo de enseñanza para desarrollar en el sujeto determinados contenidos procedimentales más generales, cuya adquisición le aporte al aprendiz herramientas cognitivas necesarias para reflexionar, controlar y ejecutar mejor su conocimiento (metacognición) (Karmiloff-Smith, 1994; Piaget, 1976; Pozo, 2003), para mejorar sus interacciones con el medio usando procedimientos hipotético-deductivos (Piaget, 1977), para procesar la información de un modo más eficiente (Case, 1983; Pascual-Leone, 1983; Rumelhart & Ortony, 1982). Si enseñar contenidos específicos, en general, es difícil (Pozo et al., 2006), la adquisición de los contenidos procedimentales es aún más y, consecuentemente, las estrategias de enseñanza son más exigentes pues deben de mantenerse coherentemente en plazos de tiempos largos y aplicadas en una diversidad amplia de contenidos específicos (Marín, 2005).

Por las razones dadas anteriormente, se puede afirmar que fomentar competencias científicas en el alumno requiere el despliegue de una enseñanza muy exigente para el docente (Uribe, Quintero, & Rodríguez, 2006) que debe mostrar competencias docentes excepcionales.

Por otro lado, las condiciones de enseñanza para fomentar competencias científicas son semejantes a las que se deben plantear en la enseñanza de los contenidos procedimentales, la resolución de problemas y en los intentos de “aprender a pensar” del alumno, dado que requieren potenciar los mismos constructos mentales o la creación de nuevas estructuras mentales que no posee el alumno (Marín, 2012).

En general, delimitar el término competencia, fijar la lista de competencias científicas o el modo de enseñar éstas, dependerá en buena medida del contexto teórico que se use para conceptualizar el plano donde se modeliza al sujeto, así como su diferenciación con el plano donde se dan las competencias. En efecto, no será lo mismo abordar estos problemas desde la perspectiva del escenario donde se construye el conocimiento de ciencias o desde la perspectiva del sujeto que construye la competencia y, dentro de este punto de vista, si se usa para entender al sujeto un modelo mecanicista u organicista (Marín, 2003b; Mayer, 1986; Pozo, 2003).

Fundamentos ontológicos y epistemológicos de modelos de enseñanza. Contexto teórico

Para que el acto de enseñar se pueda dar, debe estar presente el núcleo bipolar «contenido de ciencias a enseñar – aprendiz de ciencias«, la ausencia de uno de los dos polos impide dicho acto; no así la ausencia de otros factores. Si las posiciones epistemológicas más extremas del empirismo y del racionalismo muestran grandes diferencias entre los conocimientos implicados en la enseñanza de las ciencias, las posiciones más moderadas del constructivismo han dejado entrever importantes semejanzas funcionales (Marín, 2003a). En la enseñanza de la ciencia existen diferentes posiciones que básicamente, atendiendo a sus posiciones ontológicas y epistemológicas frente a los conocimientos de ciencias (contenido a enseñar) y del alumno (aprendiz) se pueden reducir a dos (Marín, 2011):

Modelos de enseñanza AcC.

Es la tendencia más difundida en el ámbito de Didáctica de las Ciencias (DC). En estos modelos se percibe importantes analogías entre los conocimientos de ciencias y los del alumno. Este modo de proceder se ha denominado analogía o metáfora de “el alumno como científico” (AcC) (Claxton, 1994; Driver, 1983; Solomon, 1994; Yang, 1999) lo que ha supuesto un transvase mayoritario de constructos teóricos y mecánicas constructivas en la dirección ciencia – alumno y apenas en la dirección contraria (García, 2006; Piaget & García, 1982).

Un estudio sobre el estado de la investigación en DC pone de manifiesto que solo aproximadamente un tercio de los trabajos AcC se desarrollan comprometidos con fundamentos teóricos tomados de la historia y filosofía de la ciencia (HFC), mientras el resto carece de compromisos o éstos son muy superficiales (Marín, 2012; Marín, 2010).

Los principios ontológicos AcC están enraizados con la afirmación “existen importantes semejanzas en la construcción de los conocimientos de ciencias y del alumno” (Jiménez-Aleixandre, 2000). Esta analogía suele usar constructos propios para describir o interpretar el conocimiento de ciencias como: concepto, cambio conceptual y teoría para describir y conceptualizar propuestas teóricas del AcC en el plano de la enseñanza de ciencias (Marín, 2012), por lo que el modelo de alumno que se maneja, respecto a otros más respetuosos con datos psicológicos, es más racional y lógico, más declarativo y explícito (Pintrich, 1999; Pozo, 2003).

El esfuerzo coordinado de expertos de DC sobre las diferentes temáticas de HFC ha llevado a importantes consensos (Marín, 2011) sobre la visión adecuada para interpretar el conocimiento de ciencias que en síntesis asume afirmaciones, tales como: a) la ciencia se construye en una dinámica de constante confrontación entre construcciones racionales y datos empíricos; b) los datos por estar cargados de teoría no pueden ser decisivos como los percibe el empirismo; c) el valor de la ciencia no es porque sea verdad sino porque es útil o d) la ciencia que se va construyendo depende de los problemas de cada momento histórico. La fortaleza de AcC la toma al fundamentarse en una visión epistemológica de las ciencias adecuada.

Modelos de enseñanza AcS

Bastante menos usual pero también relevante en el ámbito, existe otro modo de argumentar que resalta las diferencias entre el conocimiento de ciencias y el del alumno, para hacer notar que las diferencias son tanto o más acusadas que las analogías, lo que debería ser motivo para revisar los modelos para la enseñanza de las ciencias del AcC (Marín, 2003a; Pozo & Gómez Crespo, 1998; Reif & Larkin, 1991).

En efecto, ahora la unidad básica de la estructura cognitiva es el esquema que se adapta mejor a los datos psicológicos que los constructos concepto o teoría (Marín, 2012). El esquema de conocimiento tiene la doble función de ser acumulador orgánico y regulador adaptativo de las interacciones entre sujeto y medio. La entidad ontológica del esquema se basa en la analogía del conocimiento como órgano vivo, con cualidades adaptativas y autorreguladoras semejantes; aunque sus cualidades cognitivas van más allá de las biológicas al poder construir nuevas estructuras (Piaget, 1978) que explicarían la capacidad humana de asignar significados internamente (Pozo, 2003). Este es el marco del Constructivismo Orgánico (por ejemplo, Marín, 2003b; 2014) y, al modelo de enseñanza basado en la analogía orgánica, se denominará “modelo basado en la analogía del sujeto como constructor de significados” (AcS) dado que es el elemento más diferenciador de los modelos AcC.

Para AcS, el significado es el “sentido”, la “interpretación”, el “entendimiento”, el “saber qué hacer”, la “identificación como algo ya vivido o que se sabe qué es o que ya se tiene” que asigna el sujeto a los significantes o informaciones que le llegan del medio. Para dicha asignación, el sujeto no sólo usa su sistema cognitivo, también el afectivo y biológico (Castilla del Pino, 2000; Marina, 1998).

Un distintivo básico de AcS frente a AcC es la distinción que se establece entre información y conocimiento (Delval, 1997; Pozo, 2003). La información del medio, sea vivencial o simbólica, llega al sujeto carente de significado, por lo que requiere un proceso de asimilación para ser manipulada cognitivamente. Las estructuras cognitivas que permiten dar significado o sentido a la información que llega desde la interacción del sujeto con el medio se van construyendo paulatinamente. Este proceso constructivo se puede describir por procesos de abstracción empírica o reflexiva, asimilación y acomodación, conflictos, resistencias, desequilibrio y reequilibrio de las estructuras cognitivas, dado el desfase natural entre éstas y la información que llega de las interacciones con el medio (Delval, 1997; Piaget, 1978; Pozo, 1989). Por esta razón, hay que distinguir los significados inherentes e internos del sujeto de aquellos otros propios de los conocimientos compartidos y explicitados mediante sistemas simbólicos, como es el caso del conocimiento de ciencias, donde la combinación de símbolos y reglas gramaticales, integrados y organizados en redes conceptuales, facilita la asignación de significados compartidos a los expertos formados que profesan dicho sistema simbólico (Marín, 2003b; Marina, 1998).

Para interpretar el conocimiento del alumno, AcS mantiene una rigurosa actitud constructivista por considerar conocimiento y realidad dos categorías de naturaleza diferente, que no admiten correspondencias entre ambos, como sí lo haría el realismo. Y es que AcS mantiene una visión intermedia entre el realismo y el relativismo, al afirmar que el conocimiento se construye por la interacción entre sujeto y objeto, de modo que tan importante es la experiencia personal (enfatizada por el empirismo) como la actividad racional del sujeto (enfatizada por el racionalismo). Percibe que toda estructura cognitiva tiene una génesis (Delval, 1997) por lo que se aleja del apriorismo que sí admite estructuras innatas.

La visión que posee AcC del aprendizaje y de la organización cognitiva del alumno proviene de las supuestas analogías con el conocimiento de ciencias, esto explica que las propuestas AcC se fundamenten o se teoricen en la mayoría de los casos en HFC y como consecuencia se disponga en DC de una profusa literatura sobre visiones adecuadas (e inadecuadas) del conocimiento de ciencias (Marín, 2011). No ha sucedido lo mismo con la visión cognitiva del estudiante donde ha sido frecuente en los modelos de enseñanza fundamentados en AcC, no pronunciarse o dejar implícito el modelo cognitivo del alumno que se asume en la investigación (Castorina, 1998; Marín, 1999). No es difícil comprobar en la literatura de DC el tratamiento desigual, en cantidad y calidad, de la epistemología de la ciencia y del alumno (Marín, 2012).

Una exposición más amplia de los compromisos ontológicos y epistemológicos subyacentes en AcC y AcS se ha presentado en anteriores publicaciones (Marín, 2003b, 2005,pp 28-37, 2014).

Limitaciones y fortalezas de los modelos de enseñanza de las ciencias para fomentar competencias

Perfilado el marco teórico, ontológico y epistemológico de los modelos de enseñanza AcC y AcS y el tipo de contenidos de ciencias que se deberían enseñar para fomentar competencias, es posible reflexionar y evaluar, en este caso desde un plano teórico, las limitaciones y fortalezas de estos modelos.

Limitaciones y fortalezas para fomentar competencias científicas desde la analogía del “alumno como científico” (AcC).

Al punto de vista AcC le asisten importantes razones de donde toma su fortaleza:

• ¿Cómo no desarrollar una educación científica y unas competencias científicas en el alumno acordes a como se desarrolla el conocimiento de ciencias? (Duit, 1999; Gil et al., 1999). En efecto, cualquier lista de competencias científicas que se propongan para fomentar en el alumno deberá ser coherente con la lista de competencias que se dan en el ámbito donde surge este conocimiento. Para precisar esta lista se podría utilizar recursos tomados de la HFC (Quintanilla, 2009; Vilches, Carrillo, & Fernández, 2009).
• Anteriormente se ha destacado el papel importante que tiene lo procedimental en el fomento de las competencias científicas. Una relevancia semejante se da con los procedimientos que se ponen en juego en la construcción y revisión de los conocimientos de ciencias. En este sentido la perspectiva AcC puede colaborar de forma decisiva señalando cuáles son los procedimientos más relevantes en el proceso constructivo de las ciencias y, dado que dichos procedimientos están muy bien interrelacionados con los contenidos conceptuales también podría aportar otras sugerencias para la enseñanza de las competencias.

Ahora bien, aun siendo necesarias las aportaciones de AcC, son claramente insuficientes para orientar la enseñanza de las competencias científicas; y es que si bien existen semejanzas entre la construcción de conocimiento de ciencias y del alumno, también existen notables diferencias (Marín, 2003a).

Sobre adquisición de contenidos específicos. La perspectiva AcC no tiene recursos suficientes para orientar la enseñanza de los contenidos específicos dado que su énfasis en tomar la HFC como fundamento, le lleva a notables carencias sobre aspectos psicológicos específicos a la construcción individual del conocimiento (Marín, 2011), así por ejemplo no existe ninguna teoría sobre el progreso científico que pueda anticipar o explicar los procesos individuales de abstracción tanto empírica como reflexiva (Piaget, 1978), los procesos de toma de conciencia y redescripción cognitiva de los contenidos procedimentales implícitos (Pozo, 2003), la mecánica de asignación de significados individuales como proceso previo al aprendizaje (Pozo, 1996) o los procesos por los que se enriquecen los esquemas de conocimiento (Piaget, 1978; Vosniadou, 1999).

En definitiva, los problemas de abstracción, asignación de significados, toma de conciencia o redescripción cognitiva pasan «desapercibidos» para la analogía AcC porque son procesos psicológicos exclusivos del conocimiento individual, que no aparecen en los procesos constructivos de ciencias ya que, por ser un conocimiento socialmente compartido, están abocadas a precisar sus significados y procedimientos mediante significantes y organizar sus estructuras conceptuales del modo más racional, consensuado y lógico posible (Pozo, 2003).

Sobre adquisición de contenidos procedimentales. Se ha comprobado que poco más del 20% de los alumnos al término de la secundaria (16 años) desarrolla el pensamiento formal (Shayer & Adey, 1984). Estas habilidades formales son requisito básico para alcanzar un buen número de competencias científicas (Lawson, 1994; Niaz, 1989; Shayer & Adey, 1993). El problema aparece cuando desde la perspectiva AcC se exige al alumno afrontar una y otra vez problemas mediante estrategias hipotético-deductivas donde deben estructurar los problemas con pensamiento proporcional, controlar variables o saber contrastar una de ellas dejando constante el resto. Es previsible el fracaso del alumno si antes no se fomenta el desarrollo formal de su pensamiento.

Una condición básica para fomentar competencias es que las pertinentes actividades procedimentales no estén diseñadas con un nivel de exigencia muy por encima de las limitaciones procedimentales de los alumnos (Marín, 1991). Es importante conocer las capacidades procedimentales de su nivel cognitivo sobre todo si se pretende fomentar sus competencias científicas.

Así, propuestas sobre resolución de problemas o de laboratorio usando directamente procedimientos de la actividad científica (Gil, Martínez-Torregrosa, & Senent, 1988) deberían matizarse y ampliarse estableciendo nuevas condiciones de enseñanza que consideren factores tan significativos como el nivel operacional, la capacidad de la memoria operativa o el estilo cognitivo, entre otros (Niaz, 1989; Roth, 1990; Shayer & Adey, 1993).

Es dudoso que, como se defiende desde el AcC, las mejores condiciones para el aprendizaje sean creadas simulando en clase la actividad constructiva de los científicos (ver Pozo & Gómez Crespo, 1998); las diferencias entre los conocimientos de ciencias y del alumno son notables, ya nos centremos en los escenarios donde se hacen las construcciones cognitivas (Rodrigo, 1997) o en las mecánicas de construcción de ambos conocimientos (Marín, 2003a).

Y es que al abordar el problema de las competencias desde la analogía AcC parece existir cierta indistinción entre fines y medios. Las competencias científicas están al final del camino del proceso constructivo necesario que deberá llevar a cabo el aprendiz, por lo que habría que prestar más atención a este proceso psicológico, como se va a ver con la propuesta AcS.

Limitaciones y fortalezas para fomentar competencias científicas desde la visión del “sujeto como constructor de significados” (AcS).

La teoría que presenta mayor coherencia con la versión constructivista que presenta AcS, es la de Piaget (Delval, 1997; Marín, 2003b) y es la que será tomada de referente para entender los distintos tipos de aprendizajes que llevan al sujeto a tener una actuación competente. Esta teoría muestra algunas debilidades para fomentar competencias:

• En relación a los estadios de desarrollo cognitivo se han encontrado anomalías tales como que en el nivel formal no se llega a estructuras de conjunto, que es posible adelantarlos o que los esquemas operatorios no son tan determinantes en las respuestas del sujeto (Vuyk, 1985). La anomalía más estudiada es el denominado desfase piagetiano, como en general se denomina a toda reacción del sujeto que no puede ser explicada por su nivel operacional. Así, se ha comprobado que el contenido de una tarea es tan determinante como su estructura lógica, de modo que se encuentran diferentes patrones de respuestas de sujetos de un mismo nivel ante tareas con la misma estructura lógica y diferentes contenidos y variables (Coll, 1983; Marín, 1994). Parece ser que la descripción del pensamiento natural en términos de estructuras lógicas es insuficiente o quizás no sea la más adecuada.
• Aunque Piaget consideró la influencia social y le dedicó de hecho varias investigaciones (Delval, 2002), sin embargo, no consideró suficientemente el papel de las interacciones sociales en la construcción de las estructuras cognitivas o en la explicitación de contenidos implícitos (Pozo, 2003). Mientras que el sujeto piagetiano interactúa con un medio lleno de objetos sin más precisión, Vygotsky trata de explicar el desarrollo a través de la influencia exterior apreciando en el medio una diversidad de objetos. Así por ejemplo, las personas mediatizan y fomentan fuertemente las interacciones del sujeto con su medio, muchos objetos son herramientas construidas socialmente para facilitar las interacciones con el medio y existe un tipo especial de objetos -los significantes- que junto a sus significados individuales pero socialmente compartidos, facilitan la adquisición del acervo cultural y la explicitación de las estructuras implícitas del sujeto.

A pesar de estas limitaciones, frente a AcC, muestra importantes ventajas para fomentar competencias:

Sobre adquisición de contenidos específicos. Para que dichos contenidos puedan ser usados por el alumno en el desarrollo de una competencia científica es preciso que sean integrados en sus esquemas de conocimiento. Esta integración será difícil de lograr sólo con una enseñanza de significantes. De la teoría de Piaget se pueden deducir algunas orientaciones didácticas para lograr la integración de los contenidos específicos, lo que necesariamente va a suponer nuevas construcciones cognitivas. Veamos dos de ellas:

• Orientar la enseñanza hacia la elaboración de significados supone provocar nuevas construcciones cognitivas, lo que difícilmente se consigue con una enseñanza de significantes. La información es un mero conjunto de significantes (enlazados con adecuadas reglas gramaticales) que para convertirse en conocimiento requiere, en primer lugar, la asignación de un significado y, por otro, su integración en algún esquema por un doble proceso de asimilación y acomodación (Marín, 2005). Por esta razón, una enseñanza excesivamente polarizada en los significantes es tan rígida e incapaz de transferir lo adquirido ya que sobre todo da lugar al uso de procesos nemotécnicos.
• Crear nuevas estructuras cognitivas requiere la implicación afectiva del alumno para afrontar conflictos y desequilibrios cognitivos creados por actividades donde interacciona en diversidad de situaciones. Los recursos de la teoría de Piaget son especialmente potentes para explicar la creación de estructuras cognitivas a partir de procesos de equilibración, asimilación y acomodación, etc., constructos extrapolados de los organismos vivos al plano de la adquisición del conocimiento (Piaget, 1978).

Sobre adquisición de contenidos procedimentales. Son muchos los trabajos que han mostrado la importancia de los esquemas operatorios para desarrollar capacidades procedimentales en el alumno. Veamos algunas orientaciones didácticas:

• Crear estructuras operatorias supone estrategias de confrontación que provoquen desequilibrios reiterados en una diversidad de contenidos y variaciones de los factores que intervienen en las actividades. El constructo “esquema operacional” central en la teoría de Piaget se percibe muy relevante en las competencias científicas (Lawson, 1993b; Niaz, 1989; Piaget & Inhelder, 1976). Los procesos constructivos de abstracción reflexiva por los que se forman estos esquemas permiten estrategias de enseñanza imposibles en otras teorías que no “perciben” este constructo.
• Tomar conciencia de los contenidos implícitos de un esquema se realiza desde las regulaciones internas del sujeto ante la consecución de un logro y la reflexión sobre los medios usados. Esta explicitación aporta al sujeto más control en su capacidad procedimental, el enriquecimiento del esquema en extensión y la coordinación de éste con otros esquemas. La existencia de contenidos cognitivos implícitos (Piaget, 1976; Reber, 1993; Karmiloff-Smith, 1994; Pozo, 2003) en la mente del sujeto, tan importante para entender las habilidades y competencias, desestima la opción AcC dado que al tener visiones excesivamente explícitas del conocimiento del alumno, carece de recursos para explicar los procesos de explicitación tan importantes tanto en la filogénesis como en la ontogénesis del sujeto (Pozo, 2003).

Reflexiones para fomentar las competencias científicas

La primera conclusión y más importante que parece desprenderse del análisis realizado es que “según cómo se conceptualice teóricamente al aprendiz, así se abordará de un modo u otro los problemas de enseñanza para fomentar las competencias de ciencias”; para ilustrar esta afirmación, se han visto dos modos distintos de afrontar la enseñanza de las ciencias que pretenden fomentar competencias.

Para hacer una aproximación a la noción de competencia, es importante diferenciar con decisión entre el plano de las características biológicas, cognitivas y afectivas del sujeto competente y el plano práctico donde se localiza la demanda específica donde se va a desarrollar la actuación competente, para a continuación precisar que la competencia está en la zona de interacción del interior con el exterior del sujeto. No hay competencia sin sujeto, como tampoco la hay sin resultado externo al sujeto. La competencia suele estar vinculada a valores o reconocimientos sociales.

En concreto, las competencias científicas requieren la enseñanza de dos tipos de contenidos diferentes: específico y general. El primero es difícil puesto que debe quedar integrado en los esquemas de conocimiento previos y para ello es necesario pasar la información del libro de texto o del profesor a conocimiento propio del alumno; el segundo es aún más difícil pues supone la construcción de esquemas de orden superior a los específicos y como menos requieren de largo tiempo y un modo reiterado de interactuar con los materiales cognitivos específicos.

No cabe duda: intentar fomentar competencias científicas es un proceso complejo que se dilata en el tiempo, supone aprendizajes difíciles y resulta costoso llegar a grados de actuar competente satisfactorio. Si además, el intento se lleva a cabo sin mucho sustrato teórico, predominando las tentativas empíricas, los resultados van a quedar aún más cortos que si se afronta el reto con una buena base teórica. Es cierto que la reflexión teórica que se hace aquí apenas contiene datos empíricos o experiencias de aula, pero se nos antoja necesaria para afrontar con mayores garantías de éxito el fomento de competencias.

La entrada A-La formación de competencias científicas desde dos visiones del alumno-2015 se publicó primero en Nicolas Marin.

Marín, N. (2014). La enseñanza de las Ciencias desde la visión del constructivismo orgánico. Enseñanza de Las Ciencias, 32(2), 263–279. Ver artículo original y bibliografía

Resumen: Una visión del significado y su relación con el significante, desde una perspectiva constructivista, permite desarrollar una novedosa propuesta para la enseñanza de las ciencias. Este desarrollo es posible con el apoyo en un modelo de aprendizaje coherente con el constructivismo.

Palabras clave: Enseñanza de las ciencias, constructivismo orgánico, significado y significante, tipos de aprendizaje.

Summary: An overview of signified and its relationship with the significant, from a constructivist perspective, allows to develop a new proposal for teaching science. This development is possible with the support in a learning model consistent with constructivism.

Keywords: Science education, organic constructivism, signified and significant, types of learning.

Introducción

Es curioso constatar en la literatura de Didáctica de las Ciencias Experimentales (DCE), revisando las diferentes propuestas más significativas para mejorar la enseñanza de las ciencias, que no se haya enfatizado con mayor contundencia la distinción entre significado y significante. Esta distinción es importante, por ejemplo, para entender y analizar cómo se transmite el conocimiento del docente al alumno de ciencias, un asunto nada trivial desde una visión constructivista.

También, esta distinción permite comprender o discutir mejor cuestiones tales como que: a) lo escrito en el libro de texto no es más que un cúmulo de significantes sin apenas significado para el alumno, b) lo que llega de la explicación del docente al alumno son meros significantes carentes de significado, c) para muchos conceptos de ciencias “reconstruir su significado” sólo es posible con actividades socialmente compartidas y empíricamente “recontextualizadas”, d) extender o ampliar el significado es una cuestión de grados incluso para el experto de ciencias o e) el alumno no puede operar adecuadamente con significantes de ciencias si previamente no les asigna un significado.

Lo anterior, junto a otras diferenciaciones propias del conocimiento individual, por ejemplo, entre conocimiento implícito y explícito o entre lo lógico y lo psicológico, es lo que se pretende argumentar y justificar en este trabajo desde el marco teórico del constructivismo orgánico. Tras un cambio de perspectiva para la enseñanza de las ciencias, se desarrolla un modelo de enseñanza, denominado de –el alumno como aprendiz-, que considera un conjunto de orientaciones didácticas fundamentadas en detalles epistemológicos y psicológicos sobre los conocimientos de ciencias y del alumno, que si bien muestran analogías, también presentan importantes diferencias (Marín, 2011; Marín, 2003a).

El constructivismo orgánico. Creación de estructuras que asignan significado

El constructivismo es la posición más consensuada para analizar asuntos de conocimiento y es la que se usará como marco para establecer las diferencias entre significante y significado, llevar esta distinción a los conocimientos de ciencias y del alumno y analizar cómo se generan las estructuras del alumno que asignan significado.

Las propuestas didácticas que se mostrarán más adelante se fundamentan en una versión constructivista denominada constructivismo orgánico (CO) que originalmente hinca sus raíces en la teoría de la equilibración piagetiana (por ejemplo, Piaget, 1977, 1978) y por tanto se desmarca de otras opciones constructivistas con compromisos empiristas o mecanicistas. CO experimenta un proceso de ampliación con revisiones actualizadas (Delval, 1997, 2002; Pascual-Leone, 1979, 1983; Pozo, 1989, 2003) y, más recientemente, integrando nuevas formulaciones sobre organización cognitiva y aprendizaje (Aparicio-Serrano y Pozo, 2006; Pecharromán y Pozo, 2008; Pecharromán, Pozo, Mateos y Pérez Echeverría, 2009; Pozo, 1996, 2003; Pozo y Flores, 2007; Pozo, Scheuer, Mateos y Echeverría, 2006; Pozo, Scheuer, Pérez Echeverría, et al., 2006; Rodrigo y Correa, 1999).

Una exposición más extensa del CO se puede encontrar en anteriores publicaciones (Marín, 2003b, 2005, 2010a). Aquí se muestra una versión centrada en dos cuestiones determinantes para la argumentación posterior: a) diferenciación entre significado y significante y b) tipos de aprendizaje relevantes en la enseñanza de las ciencias.

A.     Distinción entre significado y significante. El problema de la asignación de significados.

Las nociones de significante y significado dependerán del marco epistemológico y teórico elegido. Un marco realista puede ver innecesaria la distinción de forma que con la llegada de un significante al sujeto llegaría también su significado. CO percibe que desde el exterior sólo pueden llegar significantes carentes de significado y que éste sólo se puede asignar en el interior del sujeto, por lo que la distinción es fundamental.

Una palabra, un dibujo, la percepción de un objeto, una imagen, un símbolo y, en general, todo aquello que llega a los sentidos del sujeto desde el exterior es significante. El significado es lo que hace sentir o entender al sujeto el significante, lo cual depende de sus vivencias, sentimientos, lecturas, charlas con los demás, conocimientos anteriores y, en general, de la totalidad biológica del sujeto (Castilla del Pino, 2000; Marina, 1998). El significado que el sujeto asigna al significante se hace en su interior, por lo que se afirma que es “un atributo exclusivamente humano” (Marina, 1998).

Piénsese en el proceso para asignar significado cuando se implantó el euro. En un inicio los números carecían de significado y fue poco a poco, con actividades tales como comprar, convertir a la antigua moneda o comparar con el esfuerzo en ganarlo, cuando los números fueron tomando peso, dimensión, sentido, etc., en definitiva las cantidades se van llenando de significado para cada sujeto en función de sus interacciones semióticas y sensomotrices con el medio.

Por el reiterado uso del vínculo significado-significante en las relaciones interpersonales, pareciera que finalmente se hace automático y de ahí, es usual pensar intuitivamente que van adosados uno al otro o que tienen una identidad indisoluble. Desde la posición CO, el significante toma un significado en el interior del sujeto (Delval, 1997; Glasersfeld, 1993). El significado tiene una componente individual, fruto de las peculiaridades de la historia personal de cada cual, pero sobre todo tiene una componente social fruto de la intensa interacción con los demás y la semiótica cultural. La etimología (evolución del significado de las palabras) muestra que en el lenguaje tanto el significado como el vínculo con su significante son arbitrarios y regulados socialmente en una dialéctica construcción en la mente de cada individuo (Marín, 2010a).

Quizá la principal razón por la que el constructivismo insiste en separar interior y exterior del sujeto es porque percibe conocimiento y realidad como entidades o categorías diferentes que no admiten correspondencia, y por tanto, imposible comparar (Pozo, 1989). También por esto se distingue entre realidad externa y construida. Con la primera el sujeto interactúa pero no puede acceder para comparar directamente con su conocimiento. La segunda, ubicada en el interior del sujeto que la construye, es a la que se puede acceder. La realidad construida cambia con el progreso cognitivo (Marín, 2003b). La sensación realista de que el conocimiento representa y se corresponde con la realidad es menos adecuada que considerarlo fruto del proceso de adaptación (Claxton, 1987; Delval, 1997). Lo que capta el sujeto al interactuar con el medio es una interpretación de los órganos sensitivos y cognitivos, no el medio en sí.

La distinción constructivista entre significante y significado corre paralela a la que se hace también entre información y conocimiento. La información es la versión externa del conocimiento en forma de significantes usualmente registrados en un soporte físico (signos, símbolos, significantes verbales, percepciones, sensaciones, acciones, etc.). Esta información para que sea conocimiento requiere de un sujeto que conozca el código, sus reglas gramaticales y disponer de los conocimientos previos necesarios para poder asignarle significado y, finalmente, acomodarla para convertirse en conocimiento. Así pues, lo que circula entre las personas es información y sólo puede convertirse en conocimiento en la mente del sujeto (Delval, 2002; Pozo, 2003).

B.    Tipos de aprendizajes significativos para la enseñanza de las ciencias

La visión orgánica del aprendizaje que maneja CO postula que la construcción cognitiva nueva se crea como una reacción o regulación orgánica ante desequilibrios, perturbaciones o conflictos del sistema cognitivo cuando interactúa con su exterior e interior. Esta visión del aprendizaje se aleja de otras donde se admite cierto grado de correspondencia entre las condiciones externas de enseñanza y lo que se aprende (Delval, 1997, 2002; Marín, 2003b).

La unidad básica de la organización cognitiva es el esquema de conocimiento, con una doble función de ser acumulador orgánico y regulador adaptativo de las interacciones entre sujeto y medio (Piaget, 1978). En un primer nivel y construidos como reacción a los desequilibrios de las interacciones externas, estarían los esquemas específicos sensibles a los contenidos de la interacción natural o social (Marín, 1994). En un nivel de mayor abstracción, construidos desde procesos de reflexión con los materiales cognitivos del primer nivel, estarían ubicados otros esquemas cognitivos de mayor grado de generalidad, entre los que hay que destacar, por su importancia para la enseñanza de las ciencias, los esquemas operatorios (Piaget, 1977a).

Buscando un orden con cierta intención sistemática para la exposición de los distintos tipos de aprendizaje, se diferencian inicialmente dos grupos, según que las interacciones del sujeto se den con su medio externo o interno. Esta distinción se fundamenta en que los primeros son aprendizajes más fáciles de lograr y los procesos constructivos se realizan en el seno de esquemas específicos (Marín, 1994, 1998); mientras los segundos suponen procesos constructivos que requieren una implicación cognitiva y afectiva del sujeto a largo plazo (Karmiloff-Smith y Elsabbagh, 2006; Marchand, 2001; Pascual-Leone, 1983; Pozo, 2007).

Las interacciones externas aportan información a través de una diversidad de significantes. Se distinguen, según la dificultad para crear aprendizaje, dos tipos: interacciones sensomotrices donde los significantes que aporta la experiencia directa en contacto físico con los objetos del medio aporta “datos brutos”, e interacciones semióticas donde el sujeto interactúa con signos y símbolos culturales cuyos significados están socialmente compartidos (Delval, 1997; Marín, 2005, 2010a; Rodrigo, Rodríguez y Marrero, 1993):

• En el primer caso, el proceso constructivo por el que la información externa se convierte en conocimiento que enriquece un esquema específico, se denominará integrar. Primero debe tomar significado adecuado la información externa (asimilación) y después el esquema sufre un proceso de reajuste para integrar el nuevo contenido (acomodación). El proceso de integrar, lejos de ser simple, lineal y acumulativo, es un proceso orgánico más o menos tortuoso que requiere tanteos, ajustes, rectificaciones, ensayo, etc. (Piaget, 1978), lo que conlleva cierto tiempo de implicación afectiva y cognitiva por parte del sujeto.
• En el segundo caso, cuando se conoce el significado de los significantes socialmente compartidos, usualmente palabras, es posible enriquecer el esquema de un modo más sencillo. El significado social tiene mayor capacidad adaptativa al recoger un gran cúmulo de experiencias pasadas, no obstante el sujeto lo adquiere progresivamente en su continua interacción social. Aunque en este caso también se dan los procesos de asimilación y acomodación, la integración no es tan tortuosa como en el caso de significantes brutos frutos de la experiencia directa, ni tan fácil que suponga apropiación directa. La organización conceptual del entramado semiótico cultural, socialmente compartida, facilita el enriquecimiento de significados individuales (Marín, 2010a).

Para entender los procesos constructivos por la interacción del sujeto con el espacio semiótico interpersonal, donde se da la interacción entre lo individual y lo social, CO introduce en la misma zona de interacción un nuevo constructo formado por un sistema simbiótico que aglutina la red semiótica de una sociedad y la comunidad que la profesa y puede asignarle significados (Marín, 2010a). Este sistema se va constituyendo de tal modo que tanto los significantes como los vínculos con los significados se construyen en un espacio socialmente compartido donde la necesidad de comunicación genera un contexto de tensión dialéctica que favorece las regulaciones sociales, por ejemplo: (a) se incrementa los recursos del sistema semiótico compartido (b) se disminuye el margen de tolerancia del significado (diferencia entre su núcleo compartido y la zona más individual (Marina, 1998), (c) se crean nuevos vínculos entre el sistema semiótico y los significados, etc. En pocas palabras, el sistema semiótico-comunidad aglutina lo social y lo individual creando en la mente del sujeto nuevos progresos cognitivos.

En la evolución cognitiva, primero se desarrollan los esquemas por las interacciones sensomotrices. Luego, estos dan soporte cognitivo al juego simbólico del sujeto por el que se inicia un proceso de diferenciación entre significantes y significados que desembocan en la adquisición del lenguaje. A partir de este momento el sujeto enriquece los esquemas desde el acervo cultural (Delval, 2002; Piaget & Inhelder, 1984).

Las interacciones internas suponen procesos de reflexión interior sobre contenidos y procedimientos cognitivos. Las construcciones cognitivas de este procesamiento interior en diferido se suele dar en periodos largos de tiempo. El interés, la motivación o los deseos del sujeto pueden explicar en buena medida la vuelta una y otra vez para retomar el problema, el conflicto o el esfuerzo cognitivo. Estas interacciones pueden terminar en nuevas construcciones tras la intensa implicación cognitiva y afectiva del sujeto. Por procesos internos se perciben al menos tres tipos de construcciones:

• Explicitar. Procesos constructivos ligados a la explicitación de esquemas. Estos inicialmente poseen naturaleza procedimental e implícita. Poco a poco, el sujeto toma cierto grado de conciencia de su existencia llegando a hacerlo representativo usando los signos y símbolos socialmente compartidos (Karmiloff-Smith y Elsabbagh, 2006; Marín, 2010; Piaget, 1976; Pozo et al., 2010).
• Operar. Cuando el objeto de reflexión son las mecánicas de regulación de los esquemas buscando el nuevo equilibrio ante una perturbación o conflicto cognitivo, en un proceso reiterado de largo plazo pueden originar esquemas operatorios (Marín, 2005; Piaget, 1978). Proceso que se denomina abstracción reflexiva (Piaget, 1977b).
• Formalizar. Conlleva procesos de reflexión sobre los contenidos cognitivos cuando éstos se encuentran en formato explícito a través de una semiótica socialmente compartida. Esto hace más fácil la reflexión interior pero también la exterior, por ejemplo, en foros o lecturas. En este contexto el sujeto genera estructuras cognitivas nuevas que permiten dar significado a los conceptos más abstractos de la cultura tales como: empirismo, realismo, constructivismo, etc., (en contexto de la epistemología) o prima de riesgo, inflación, recesión (en contexto de las finanzas) (Pozo, 2003). Estos esquemas formales serían explícitos al sujeto.

La metacognición se entiende como la reflexión consciente sobre objetos y procesos cognitivos (Organista Díaz, 2005) fruto de la constante autorregulación que actúa en todos los niveles de la actividad cognitiva (Flores Ochoa, 2000; Piaget, 1976). Los tres procesos anteriores suponen de un modo u otro metacognición: explicitar -tomar conciencia del esquema- operar -reflexionar sobre las mecánicas de regulación- y formalizar -reflexionar sobre los objetos cognitivos-.

De la fuerte participación del sistema afectivo del alumno en las diferentes mecánicas constructivas habría que resaltar dos que son determinantes para entender mejor las orientaciones didácticas posteriores:

• Integrar (asimilar y acomodar) no es lo mismo que comprender (asimilar sin acomodar). Esto último no supone la retención a largo plazo de lo primero. Ir de comprender a integrar requiere de la implicación afectiva del sujeto para volver de forma reiterada sobre la información externa que pone resistencia y a pesar de los sucesivos conflictos cognitivos que genera.
• Operar requiere la implicación afectiva del alumno para volver de forma reiterada a reflexionar sobre las mecánicas que compensan las perturbaciones cognitivas.

Del repertorio expuesto de construcciones cognitivas se puede deducir y desarrollar una amplia gama de orientaciones didácticas para la enseñanza de las ciencias que se exponen a continuación.

Orientaciones didácticas para la enseñanza de ciencias. Modelo de enseñanza del alumno como aprendiz

A los modelos de enseñanza de las ciencias que se deducen de una visión adecuada de cómo se construye el conocimiento de ciencias se les ha denominado modelos basados en la analogía de “el alumno como científico” -AcC- (Marín, 2011) y contiene propuestas que han sido muy populares, tales como la del cambio conceptual, la de las concepciones alternativas o la de enseñanza por investigación. Ahora que las orientaciones didácticas se deducen de una visión adecuada sobre cómo se construye el conocimiento del alumno (procesos constructivos, integrar, operar, explicitar o formalizar), el modelo que las integra se denominará de “el alumno como aprendiz” (AcA). Orientaciones didácticas importantes que se deducen de los distintos procesos constructivos del aprendiz, que constituye el modelo AcA, son las siguientes:

>>>Poner enseñanza que se deduce de cada tipo de aprendizaje”

A.     Diferenciar y enfatizar el significado frente al significante. El primero, ligado a los esquemas cognitivos, requiere mayor tiempo de aprendizaje.

La distinción entre significado y significante, junto a la mecánica de la asignación de significados, explicaría en general que los alumnos apenas retengan unos pocos contenidos de ciencias de los muchos que se les enseñan y que lo poco retenido apenas puedan aplicarlo en cuestiones prácticas que requieran una solución. Una enseñanza centrada en significantes apenas da oportunidad al alumno para que asigne significados adecuados dado que, en bastantes ocasiones, carece de un sustrato cognitivo de esquemas para que lo haga. Se requiere “algo más” si se pretende que el alumno integre los contenidos académicos.

Para contenidos de ciencias tales como “reciclaje”, “contaminación” o “conservación del agua” donde el alumno puede asignar significados adecuados, aunque muy básicos, es posible tener resultados aceptables con recursos tales como explicaciones, debates y búsqueda de información en internet. Pero no siempre el alumno tiene los esquemas de conocimiento, suficientemente desarrollados, como para dar significado a unos significantes que suele desconocer.

En el contexto de la clase de ciencias, apenas se da tiempo al alumno para llenar de significado a los significantes que en muchos casos sólo se retienen por memorización y los vínculos con situaciones prácticas y concretas son escasos, creándose un conocimiento “plano”, imposibilitado para la transferencia cognitiva (Pozo y Gómez Crespo, 1998). Por el contrario, los significados que usualmente asigna el alumno a conceptos propios del escenario cotidiano, al construirse desde una diversidad de interacciones (físicas, semióticas y vicarias) en periodos de tiempo amplios, poseen una carga procedimental importante para ser aplicados en contextos prácticos.

El conocimiento de ciencias para quien no conoce el código en el que está registrado o es lego en la materia, la información significa bien poco o nada. Los entramados de información de ciencias, es decir, la versión declarativa de ciencias, se convierten en conocimiento gracias a que son profesados, consensuados, gestionados y mantenidos por un colectivo de individuos -comunidad científica- que lo usa para buscar soluciones más eficaces al conjunto amplio de problemas asociados a las teorías (Marín, 2010b).

Entonces ¿cómo percibe el alumno el libro de texto de ciencias? Para responder a esto sólo es posible siguiendo la “traza” de los significantes grabados en documentos pues los significados se perdieron en las mentes de los ilustres científicos. Habría que remontarse unos siglos atrás donde el contexto cognitivo, socioeconómico y problemático del momento, diferente al actual, genera inquietudes entre los científicos y fruto de sus indagaciones llegan a un nuevo conocimiento que dejan escrito a generaciones posteriores. En esta versión declarativa desaparece el contexto problemático, los procesos de la indagación y el conocimiento original de los autores. Después otros expertos de la comunidad se dedican a decantar, filtrar, modificar, formalizar, sintetizar, etc., el conocimiento científico heredado, con lo que van dejando sucesivas versiones declarativas más alejadas aún de la original dado que se van ajustando a nuevos contextos. Finalmente, un experto hace una nueva versión declarativa para consumo escolar que sería el libro de texto de ciencias.

El alumno en su lectura del libro de texto de ciencias, se encuentra con un compendio de significantes sin la contextualización original, sin los procesos de investigación que los originaron y sin los procesos de formalización, síntesis y transposición que dieron lugar a la versión que intenta leer. Además, lejos de la mente experta que pudiera darle significado, carece de semejante estructura cognitiva. Ver así el libro de texto, por los cambios de los significantes, permite entender mejor que el alumno lo perciba en ocasiones como un sinsentido (pensar por momentos en el concepto de inercia), muestre “rareza”, le cueste comprenderlo o le sea casi imposible su vinculación con sus conocimientos cotidianos.

Otra clave importante para entender la adquisición del significado de un concepto de ciencias es distinguir formalmente entre su comprensión y extensión. Todo concepto, y en particular los de ciencias, como producto del pensamiento lógico, se caracteriza por su comprensión (conjunto de caracteres o atributos que lo definen) y extensión (conjunto de objetos o conceptos de orden inferior a los que se refiere). Por ejemplo, dado un conjunto de objetos geométricos, si la comprensión es “objetos con tres lados”, la extensión estará formada por todos y cada uno de los objetos triangulares que hay en el conjunto.

Las mecánicas de aprendizaje de la comprensión y la extensión son diferentes. La primera se identifica con la definición del concepto a través de otros significantes (Marina, 1998). Si como es frecuente que ocurra, el alumno no tiene esquemas para dar significado a los significantes, algo frecuente en los conceptos de ciencias, se verá abocado a memorizarlos pero si los tiene, es posible que una hábil explicación del profesor logre, en breve espacio de tiempo, la comprensión del concepto. Aun así, la comprensión no supone la integración efectiva en algún esquema de conocimiento (Marín, 2005). Ahora bien, aunque el camino es más largo, si se da al aprendiz un tiempo amplio para interactuar con los “objetos” empíricos de la extensión del concepto, podrá ir enriqueciendo el significado por procesos de integración y va a adquirir suficientes procedimientos como para posibilitar su aplicabilidad (Pozo y Pérez Echeverría, 2009).

La interacción del alumno con la extensión de un concepto supone en la práctica de clase el desarrollo de actividades procedimentales dirigidas a ampliar sus significados. Aprender de las actividades procedimentales, elaborar ideas o conceptos de la experiencia o asignar significados adecuados a los datos empíricos, supone procesos cognitivos no lineales que no pueden ser asimilados a una secuencia lógica. En consecuencia, las actividades procedimentales no deben marcar un ritmo preestablecido y lineal, sino más bien un tipo de enseñanza abierta, donde pueda entrar en juego la duda, la rectificación, el ensayo y error o los tanteos tanto empíricos como mentales del sujeto. El diseño de las actividades deben contemplar un margen de actuación del alumno tal que evite restringir en exceso sus respuestas, por ejemplo, que sólo tenga que afirmar o negar y, a la vez, evitar lo contrario, una formulación tan abierta que el alumno no tenga información suficiente para desarrollar la actividad.

Así pues, no basta con memorizar o comprender los contenidos de ciencias; es necesario también integrarlos a los esquemas y dotarlos de una buena carga procedimental para garantizar su transferencia a contextos prácticos (Pozo y Gómez Crespo, 1998). Para ello es preciso que el alumno interactúe con la parte extensional de los conceptos (referentes concretos), creando vínculos sólidos con la comprensión del concepto.

B.    Recontextualizar. Diseñar las actividades con variaciones contextuales y, en cada contexto, realizar variaciones relevantes e irrelevantes de los diferentes factores que intervienen en la actividad.

La orientación didáctica A (“hacer interactuar al alumno con la extensión de los conceptos de ciencias”) se retoma ahora con mayor decisión para profundizar en ella. CO percibe insuficiente que se pueda aprender de una sola experiencia aislada; sólo sería así desde una visión empirista que asuma que el dato empírico es conocimiento (Marín, 2002). La extensión de un concepto se refiere a una diversidad de objetos o situaciones, que si no se pueden abordar en la enseñanza con intención sistemática, sí que habrá que hacerlo con una muestra significativa para que haya aprendizaje.

La recontextualización se refiere al intento de dar significados a los significantes del contenido haciendo que el alumno interactúe con los contextos más prácticos y empíricos de éste, de un modo estructurado, con la intención de obtener información o buscar respuestas a un determinado contexto problemático inicial. Esto permitirá ir llenando de significado el contenido pero también adquirir suficientes recursos procedimentales de modo que el nuevo conocimiento, una vez adquirido, se pueda aplicar a una diversidad de situaciones prácticas (Pozo y Pérez Echeverría, 2009). Esta idea es especialmente relevante si se intenta fomentar competencias. Las estrategias para cubrir la componente práctica y empírica de un contenido de ciencias pueden ser las siguientes:

• Estrategias de variación contextual (Vc). Crear cierta sistemática en las situaciones y objetos que se van a considerar sobre el contenido a enseñar. Los contextos deben ser potencialmente interesantes para el alumno y deben estar formulados a modo de cuestiones o problemas a fin de marcar un sentido a las actividades: su intención será buscar soluciones principalmente mediante el esfuerzo cognitivo del alumno con la ayuda puntual del profesor. Como mínimo habría que considerar dos o tres contextos prácticos por contenido buscando que estos sean diferentes entre sí.
• Estrategias de variación del grado de complejidad o dificultad (Vd). Para cada contexto, hay que diseñar un gradiente de complejidad o dificultad que vaya desde situaciones sencillas donde la interacción entre ellos, se rige por relaciones causales elementales, por ejemplo de contigüidad espacial o temporal (Pozo y Gómez Crespo, 1998) hasta otras más complejas donde la geometría de los objetos, el número de estos y sus interacciones se hacen más complejas. Este gradiente dará más garantías de desarrollo de los esquemas por integración de los nuevos datos.
• Estrategias de variaciones relevantes e irrelevantes (V_r , V_i). Supone una visión dinámica de la interacción del sujeto con los contextos prácticos de cada actividad. La intención es que el alumno perciba regularidades, excepciones, relaciones causa-efecto, irrelevancias, etc. Se denomina “variación relevante” a las modificaciones de un factor de la situación o contexto que produce una alteración relevante o modifica significativamente un resultado. “Variación irrelevante” será por tanto aquella que al experimentarla un determinado factor, no supone ningún tipo de alteración relevante en la situación o en el resultado. Podría parecer que las variaciones irrelevantes carecen de utilidad didáctica, sin embargo, permiten al alumno tomar conciencia de la existencia de factores irrelevantes, incluso, cuando anteriormente los percibiera significativos.

La recontextualización ofrece la oportunidad de desarrollar los esquemas específicos, puesto que al ejercitarse repetidamente permiten generalizarse a la diversidad de contextos y posibilitan pequeños reajustes del esquema para ir acomodando la diversidad de datos. El resultado que se pretende es que el alumno adquiera los contenidos de un modo más flexible, más rico en significados y en recursos procedimentales de aplicación práctica y, por tanto, con mayores posibilidades de ser transferidos a otros contextos. El costo, claro está, es la necesidad de tiempos de aprendizaje mayores para cada contenido.

C.    Crear un contexto de enseñanza expectante y comprometido para fomentar en el alumno nuevas construcciones a través de desequilibrios y reequilibrios.

Si las orientaciones de enseñanza anteriores detallan cómo diseñar las actividades con cierta sistemática inter e intracontextual, ahora se dan nuevas orientaciones para diseñar actividades a fin de aumentar las posibilidades de desequilibrios y reequilibrios cognitivos. Se hace necesario, implicar al alumno cognitiva y afectivamente como único modo de afrontar los desequilibrios con cierta garantía de éxito. Se trata de crear un espacio de tensión dialéctica entre él y las actividades y entre él y los demás, en grupo, con toda la clase y con el profesor. Se trata de crear un contexto de enseñanza expectante, atractivo y comprometido que permita no sólo los conflictos cognitivos resolviendo problemas o compartiendo significados con los demás, sino el tener ganas e interés para afrontarlos en la búsqueda de nuevos reequilibrios cognitivos (Marín, 2005).

Los contenidos académicos deben experimentar las suficientes transformaciones como para que resulten atractivos a los alumnos, solo así sería posible lograr dicha implicación. La actitud del profesor también debe cambiar para que sea más motivadora lejos del rigor académico o de imposiciones en aras al supuesto valor intrínseco de los contenidos.

Obsérvese que no se dará desequilibrio en el alumno si: a) el sujeto no quiere entrar en el juego de la asimilación y acomodación de lo nuevo por indolencia, desmotivación, falta de interés, etc., b) producido éste, el sujeto vuelve a su anterior equilibrio rechazando o negando la perturbación (predominio de su esquema por encima de otras evidencias), c) lo que se propone como elemento de perturbación es para él algo irrelevante, d) el dato es tan novedoso que es imposible su asimilación a un esquema.

Si se consigue la perturbación, conflicto cognitivo o desequilibrio, la posibilidad de que la experiencia se convierta en integración dependerá de que el nuevo dato resulte más o menos familiar para alguno de sus esquemas o esté interesado o motivado para adquirirlo.

Para ayudar al alumno en la reequilibración, se requiere diseñar actividades encaminadas a invitarlo para reflexionar en determinadas direcciones donde puede estar la solución, ya que la reequilibración al ser un proceso interno al sujeto requiere un tiempo de reflexión para reajustar sus esquemas iniciales, con el fin de incorporar los nuevos conocimientos (acomodación). En ningún caso se darían soluciones o información significativa al comienzo, pues inhibiría sus esfuerzos cognitivos y por tanto las posibles reconstrucciones cognoscitivas necesarias para llegar a la reequilibración. Este es el fundamento principal de la enseñanza por descubrimiento dirigido basado en la teoría de la equilibración de Piaget (1978).

El control del docente para crear perturbaciones y reequilibrios es bastante menor que si sólo se pretende que el alumno memorice o comprenda, pudiendo establecer condiciones de enseñanza “precisas” que posibiliten un desequilibrio. Por otra parte, es importante cuidar las condiciones afectivas para que el alumno entre con interés y ganas al desarrollo de las actividades.

Algunas sugerencias para diseñar actividades que aumenten la posibilidad de lograr conflictos cognitivos son:

• Crear una situación inicial y solicitar a los alumnos que expliquen o expresen manipulativamente cómo sería posible lograr unos objetivos u otros.
• Plantear un problema y buscar una solución a través de una pequeña investigación. Habría una versión manipulativa de este diseño donde el problema se plantea en un contexto material y para encontrar la respuesta se deben manipular objetos.
• Hacer previsiones a partir de una situación inicial, y después de la experiencia, solicitar explicaciones al alumno al confrontar sus previsiones iniciales con los resultados de la experiencia.

Piénsese en las características de una adivinanza: atractiva, sugerente y todos quieren dar con la solución. Así se debe diseñar la actividad que pretenda implicar cognitiva y afectivamente al alumno. Mayor implicación cognitiva se logra en el alumno si las actividades se desarrollan en contextos sociales donde se dan interacciones intragrupales e intergrupales y en todo momento se solicita que se vayan explicitando los progresos.

D.    Resignificar. Fomentar los procesos de reflexión en un ambiente de compromiso, dedicación e intensa interacción semiótica en el aula

Las nuevas construcciones por reflexión, como en ocasiones anteriores, requieren de la implicación cognitiva y afectiva del alumno a fin de insistir sobre el problema planteado, el conflicto y el esfuerzo cognitivo, incluso cuando los resultados esperados no son inmediatos. Si integrar una información nueva en un esquema requiere una dedicación importante en tiempo de enseñanza, mayor aún será para las construcciones por procesos de reflexión. Por suerte, se puede usar intencionadamente e intensivamente la interacción semiótica de clase para facilitar los procesos de reflexión, estrategia complementaria a la “recontextuar” (más centrada en las interacciones sensomotrices) que se llamará “resignificar” (más centrada en las interacciones semióticas).

Los periodos de enseñanza para que se den las nuevas construcciones por reflexión son largos. En estos se precisa que el docente, con un actuar en clase coherente con los procesos constructivos por reflexión, desarrolle un plan de actividades que se aplica una y otra vez para la diversidad de contenidos y para ello será necesario que dichas actividades resulten atractivas para el alumno y mejor que sea por motivos endógenos (interés por el tema) que exógenos (necesidad de aprobar). Se considerarán las siguientes orientaciones didácticas:

• Para favorecer la toma de conciencia autónoma se pueden diseñar actividades que soliciten la consecución de un objetivo y donde se puedan percibir los resultados de las acciones o toma de decisión del alumno. La actividad es mejor que sea manipulativa, y si es intelectiva, la toma de decisiones debe concretarse, registrando o explicando a los demás, para que se pueda ver su resultado. Para potenciar la toma de conciencia, la actividad se hace en grupo, siendo objeto de reflexión en un primer momento el vínculo acción-resultado para después reflexionar sobre los medios entre la acción y los resultados.
• El aula es un espacio que posibilita una intensa interacción social, por eso es un lugar óptimo para explicitar los contenidos implícitos del alumno, donde interaccionando con materiales adecuados, con compañeros de su grupo de trabajo o en debates de clase, pueda ir poniendo palabras adecuadas a dichos contenidos, lo cual puede conllevar en primer lugar una necesaria toma de conciencia. Fomentar el uso de la argumentación razonada (Driver, Osborne y Newton, 2000; Jiménez Aleixandre y Díaz de Bustamante, 2003; Sardá y Sanmartí, 2000) para defender los diferentes puntos de vista o aquellos otros inventados oportunamente por el profesor, sería otro modo efectivo de lograr la necesaria implicación del alumno, no sólo para afrontar con decisión los momentos de conflicto cognitivo sino también para animar la explicitación de las ideas del alumno. Tras las actividades propias de la toma de conciencia autónoma, una vez establecidos los consensos intragrupales, se puede abrir un debate intergrupal más amplio, en colaboración con el profesor, donde se defiendan los diferentes puntos de vista con argumentos o evidencias que permitan ir explicitando con recursos semióticos compartidos los contenidos implícitos individuales a la vez que se enriquecen con el aporte de nuevos significados. Las interacciones entre iguales contienen un importante potencial para el aprendizaje (Carugati & Mugny, 1988).
• Para fomentar las construcciones operatorias se perciben dos líneas de orientaciones: la primera ya comentada, sugiriendo estrategias de variación relevante e irrelevante, donde la reflexión constante sobre los incrementos y decrementos de las variables o factores que intervienen en la situación, “obliga” al alumno a ir estructurando operatoriamente dichas variables, y la segunda, mediante estrategias de confrontación y conflicto cognitivo para que, aplicadas a una diversidad de contenidos de ciencias, el alumno pueda reflexionar sobre las mecánicas de compensación y reequilibración y, de este modo, desde las regularidades que pueda entrever, una y otra vez, pueda construir la operatoria subyacente (Inhelder y Piaget, 1972). Esta reflexión se favorece en el entorno social de clase que posiblemente permitan acelerar las construcciones operacionales, las cuales han mostrado ser muy importantes para el aprendizaje de contenidos de ciencias (Lawson, 1993; Niaz, 1991; Shayer y Adey, 1993). Piénsese que detrás de muchos razonamientos del alumno, de sus habilidades hipotético-deductivas, de su capacidad de argumentar y, en general, de sus capacidades procedimentales, están sus operaciones mentales (Inhelder, Sinclair, & Bovet, 1974; Lawson, 1994; Niaz, 1991; Shayer & Adey, 1993).
• Para fomentar procesos que se han denominado formalizar, hay que tener en cuenta que son reflexiones sobre contenidos cognitivos explícitos y conscientes. Para fomentar procesos de formalización se precisan actividades intra e intergrupales donde los objetos de interacción son materiales semióticos específicos del conocimiento matemático, filosófico, epistemológico, etc., y se combine periodos largos de reflexión interior con interacciones externas semióticas en debates, lecturas, o elaboraciones escritas. Ahora bien, si no hay un contexto cognitivo básico, creado desde referentes empíricos o prácticos, que permita dar significado adecuado a los significantes de dichos entramados semióticos, el avance estaría lleno de parcelas sin sentido.

En resumen, las orientaciones didácticas expuestas permiten desarrollar una enseñanza procedimental sobre los contenidos específicos de ciencias donde las adquisiciones por integración favorecen la transferencia cognitiva. A la vez, permiten desarrollar en el alumno capacidades procedimentales que actúan como herramientas cognitivas necesarias para reflexionar, controlar y ejecutar mejor su conocimiento (Karmiloff-Smith, 1994; Marina, 2012; Piaget, 1976; Pozo, 2003), para mejorar sus interacciones con el medio usando mecánicas hipotético-deductivas (Inhelder y Piaget, 1972) o para procesar la información de un modo más eficiente (Case, 1983; Pascual-Leone, 1983; Rumelhart y Ortony, 1982). Si enseñar contenidos específicos, en general, es difícil, la adquisición de los contenidos procedimentales es aún más y, consecuentemente, las estrategias de enseñanza son más exigentes pues deben de mantenerse coherentemente en plazos de tiempos largos aplicadas en una diversidad amplia de contenidos y contextos específicos (Marín, 2005).

Síntesis y conclusiones

El esquema 1 recoge la estrategia general de la propuesta AcA que se ha desarrollado:

El esquema parte de la imposibilidad, en general, de transferir el contenido objeto de enseñanza (CoE) al alumno usando únicamente la vía de los significantes: es necesario crear un sustrato básico de esquemas que puedan ir dando significado al material semiótico de ciencias. Las orientaciones didácticas A, B, C y D, muestran dos líneas maestras que pretenden integrar el contenido de ciencias a enseñar en los esquemas del aprendiz:

• Recontextualizar el contenido de ciencias con contextos prácticos que permita al alumno darle sentido adecuado a la vez que enriquece sus esquemas con las nuevas experiencias. Las orientaciones didácticas basadas en las mecánicas de conflicto cognitivo y reequilibración son las más indicadas para esta fase.
• Resignificar. En un primer momento se trataría de compartir significados al realizar la recontextualización en grupos de trabajo (intragrupo) y buscar consensos a través de debates entre grupos (intergrupo). Después se primaría la interacción semiótica con libros, profesor e internet. Las orientaciones didácticas basadas en las mecánicas constructivas por reflexión (explicitar, operar y formalizar) serían más adecuadas de aplicar en esta fase.

Se trata de ir creando nuevas construcciones cognitivas para que el substrato de esquemas de conocimiento vaya enriqueciéndose hasta el punto de que el alumno adquiera la capacidad de asignar significados adecuados a la versión declarativa de ciencias.

El docente tiene la tarea de diseñar los procesos de enseñanza anteriores y participar como organizador y dinamizador de las actividades a la vez que va asistiendo los debates con su opinión y planteando cuestiones y dudas que invitan a los alumnos a reflexionar e ir explicitando sus ideas.

En general, las primeras actividades deben invitar al esfuerzo cognitivo del aprendiz ante las cuestiones problemáticas planteadas al inicio y sólo en las últimas será donde se aporte información significativa para dar soluciones, es decir, la secuencia básica de la enseñanza por descubrimiento dirigido (Marín, 2005).

Los modelos AcC se fundamentan en el supuesto paralelismo entre el conocimiento de ciencia y del alumno, lo que da “legitimidad” a fundamentar sus orientaciones didácticas en algún aspecto o teorización de la construcción del conocimiento de ciencias. Sin embargo, junto a ciertos paralelismos entre ambos conocimientos también existen notables diferencias (Marín, 2003a). Por esta razón, las orientaciones didácticas del modelo AcA presentan novedades en relación al modelo AcC principalmente donde los procesos cognitivos del conocimiento individual son distintos a los de ciencias, como puede ser la asignación de significados, el desarrollo de los esquemas cognitivos, los procesos de equilibración del conflicto cognitivo o los procesos de reflexión; por ejemplo:

• La orientación didáctica A se ocupa de extraer consecuencias didácticas atendiendo y centrando la atención en la construcción de los significados en el alumno. A sería bien distinta si se deduce de la asignación de significados en el contexto de ciencias, ya que al ser un conocimiento socialmente compartido, requiere ser lo más explícita posible en un formato de red conceptual. De este modo se facilita al científico la asignación del significado a un concepto por su posición en la red y sus relaciones en dicho entramado con otros conceptos.
• La orientación didáctica B centra la atención en el constructo “esquema de conocimiento” como la entidad capaz de asignar significados y convertir en conocimiento los contenidos de ciencias. La enseñanza dirige sus esfuerzos a enriquecer los esquemas por procesos de integración y abre un espacio al uso de estrategias de variación contextual, del grado de complejidad y de factores relevantes e irrelevantes para diseñar actividades y una interacción alumno-actividad basada en procesos tentativos característicos del aprendizaje individual que muestran poca o ninguna semejanza con los procedimientos propios de la metodología científica.
• La orientación didáctica C ofrece una visión de la enseñanza de las ciencias diseñando estrategias de confrontación y conflicto cognitivo para que el alumno realice esfuerzos de reequilibración algo que pudiera parecer semejante a lo que propone el “cambio conceptual” pero en realidad es bien distinto pues mientras éste último propone una sustitución cognitiva imposible y estrategias para debilitar ideas previas, C busca proceso de asimilación y acomodación, la extensión asimiladora del esquema o procesos de diferenciación para originar nuevos esquemas (Marín, 2011; Marín, 1999).
• La orientación didáctica D al fundamentarse en procesos tales como la toma de conciencia, la abstracción reflexiva o la formalización semiótica tan específicos del conocimiento individual, no tienen uso en las diferentes teorizaciones sobre la construcción del conocimiento de ciencias, y esto es así porque las construcciones cognitivas del experto individual no quedan registradas en los escritos históricos, tan solo los hechos y descubrimiento significativos tamizados por la comunidad y es que lo psicológico no existe en la epistemología de la ciencia (Chalmers, 1984).

Se puede consultar más exhaustivamente otras ventajas del modelo AcA respecto a propuestas alternativas para la enseñanza de las ciencias ya publicadas en anteriores trabajos:

• Revisión de los supuestos epistemológicos de los modelos del alumno como científico (AcC) sobre los conocimientos de ciencias y del alumno para descubrir que las deficiencias de éstos sobre asuntos ligados al aprendizaje pueden ser superados por AcA (Marín, 2011).
• Cualidades de la visión orgánica del aprendizaje y de la enseñanza de ciencias frente a propuestas del cambio conceptual fundamentado en la psicología cognitiva (Marín, 2011).
• Valoración del potencial de CO, asumiendo procesos constructivos de aprendizaje social, frente a otras propuestas usuales de la enseñanza de las ciencias (Marín, 2010a).

La entrada A-Enseñanza de las ciencias desde el punto de vista del constructivismo orgánico-2014 se publicó primero en Nicolas Marin.

Uribe, C., y Marín, N. (2012). Niveles cognitivos en la actuación competente. En A. Claret y C. Uribe (Eds.), La formación de educadores en ciencias en el contexto de la investigación en el aula (Asociación Colombiana para la Investigación en Educación en Ciencias y Tecnología EDUCyT., pp. 179–205). Segundo Congreso Nacional de Investigación en Educación en Ciencias y Tecnología Santiago de Cali 21 a 25 de junio de 2010. Ver artículo original y bibliografía.

Resumen

En este trabajo se hace una revisión de las listas de competencias científicas en la literatura, apreciándose que prima el criterio epistemológico al precisar las categorías de la lista. Igualmente, se proponen criterios psicoevolutivos para confeccionar dichas listas fundamentados en un modelo cognitivo del sujeto. Así se establece una taxonomía por niveles según el grado de exigencia cognitiva de las competencias y de las actividades didácticas dirigidas a la formación de competencias científicas, que resulta útil para evaluar la adecuación de las actividades al nivel cognitivo del alumno y de las listas de competencias científicas establecidas en las propuestas curriculares.

Palabras clave

Competencias científicas, desarrollo cognitivo, currículos innovadores

Introducción

En las últimas décadas, las políticas educativas en un buen número de países han girado en torno al concepto de formación con base en competencias, en el marco de la reflexión de cómo mejorar la calidad de la educación (Tobón, 2006a, 2006b). Se busca con ello superar las metodologías didácticas orientadas a la acumulación y repetición mecánica de información, para privilegiar el saber hacer y la resolución de problemas con sentido para los estudiantes. Estas políticas han sido impulsadas por una preocupación por relacionar más directamente la educación con el desarrollo social, cultural y económico, promoviendo la empleabilidad de las personas en la sociedad del conocimiento (Barrantes, 2002).

Sin embargo, la implementación del currículo por competencias en la vida cotidiana de las aulas ha sido muy débil (Vasco, 2006). Una de las razones de más peso es la dificultad para los docentes de traducir por sí mismos en acciones efectivas en su práctica cotidiana el propósito de formar en competencias (Uribe, Quintero, y Rodríguez, 2006). El candente debate político y científico en torno a esta noción ha producido una floreciente literatura, que atestigua la importancia del tema y a la vez su dificultad (Bacarat y Graziano, 2004; Bogoya, 2000; Bustamante, 2003, 2004; Gimeno, 2009; Gómez, 2002; Maldonado, 2006). Así pues, para poder consolidar el paso desde la retórica sobre la importancia de fomentar las competencias en la educación a la transformación efectiva de ésta en esa dirección se requiere una clarificación previa del complejo de cuestiones alrededor del tema.

En un artículo anterior (Marín y Uribe, 2015) hemos propuesto una aclaración, tanto con respecto a las competencias en general como a las competencias científicas en particular. La competencia designa el actuar exitoso, adecuado o reconocido en un determinado dominio socialmente valorado de la actividad humana. No se considera una característica o atributo interno al sujeto, pues la actuación surge en la interacción del sujeto con su medio. Se actúa de manera más o menos competente, según el ajuste entre las características cognitivas, afectivas y físicas del sujeto con las demandas situacionales y los recursos que provee el medio. Las competencias científicas (cc) serán pues las competencias específicas y características demostradas por los expertos cuando construyen conocimientos de ciencias.

Pero la transformación en curso de la sociedad y de los factores de producción económica, obrada por las tecnologías basadas en las ciencias naturales, requiere que también la mayor parte de la población desarrolle un cierto nivel de competencias científicas (Reich, 1992). Pues de otra manera se comprometen las oportunidades de las personas para ser productivas en la sociedad tecnocientífica, y conformarse con oficios rutinarios. Por ello cada vez se reconoce más la insuficiencia de los currículos de ciencias en los niveles educativos básico y medio centrados en la transmisión del producto de la actividad científica como un conocimiento ya hecho (European Commission, 2007; OECD, 2009; Rychen y Salganik, 2003). De hecho, la formación en competencias científicas, con nombres como inquiry teaching, ha presidido los numerosos esfuerzos dirigidos al mejoramiento del currículo en el mundo anglosajón desde la era post-Sputnik hasta el presente (Anderson, 2007; Minner, Levy y Century, 2010). A lo largo de este medio siglo de persistentes intentos para implementar este enfoque curricular y de debates sobre su pertinencia o eficacia, la idea se ha propagado con creciente fuerza al resto del mundo (AbdEl-Khalick et al., 2004).

Cada día el tema está tomando mayor relevancia, como lo demuestran las evaluaciones internacionales de gran envergadura como PISA, cuyo objetivo es la competencia científica, definida de manera amplia (OECD, 2009), y por las últimas reformas curriculares en muchos países, que enfatizan cada vez, de manera más explícita, el desarrollo de competencias. Así se aprecia en los National Science Education Standards, el referente consensuado por las comunidades académicas de ese país que define lo que debería entenderse por una educación de calidad en los Estados Unidos (National Research Council, 1996). Otros países han precedido o seguido a Estados Unidos en la definición de marcos curriculares para la educación en ciencias, estructurados en función de la formación en competencias científicas (BOE, 2006; Ministerio de Educación Nacional, 2004; School Curriculum and Assessment Authority, 1994).

El escenario académico idealmente debería ser el espacio donde los estudiantes construyan sus conocimientos científicos y se preparen para participar como ciudadanos responsables, capaces y dispuestos a afrontar problemas complejos relacionados con los usos sociales de la ciencia. Para que esta aspiración se haga una realidad, es preciso caracterizar con precisión las competencias científicas que están al alcance de los estudiantes según las diversas edades, y definir una escala de progresión a lo largo de las etapas de la escolaridad. Por ello en los estándares curriculares de los sistemas educativos que especifican las competencias deseables por grupos de grados como el norteamericano y el colombiano, se aumenta el número y la complejidad de las competencias propuestas para los grados más avanzados.

El objetivo del presente trabajo es establecer criterios psicoevolutivos para evaluar la adecuación de esa progresión al nivel cognitivo de los estudiantes, mediante una taxonomía del nivel de exigencia cognitiva de las actividades dirigidas a la formación de competencias científicas.

El artículo está estructurado en cuatro partes. La primera revisa algunas de las propuestas de competencias científicas para el aula de ciencias publicadas desde los años sesenta, aunque con otros nombres. Posteriormente se presenta el fundamento teórico de los criterios y de la taxonomía propuesta. El tercer apartado expone la taxonomía en sí. Por último, se elabora la posible utilidad didáctica del modelo propuesto.

Antecedentes: ¿Cuáles son las competencias científicas consideradas deseables en los currículos innovadores en ciencias?

A lo largo del medio siglo de desarrollo curricular, principalmente en el mundo anglosajón, enfocado hacia la indagación en el aula se han confeccionado una gran cantidad de elencos, repertorios o listas de “habilidades científicas” (scientific skills) o de “procesos científicos” (science process), como objetivos educativos prioritarios a conseguir. Estos listados pueden ser considerados como listados de competencias científicas aunque no se designen como tales. Una revisión detallada de estos listados muestra la convergencia hacia una especie de esquema prototípico, casi estereotipado, con pequeñas variaciones según el propósito perseguido por los autores (Uribe, 2000). En ese trabajo se compararon y analizaron trece listas de esta naturaleza, contenidas en los trabajos que se especifican en la Tabla 1 (pag 193-198 del pdf).

La Tabla 2 muestra el resultado del análisis. La primera columna presenta las categorías analíticas con las cuales fueron clasificados todos los ítemes estudiados, categorías tomadas de las “habilidades prácticas” listadas en Lock (1989) con excepción de las dos últimas (teorizar y aplicar). Se aprecia claramente el paralelismo entre las habilidades y procesos de la ciencia, o clases de habilidades en los casos en que la lista se desarrolla con un mayor nivel de detalle o en otras palabras su equivalencia sustancial. Las listas de competencias científicas que se encuentran en la literatura más reciente en su mayor parte mantienen básicamente el esquema de la Tabla 2 (Chinn y Malhotra, 2002; Wilson, Taylor, Kowalski, y Carlson, 2010; Zimmerman, 2005), aunque algunos trabajos dirigidos al nivel universitario analizan con mayor detalle las competencias específicas en disciplinas particulares (Etkina, Karelina, y Ruibal-Villasenor, 2008).

Las conclusiones pertinentes para el objetivo del trabajo obtenidas del análisis son las siguientes:

• Los criterios en los que se fundamentan los listados de competencias científicas son primordialmente de carácter epistemológico. Es decir, los listados referidos, en últimas especifican procedimientos típicamente componentes de la actividad científica. Son pues una especie de topografía de las prácticas sociales de producción del conocimiento. En consecuencia, los ítemes que conforman las listas no se pueden sin más trasponer al plano mental, para considerarlas como habilidades cognitivas a desarrollar en el estudiante, a modo de componentes estructurales de su equipamiento mental. Sería como confundir el diagrama de los procesos sociales que estructuran la dinámica científica con la topografía de las capacidades mentales que hacen posible participar productivamente en esa dinámica. Pero es ésta precisamente la que necesitamos para elaborar criterios psicológicos que permitan diseñar actividades didácticas con el propósito de desarrollar esas capacidades.
• La imagen de las prácticas científicas que reflejan los listados de la Tabla 2 ha sido calificada como empirista (Hodson, 1996; Millar y Driver, 1987). Una de las críticas más perspicaces planteadas por estos autores es que no tiene sentido definir competencias científicas exentas de contenidos e independientes de la situación problemática. En efecto, las prácticas de laboratorio a las que se refieren algunos de los trabajos señalados en la Tabla 1 plantean problemas en cuya solución no intervienen significativamente los contenidos específicos de las asignaturas (por ejemplo Archenhold et al., 1988; Lock, 1989; Toh y Woolnough, 1994)
• Se esquematiza y asimila el proceder de los investigadores como una sucesión lineal y rígida de etapas, que comienza en la observación, sigue con la experimentación –reducida esencialmente al control de variables–, y culmina en la verificación o refutación de hipótesis acerca de cierta relación entre las variables medidas. Esta sucesión evoca fuertemente la noción de “método científico”, como guía algorítmica de la producción de conocimiento científico. Son conocidas las críticas filosóficas a esta noción (Fernández, Gil, Carrascosa, Cachapuz, y Praia, 2002). Algunos estudios empíricos van más allá mostrando lo problemático desde el punto de vista formativo de las actividades de investigación escolar diseñadas para fomentar las competencias científicas concebidas de esa manera artificial (Tang, Coffey, Elby, y Levin, 2010). Estos autores mostraron mediante análisis del discurso, que dirigir la atención de los estudiantes sobre los elementos del método científico (por ejemplo, el uso de la palabra “variable” de una manera formalista) inhibía el razonamiento autónomo que los estudiantes habían emprendido al abordar la situación problemática.

Ahora bien, ¿hay alguna alternativa a la definición de las competencias científicas tomando como base el análisis de las prácticas científicas, con su inherente esquematización y olvido del sujeto? Nuestra propuesta parte de reconceptualizar la noción de competencia como indicamos al comienzo del artículo, tomándola como la actuación apropiada a las demandas de la situación en que se encuentra el agente, y no tanto una cualidad estable (Marín y Uribe, 2015). En esta visión interactiva y situacional de las competencias no cabría definir un listado predeterminado de competencias independientemente de las demandas situacionales. Por decirlo así, habría tantas competencias como situaciones demandantes, lo que multiplicaría su número hasta el infinito. Pero sí es posible establecer criterios psicológicos para clasificar las situaciones según el tipo de demanda cognitiva, en un intento de disponer de herramientas didácticas para desarrollar el pensamiento científico.

La taxonomía de niveles de actuación competente que proponemos en este trabajo es una herramienta de esta naturaleza, construida a partir de un modelo cognitivo del sujeto que especifique las diferentes estructuras mentales que originan el actuar competente, con suficiente detalle psicológico para diseñar tareas que contribuyan a enriquecer tales constructos, y así fomentar las competencias, o dicho de manera más precisa, las actuaciones competentes.

Fundamentos de la taxonomía propuesta

En un trabajo anterior (Marín y Uribe, 2015) se analizan tres visiones sobre la cognición del estudiante que con frecuencia son usadas para interpretar su pensamiento: el estudiante como científico (AcC), el estudiante como procesador simbólico de información (ApS) y el estudiante como constructor de significados (AcS). Se mostró que esta última opción ofrece el modelo de sujeto más adecuado para afrontar el problema de las competencias. Para no extendernos en exceso, se alude aquí a dos trabajos anteriores (Marín, 2003, pp- 45-50, 2005, pp.28-37) donde se puede apreciar el marco teórico del AcS y que se muestra de forma sintética en la Tabla 3. Para una mejor comprensión del marco AcS, se muestra en la columna izquierda posiciones para entender el conocimiento del sujeto que son consideradas poco adecuadas y, en la columna derecha, las adecuadas y que conformarían el marco AcS que es denominado constructivismo orgánico.

En general, los estudios que han abordado el problema de la adquisición de competencias científicas en el alumnado convergen en admitir que no basta centrarse en la enseñanza de los contenidos específicos de ciencias, sino que es preciso fomentar también aspectos generales de la cognición (Barba y Rubba, 1993; Lawson, 1993; Marín y Benarroch, 2001; Niaz, 1989; Shayer y Adey, 1984; Yalile Sánchez, 2007). En la visión AcS esta distinción se concreta en los constructos “esquemas específicos dependientes del contenido” (Ee) que proceden por abstracción empírica de las interacciones del sujeto con su medio y los “esquemas operatorios” (Eo) que son construidos por procesos de abstracción reflexiva (Marín, 1994a).

En el contexto teórico del AcS es posible crear una taxonomía para estructurar tareas que forman competencias científicas (o dicho brevemente, para clasificar competencias científicas). La característica principal de este instrumento es su carácter jerárquico, puesto que la evolución cognitiva del sujeto pasa por una serie de niveles cognitivos (Piaget, 1977). También es cierto que estos niveles no dependen exclusivamente de las capacidades operacionales del sujeto (ver por ejemplo Inhelder y Piaget, 1972), sino también de los esquemas específicos que se posean en cada momento (Marín, 1994a).

La competencia científica (CC) se da ante un cierto tipo de demandas cognitivas que son las específicas y características de las prácticas científicas. Aunque son muy variadas las demandas de este tipo, cabría agruparlas en primera aproximación en los grandes subtipos definidos en la Tabla 2. Se podría pensar que dichas categorías describen las capacidades cognitivas del experto de ciencias cuando en realidad son reconstrucciones epistemológicas de las manifestaciones cognitivas y observables de la actividad del científico, es decir, ha existido cierta indiferenciación entre lo epistemológico y lo psicológico.

Al abordar el problema de las competencias basado en un modelo cognitivo sensible a los datos psicológicos, se pretende marcar la diferencia necesaria que debe existir entre lo lógico y lo psicológico y, a la vez, descender a detalles que puede aportar esto último. En efecto, el modelo que se va a manejar para que aflore una cc es el siguiente: en un primer momento el sujeto genera en la memoria operativa (Mo) una representación R(d) de la demanda específica d que le llega del exterior, usando algunos de sus esquemas específicos y operatorios, aquellos que son más adecuados para resolver R(d). Será pues la combinación en Mo de los recursos cognitivos del sujeto, entre los cuales destacamos los esquemas Ee y Eo, con R(d), de donde surgirá la competencia cc (Case, 1983; Pascual-Leone, 1983). Todo ello cabría expresarlo en la siguiente fórmula:

Cc = f(Eo + Ee + R(d)

Obsérvese que el único elemento de la fórmula que sería externo al sujeto es cc pues Eo, Ee y R(d) son internos. Con ello también se quiere indicar que las competencias más que coincidir con las características cognitivas del sujeto son las manifestaciones externas de éstas ante la demanda de un contexto práctico.

Propuesta de una taxonomía de los niveles de la actuación competente

Usando el modelo Cc = f(Eo + Ee + R(d)) ha sido posible crear cuatro niveles de exigencia cognitiva creciente. La cuestión clave para definir cada nivel ha sido la siguiente: ante la demanda externa donde se suele dar una cc ¿qué constructos cognitivos del sujeto requieren ser activados para resolver dicha demanda?

La Tabla 4 muestra los cuatro niveles de la exigencia cognitiva de la actuación competente. En la columna de la izquierda se da una sintética definición del nivel taxonómico, mientras en la columna de la derecha se muestra una lista ilustrativa de competencias de cada nivel.

Nivel A. Competencias científicas manipulativas o psicomotrices. Habría un primer nivel de competencias que solo requiere del contenido procedimental de los esquemas específicos (“saber hacer”) y cuya demanda es resuelta también en este nivel manipulativo. No es preciso el uso de esquemas operacionales, ni hacer construcciones declarativas in situ. Usando la fórmula deducida del modelo, valdría expresarlo así: Cc1 = f(p(Ee) + R(d)), donde p(Ee) significa que sólo intervienen esquemas específicos a nivel procedimental.

Nivel B. Competencias científicas concretas. Un segundo nivel agrupa las CC que requieren Eo característicos del nivel concreto piagetiano. Además se establece que para que sean competencias científicas los Ee deben tener una coordinación entre la comprensión y la extensión semejante a la que se da en los conceptos de ciencias. Por ejemplo, existiría buena coordinación ante una serie de objetos geométricos cuando dado el criterio de clasificación (comprensión) “objetos triangulares” se reúnen todo los objetos que cumplen con el criterio (extensión). La fórmula adoptaría la siguiente expresión: Cc2 = f(c(Ee) + c(Eo) + R(d)). Donde c(Ee) son los esquemas con un nivel de coordinación entre comprensión y extensión semejante al que se da en ciencias y c(Eo) son esquemas operacionales del nivel de operaciones concretas.

La desaparición del egocentrismo preoperacional, repercute positivamente en la elaboración de trabajos colaborativos por lo que aparecen también otras competencias ligadas a este tipo de actividad.

Nivel C. Competencias científicas formales. Un tercer nivel de CC se daría cuando aparecen las operaciones formales piagetianas (control de variables, búsqueda de variables significativas de un problema bien establecido, estrategias hipotético-deductivas para buscar una solución, etc.), y los Ee que posee el sujeto permiten hacer modelizaciones de objetos y situaciones reales semejantes a las hechas con base en la ciencia y que usan análogas propiedades y variables para caracterizar los contextos donde se dan las demandas. En este caso la fórmula tomaría el siguiente aspecto: Cc3 = f(m(Ee) + f(Eo) + R(d)). Donde m(Ee) sería los esquemas específicos del sujeto enriquecidos adecuadamente con los contenidos de ciencia (Marín, 2010) como para poder hacer modelizaciones semejantes a las que se hacen desde las ciencias y f(Eo) se refiere a los esquemas operatorios propios del nivel formal.

El uso de las operaciones formales en la argumentación permite al alumno realizar construcciones declarativas “in situ” coherentes. Así podrá argumentar coherentemente para defender una determinada posición, entrar en el juego de las refutaciones o elaborar un informe sobre una actividad realizada, competencias de comunicación propias del ámbito científico.

Nivel D. Competencias metacognitivas. El cuarto nivel de CC se ubica en un espacio metarreflexivo y metacognitivo. Son competencias del más alto nivel dado que se generan cuando se toma conciencia del grado de validez y utilidad que tienen los diferentes conocimientos generados por el ser humano para resolver problemas. Esta validez se asocia con el grado de confrontación que ha tenido un determinado conocimiento con la realidad que intenta describir. En esto hay una actitud madura para empatizar o comprender el punto de vista de los demás, para afrontar los conflictos como algo que forma parte de la interacción social y natural, para preverlos al estar formando parte de hechos posibles o tomar medidas consecuentemente.

Utilidades didácticas de la taxonomía propuesta junto al contexto teórico del alumno como constructor de significados (ACS)

El presentar una lista de competencias ordenada por niveles según el grado de exigencia cognitiva, determina en buena medida el grado de complejidad con que habría que diseñar la enseñanza dirigida a fomentar las cc. Por otro lado, la taxonomía de competencias propuesta emana del contexto teórico AcS del cual se pueden deducir una serie de orientaciones didácticas adecuadas para cada nivel taxonómico (Marín, 2005; Shayer y Adey, 1984).

La taxonomía de competencias propuesta, basada en el contexto teórico AcS puede ser útil para adecuar los contenidos de enseñanza al alumno. En efecto, del mismo modo que se debe acondicionar los contenidos específicos de ciencias a los distintos niveles educativos del ámbito académico –transposición didáctica– se debe proceder con las competencias científicas. Ahora bien, la adecuación de éstas a cada nivel educativo dependerá en buena medida de cómo se ponderen en el currículo los criterios disciplinares frente a los ligados al aprendiz (Jiménez-Aleixandre y Sanmartí, 1997; Marín, 2005). Existen tres planos diferentes donde se pueden dar competencias y que sería necesario considerar para realizar esta “transposición didáctica”:

• Competencias científicas que se dan en los escenarios donde se construye el conocimiento científico (CcC). Son las ligadas a los distintos contextos en los cuales se construye o se utiliza este conocimiento: contexto de descubrimiento ligado a la actividad del científico, contexto de interacción entre ciencia privada y social, contexto de interacción entre ciencia, tecnología y sociedad y contexto de justificación (Marín, 2003b). Las CcC son el referente básico que habrá que tener en cuenta para diseñar cualquier lista de competencias científicas escolares.
• Competencias previas del alumno (CcA). Son aquellas que ha desarrollado el alumno fruto de su interacción con su entorno cotidiano y académico. Es importante considerar y delimitar CcA para evitar fomentar competencias que queden lejos del nivel cognitivo del alumno (Marín, 2003b). Desde la perspectiva AcS se ha mostrado que los contenidos que pueden fomentar competencias, sobre todo los procedimentales, no pueden adquirirse sin que exista una estructura cognitiva con el mínimo nivel de desarrollo (Inhelder, Sinclair y Bovet, 1974; Shayer y Adey, 1984).
• Competencias científicas académicas (CcD). Son las que en última instancia se desean fomentar en el aula. Estas competencias están relacionadas con la educación tecno-científica del alumno para un mejor desenvolvimiento en la sociedad actual y con valores personales y sociales que se suele ampliar a nivel universitario con otras del valor profesional hacia donde están enfocados sus estudios.

¿Y en qué medida puede colaborar la taxonomía de competencias propuesta, en el contexto teórico del AcS, a configurar la lista de CcD?

Pues la taxonomía junto al AcS ofrecería recursos metodológicos suficientes para tomar la información del alumno a fin de delimitar CcA. Brevemente para no extendernos:

• Frente a los sesgos usuales de AcC delimitando el conocimiento del alumno usando como referente de comparación el contenido académico de ciencias, AcS ofrece un contexto que minimiza los sesgos al ser más cercano para interpretar adecuadamente el conocimiento del alumno y obtener información más amplia y más ajustada a lo que el alumno sabe (Jiménez-Gómez, Benarroch y Marín, 2006; Marín, 1997; Marín, Jiménez-Gómez y Benarroch, 2004; Marín, Jiménez-Gómez, Solano y Benarroch, 2001; Marín, Solano y Jiménez-Gómez, 2001).
• Frente a las posiciones reduccionistas de AcC tomando solo información de “lo que sabe el alumno” sobre el contenido de enseñanza y ApS centrado en cómo procesa el alumno información, la visión AcS no solo se preocupa del conocimiento específico del sujeto, esté más o menos vinculado al académico, sino que percibe también muy relevante el conocimiento procedimental. Y no en el sentido restrictivo que lo percibe ApS (procesador simbólico) sino como el que realiza procesos inferenciales para establecer relaciones causales (Piaget y García, 1973), realizar agrupamientos, correspondencias y seriaciones, operar inductiva y deductivamente, etc., etc. La actividad asimiladora y ejecutora de los esquemas de conocimiento es básicamente procedimental (Coll, 1983; Marín, 1994a). La existencia del constructo esquema operatorio centra más aún si cabe la importancia que da AcS al conocimiento procedimental. Desde que se percibe la importancia de las estructuras lógicas subyacentes del conocimiento del alumno (Inhelder y Piaget, 1972) se abrió una línea fructífera de trabajos sobre conocimiento procedimental (Benarroch, 1998; Inhelder, Sinclair y Bovet, 1974; Lawson, 1994b; Marín, 1994b; Niaz, 1991; Shayer y Adey, 1984, 1993) que a lo largo de la década de los ochenta fue paulatinamente decayendo a favor de la visión AcC (Marín, Solano y Jiménez-Gómez, 1999).
• El valor de mostrar las competencias según el grado de dificultad que tienen los diferentes constructos cognitivos de donde surgen (Tabla 4), aún sin descender al detalle sobre el conocimiento del aprendiz que aporta un cuestionario diseñado en el marco AcS, permite análisis de cierto detalle que no podrían hacerse sólo con criterios epistemológicos. Así, se ha querido mostrar con la Tabla 5 este valor adicional. En esta tabla se hace un análisis de algunas competencias científicas especificadas en la primera columna de los “Estándares Básicos de Competencias en Ciencias Naturales” colombianos (MEN, 2004) con el título: “Me aproximo al conocimiento como un científico(a) natural”, indicando el nivel en el que deben ser tratadas para estar de acuerdo con el nivel de desarrollo del estudiante, así como unas indicaciones y diferenciaciones según el nivel educativo para acomodar el nivel de exigencia de las actividades al nivel cognitivo de los alumnos.

La información tomada al alumno sobre sus CcA, en el contexto AcS, permitiría precisar el nivel más adecuado de la taxonomía que habría que fomentar en clase, permitiendo una transposición didáctica más ajustada a sus capacidades reales. La línea de trabajo donde se diseñan las estrategias de enseñanza en función de los niveles cognoscitivos del alumno para una diversidad de contenidos procedimentales ha mostrado ser bastante fructífera (Marín y Benarroch, 2001; Shayer y Adey, 1984).

La lista de competencias agrupada por niveles de dificultad, precisada con la información tomada al alumno sobre el contenido específico de enseñanza y estructurada también en niveles de dificultad asociados al nivel cognitivo del alumno, daría al docente de ciencias grandes posibilidades: a) al conocer los porcentajes de alumnos que se encuentran en cada nivel, puede hacer diseños de intervención más ajustados; b) la secuenciación de los contenidos y subcontenidos que son objeto de enseñanza es inmediata si se hace correr paralela a las sugerencias que aportan los niveles; c) ahora que el docente tiene la mejor información del esquema de conocimiento del alumno podrá buscar modos de enseñanza más adecuados para activarlos, al fin y al cabo el aprendizaje supone procesos de asimilación y acomodación de los contenidos nuevos por parte de los esquemas de conocimiento del alumno.

Aclaración: La columna nivel indica el máximo nivel de exigencia cognitiva que pueden tener las actividades para el ciclo educativo correspondiente y “sugerencia para acomodar la actividad al aprendiz” indica las condiciones para que la demanda de las actividades quede ajustada al aprendiz.

La entrada A-Niveles cognitivos en la actuación competente-2011 se publicó primero en Nicolas Marin.

Marín, N. y Cárdenas, F. A. (2011). Valoración de los modelos más usados en la enseñanza de las ciencias basados en la analogía “el alumno como científico”. Enseñanza de las Ciencias. 29(1), 35-46. Ver artículo original y bibliografía

Autores:

Marín Martínez, Nicolás ⁽¹⁾

Cárdenas Salgado, Fidel Antonio ⁽²⁾

¹                  Doctor en Didáctica de las Ciencias Experimentales. Prof. Titular de la Universidad de Almería. Departamento de Didáctica de las Matemáticas y de las Ciencias Experimentales. Facultad de Educación. Universidad de Almería (UAL). Almería. España. Email: nmarin@ual.es

²                  Doctor en Química. Docente-Investigador. Maestría en Docencia. Facultad de Educación. Universidad de la Salle. Bogotá. Cundinamarca. Colombia. E-mail: fidelantonio.cardenas@gmail.com

Resumen:

En la Didáctica de las ciencias, se ha usado con profusión la analogía del “alumno como científico”, y a partir de ella se han fundamentado diversas propuestas para la enseñanza de las ciencias. Las premisas de esta analogía se toman de la historia y filosofía de la ciencia y las conclusiones desembocan en sugerencias didácticas para la clase de ciencias.

El presente trabajo analiza las visiones que se mantienen desde la perspectiva del “alumno como científico”, de los conocimientos acerca de las ciencias y del alumno para concluir que ha existido un tratamiento desigual de las epistemologías que explican la dinámica de cambio de estos tipos de conocimientos. Mientras la epistemología de las ciencias se halla en la actualidad ampliamente tratada y fundamentada, la segunda se ha descuidado, obviado o se ha tratado de forma sesgada desde la perspectiva académica.

La anterior asimetría ha propiciado algunas debilidades en la Didáctica de las Ciencias en aspectos tales como la formación de futuros docentes de ciencias a partir de los modelos de enseñanza basados en la analogía del “alumno como científico”.

Abstract

The analogy of the «pupil as a scientist» has been extensively used in science education. In fact, this analogy has been taken as the base to support a great number of proposals for science teaching. The analogy itself stands from history and philosophy of science and the conclusions have lead to develop teaching strategies for science classes.

This paper examines the visions that are kept on the science and pupil knowledge from the above mentioned analogy perspective and concludes that there has been an unequal treatment of this two epistemologies. While the first one is consistent and well developed, the second one has been neglected, ignored or been treated so skewed from the academic perspective.

The above mentioned asymmetry has led to some weaknesses in science education particularly in matters such as science teachers and experts training and teaching models based on the analogy «the pupil as a scientist.»

Palabras clave:

Revisión, analogía del alumno como científico, tratamiento asimétrico, formación de docentes e investigadores, revisión de modelos de enseñanza de las ciencias.

Keywords:

Review. Analogy of the pupil as a scientist. Asymmetrical treatment. Researchers and researchers training. Review of science education models.

1. Introducción

A comienzos de la década de los 80 se percibe que los fundamentos de la analogía “el hombre de la calle como científico” (Kelly, 1955) podrían igualmente servir de soporte para los nuevos materiales y planteamientos didácticos formulados hasta el momento sobre enseñanza de las ciencias y que estaban huérfanos de contexto teórico (Solomon, 1994; Marín, Solano y Jiménez Gómez, 1999; Gil, Carrascosa y Martínez Terrades, 2000).El traslado de las ideas de Kelly a la clase de ciencias dio lugar a lo que se ha venido denominando la analogía de «el alumno como científico» (Driver, 1983; Claxton, 1994; Solomon, 1994; Marín, 1996; Duit, 1999; Yang, 1999).

En general, la transferencia de argumentos fraguados en el plano donde se describe la construcción del conocimiento de ciencias para fundamentar propuestas para la enseñanza de las ciencias tiene ya bastante tradición (Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982; Hewson y Thorley, 1989; Duschl y Gitomer, 1991; Cudmani, 1999; Izquierdo, Sanmartí y Espinet, 1999) y todo parece indicar, con toda probabilidad, que así continuará por más tiempo. Quizá, porque está tan difundido este modo de argumentar, la expresión del “alumno como científico”, puede parecer a muchos una expresión artificiosa, innecesaria o carente de significado. Sin embargo, no debería ser así cuando es usada por autoridades del ámbito como Claxton, Solomon, Driver, Duit, etc. y, como se mostrará, resulta ser muy significativa para analizar y valorar diversos modelos de enseñanza.

En los modelos de enseñanza basados en la analogía “el alumno como científico” subyace una estructura lógica común, con una cadena de inferencias que se puede formular en dos pasos:

• La premisa está constituida por argumentos que se toman de algún aspecto de la construcción del conocimiento de ciencias. Los más usuales son: a) la historia de la ciencia bajo el supuesto paralelismo entre ideas científicas a lo largo de la historia e ideas del alumnado, b) los mecanismos lógicos y epistemológicos propuestos para explicar el progreso de las teorías de ciencias, c) las características de la actividad científica en contextos de justificación y d) la actividad del científico en contextos de descubrimiento.
• Las implicaciones para la enseñanza de las ciencias se obtienen mediante inferencias -usualmente de tipo deductivo o analógico- que aluden a la necesidad de un buen acuerdo entre las estrategias de enseñanza de las ciencias y la premisa enfatizada con anterioridad.

En este tipo de argumentos se supone que los procedimientos que han mostrado ser eficaces y productivos, o han supuesto progreso en el plano de las ciencias, al reproducirlos adecuadamente en la clase de ciencias, producirán sobre el alumno un efecto igualmente beneficioso. En concreto, se estima que el rendimiento académico del alumno mejorará. Este supuesto está muy consensuado en el ámbito de la Didáctica de las Ciencias (Gil, Carrascosa, Dumas-Carré, Furio, Gallego, Gené y otros, 1999).

En este trabajo se usará el acrónimo AcC para hacer referencia a las propuestas para la enseñanza de las ciencias basadas en la analogía del “Alumno como Científico”. Dos cuestiones habría que aclarar:

• No es pertinente entender la analogía AcC como “el alumno construyendo por sí solo los conocimientos de ciencias” (ver Gil, Guisáosla, Moreno, Cachapuz, Pessoa de Carvalho, Martínez Torregrosa y otros, 2002) pues así formulada, es una interpretación sesgada y restringida de la versión que se introdujo originalmente en la Didáctica de las Ciencias y de la que se ha utilizado posteriormente (Driver, 1983; Claxton, 1987; Claxton, 1994; Solomon, 1994; Botella, 1994; Marín, 1996; Marín, Solano y Jiménez Gómez, 1999; Duit, 1999).
• Existe la tendencia a identificar el marco constructivista para la enseñanza de las ciencias con los modelos alineados al AcC (ver por ejemplo, Jiménez Aleixander, 2000). Esta identificación supone una excesiva simplificación, primero porque se dejan fuera algunos modelos para la enseñanza de las ciencias coherentes con los principios constructivistas que no están basados en la analogía AcC (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 1999), y segundo, porque los modelos AcC son constructivistas en cuanto a la visión que mantienen sobre la construcción del conocimiento acerca de las ciencias pero su “constructivismo” es más difícil de reconocer cuando tratan asuntos ligados al conocimiento y al aprendizaje del alumno de un modo más orgánico (Pozo y Gómez Crespo, 1998, Marín, 2003).

Pero ¿qué propuestas y autores están alineados a la analogía AcC? Al mantener una posición de privilegio en el ámbito (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001), la mayoría de trabajos se orientan desde esta analogía; de modo que, aunque existe alguna disparidad, sostienen argumentos que gozan de un alto grado de consenso (Gil, Carrascosa, Dumas-Carré, Furio, Gallego, Gené y otros, 1999) y suelen ignorar otras tendencias a la vez que se citan copiosamente entre ellos (Duschl, 1994; Solomon, 1994; Tamir, 1996). Todo ello permite definir bastante bien al grupo alineado a AcC.

Los argumentos más reiterados y característicos del grupo AcC son:

1. a) Las estrategias didácticas deberían presentar una buena concordancia con las epistemologías de las Ciencias más recientes o actualizadas, de modo que de apoyarse en epistemologías menos acertadas, se supone que la eficacia didáctica disminuye ostensiblemente (Hodson, 1985; Koulaidis y Ogborn, 1989; Burbules y Linn, 1991; Duschl y Gitomer, 1991; Posner y Strike, 1992; Matthews, 1994a; Cudmani, 1999)
2. b) La enseñanza de los contenidos conceptuales de ciencias habrá de estar acompañada e interrelacionada con adecuados contenidos procedimentales que deberían desarrollarse en concordancia con la actividad científica (Gil, Dumas-Carré, Caillot, Martínez Torregrosa y Ramírez, 1988; Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982; Hewson y Thorley, 1989; Gil, 1993; Izquierdo, Sanmartí y Espinet, 1999).
3. c) La existencia de cierto paralelismo o analogía entre las ideas previas del alumno y las que se han surgido a lo largo de la historia de las Ciencias posibilita derivar implicaciones para la clase de ciencias (Wandersee, 1985; Saltier y Viennot, 1985; Sequeira y Leite; 1991; Steinberg, Brown y Clement, 1990).

En concreto, basados en la analogía AcC cabe destacar tres modos o modelos para abordar la enseñanza de las ciencias que han gozado de una amplia aceptación en este ámbito:

• El primero de ellos, muy difundido en la década de los 80, fue denominado por algunos autores como Movimiento de las Concepciones Alternativas (MCA) (Gilbert y Swift, 1985; Driver y Oldhan, 1986; Driver, 1988; Driver, Guesne y Tiberghien, 1989). En el marco de este movimiento, se elaboró una multitud de trabajos cuya estructura básica presenta dos fases: a) se identifican las ideas previas del alumno acerca del contenido de ciencias a enseñar y b) se establecen propuestas para la enseñanza de dicho contenido basadas en la información encontrada (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001).
• El Modelo de Cambio Conceptual (MCC), presenta cierta diversidad en sus estrategias de cambio (Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982; Hashweh, 1988; Hewson y Thorley, 1989; Hewson, Beeth y Thorley, 1998; Duit, 1999), sin embargo todos ellos contemplan por lo menos dos fases comunes; una en la cual, se busca debilitar las ideas previas del alumno haciéndolas entrar en conflicto cognitivo con evidencias empíricas, contraejemplos, o argumentos teóricos y, en una siguiente fase, se presentan los conceptos correctos de ciencias como ideas que son más plausibles y útiles para explicar tales evidencias y argumentos. Para realizar los diseños de enseñanza dirigidos a crear los conflictos se usan modelos sobre la construcción social del conocimiento de ciencias, siendo los autores más citados Kuhn, Lakatos, Toulmin o Laudan.
• El Modelo de Enseñanza por Investigación (MEPI) sugiere el desarrollo de la clase de ciencias estableciendo algunas simulaciones de la actividad científica pero adecuándolas a los objetivos específicos de la educación científica escolar (por ejemplo, Duschl y Gitomer, 1991; Gil, 1993; Martínez Torregrosa, Domenech y Verdú, 1993). Aunque existe diversidad de planteamientos, todos consideran necesario restar importancia a otros modelos (por ejemplo, el tradicional y el del cambio conceptual), a los contenidos conceptuales y dar mayor importancia a las actividades procedimentales realizadas por el alumno (Erazo y Tiusabá, 1995).

Es usual que el planteamiento básico del MCA -tener en cuenta las ideas previas del alumno- sea considerado o se complemente con los otros dos modelos (MCC y MEPI) (ver Duit, 1999; Jiménez Aleixander, 2000).

De acuerdo con los planteamientos anteriores el propósito de este trabajo es:

• Exponer las ventajas más destacadas que prometen los modelos de enseñanza AcC respecto al modelo transmisión-recepción para la enseñanza de las ciencias.
• Analizar la visión que se sostiene desde la analogía AcC acerca de la construcción del conocimiento de ciencias y del alumno.
• Revisar el grado de coherencia con que se han estudiado ambos conocimientos y su presencia y tratamiento en la literatura.
• A partir de los resultados de la revisión anterior, se valoran sus implicaciones en algunas líneas de investigación tales como: la formación de expertos en el ámbito de la Didáctica de las Ciencias, la formación de futuros docentes de ciencias y los modelos de enseñanza basados en la analogía “el alumno como científico”.

2. Visión de la enseñanza de las ciencias

Basadas en la analogía AcC se han realizado diversas propuestas didácticas, por lo que se ha optado por extraer los puntos comunes asumidos por autores alineados a éstas (Jiménez Aleixander, 2000).

La clave para interpretar adecuadamente los modelos AcC, se concreta en el supuesto «paralelismo entre la construcción de conocimiento científico nuevo -producción científica- y la reconstrucción de los estudiantes, en cuanto a que en ambas se utilizan modelos subjetivos para interpretar la realidad» (Jiménez Aleixander, 2000). Esto lleva a asumir una visión del aprendizaje del alumno análoga a como se construye el conocimiento de ciencias (Claxton, 1994).

A continuación, se describen las posiciones que se mantienen desde AcC para la enseñanza de las ciencias:

• En el currículo se contemplan tanto los contenidos conceptuales como los procedimentales y actitudinales. Aunque en la práctica los contenidos se siguen estructurando según criterios disciplinares (Pozo y Gómez Crespo, 1998), su transposición didáctica se ve enriquecida por una visión de la construcción del conocimiento de ciencias que se aleja claramente de otras visiones deformadas como son la empirista, acumulativa, rígida, dogmática, descontextualizada, etc. (Duschl y Gitomer, 1991; Gil, 1994).
• Está bastante consensuado el que los contenidos del currículo deben contemplar las relaciones CTS (ciencia, tecnología y sociedad), tanto para contextualizarlos con los problemas que los originaron, como para darles un sentido de utilidad en el entorno cotidiano. La dimensión social y tecnológica da al alumno una educación más rica y más acorde con la actividad de ciencias que otras visiones más tradicionales (por ejemplo, Mec, 1993; Solbes y Vilches, 1993; Acevedo, 1996).
• Las metas educativas de este modelo son coherentes con la visión de las ciencias que sostiene: desarrollar en el alumno no sólo contenidos conceptuales de ciencias sino también los métodos y valores característicos de éste conocimiento producto de una construcción social. Algunos modelos basados en AcC sostienen metas educativas similares a las tradicionales (Pozo y Gómez Crespo, 1998).
• Enseñar ciencias se percibe como una mediación en el aprendizaje del alumno, al entenderlo como una reconstrucción individual de conocimientos partiendo de sus propias ideas, ampliándolas o cambiándolas según los casos. Así, por ejemplo, un modo coherente de enseñar ciencias es a través de un programa de actividades, de situaciones de aprendizaje en las que los estudiantes construyan sus propios significados (Jiménez Aleixander, 2000). Las interacciones que contemplan estas actividades son múltiples: entre profesor y alumnos, entre estos mismos y entre estos y las actividades de clase. En cualquier caso, un clima de diálogo en clase dando oportunidad a la negociación de significados será lo más conveniente (Wheatley, 1991; Osborne, 1996).

Aunque se han propuesto diversas secuencias de instrucción, en todas ellas se encuentran fases de exploración de las ideas del alumno, reflexión inicial y espontánea sobre situaciones problemáticas teóricas o prácticas ligadas al contenido a enseñar, exposición de los contenidos de ciencias y afianzamiento de lo aprendido al aplicarlo a nuevos contextos (por ejemplo, Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982; Hewson y Thorley, 1989; Gil, 1993). Sin embargo, existen diferencias sobre si la introducción de nuevas ideas de ciencia debe hacerse por parte del docente o si los estudiantes deben llegar a estos nuevos conceptos en un proceso de investigación dirigida (Jiménez Aleixander, 2000).

El alumno es responsable del proceso de aprendizaje mientras que el docente juega el papel de investigador que estudia y diagnostica los problemas de aprendizaje, trata de solucionarlos, juega un papel flexible de negociación, dispuesto a modificar las actividades previstas si fuera necesario e induce al alumno a participar activamente en su aprendizaje.

Posibilidades de los modelos AcC

Los defensores de los modelos AcC aprecian en éstos cualidades que recogen los aspectos positivos de modelos que les han precedido (modelos expositivos y por descubrimiento dirigido). Además, aportan un marco para abordar, discutir o reformular en mejores condiciones los problemas sobre la enseñanza de las ciencias (por ejemplo, Gil, 1993; Jiménez Aleixander, 2000).

Son muchos los argumentos que apoyan la eficacia de los modelos AcC para la enseñanza de las ciencias:

• Permiten el diseño de una enseñanza coherente y bien estructurada que posibilita descentralizarse de aquella otra que gira exclusivamente alrededor de contenidos conceptuales, característica de los modelos de enseñanza expositiva (Marín, 1991; Gil, 1993). Se ligan consecuentemente los contenidos conceptuales de ciencias con la metodología utilizada para producirlos (Erazo, Cárdenas y Salcedo, 1994).
• Evitan en buena medida las típicas visiones deformadas del conocimiento de ciencias que una enseñanza por transmisión-recepción suele inducir en el alumno, potenciando una visión más acertada del desarrollo científico (Matthews, 1990; Gil, 1994).
• Anticipan para el alumno aprendizajes procedimentales y conocimientos más flexibles y operativos con posibilidades para aplicarlos con éxito en la resolución de problemas nuevos no vistos en clase (Gil, Dumas-Carré, Caillot, Martínez Torregrosa. y Ramírez, 1988; Barba y Rubba, 1993; Heyworth, 1999). En concreto, los modelos AcC que fomentan una enseñanza procedimental prevén la transferencia de los conocimientos adquiridos al entorno cotidiano.
• En la formación docente, posibilitan apreciar y superar con criterios bien fundamentados las limitaciones didácticas que conllevan determinadas creencias sobre cómo enseñar (Furió y Gil, 1989; Baena Cuadrado, 1993; Calatayud y Gil, 1993; Furió, 1994; Gil, 1994).

En definitiva, los modelos AcC posibilitan una educación científica para el alumnado construyendo conceptos, procedimientos y actitudes de ciencias de forma coherente con la actividad científica. Además, se considera que el conocimiento así elaborado puede ser transferido, en concreto, para resolver problemas auténticamente nuevos y en el contexto cotidiano.

3. Visión del conocimiento acerca de las ciencias

Un argumento que aparece de forma reiterada en los trabajos alineados al AcC sostiene que para lograr una buena educación científica es preciso desarrollar una enseñanza coherente con la naturaleza del conocimiento acerca de las ciencias (Acevedo, 2008) intentando, además, en este proceso, que el alumno alcance una adecuada comprensión de ésta, evitando visiones deformadas.

El esfuerzo por lograr las anteriores metas educativas, ha llevado al desarrollo de un rico e intenso debate sobre la naturaleza del conocimiento de ciencias (McComas, Clough y Almazroa, 1998; Vázquez, Acevedo, Manassero y Acevedo, 2001; Fernández, Gil, Carrascosa, Cachapuz y Praia, 2002; Osborne, Collins, Ratcliffe, Millar y Duschl, 2003; Vázquez, Acevedo y Manassero, 2004; Acevedo, Vázquez, Martín, Oliva, Acevedo, Paixão y otros, 2005) y, consecuentemente, en la actualidad se posee una visión muy desarrollada y completa sobre la construcción de éste conocimiento. Además, existe un núcleo de características para delimitar el conocimiento de ciencias que está bastante consensuado (Fernández, Gil, Carrascosa, Cachapuz y Praia, 2002).

A continuación, se enuncian las características más relevantes:

3.1. Para disponer de un conocimiento fiable y predictivo, existe un claro esfuerzo de la comunidad que lo profesa para revisarlo constantemente:

1. a) Confrontación continua del conocimiento teórico con los datos empíricos. Esta actitud se aleja de posturas que perciben este conocimiento como saber verdadero (absolutismo), el más verdadero o que refleja fielmente las leyes de la naturaleza (realismo extremo) y se acerca más a posiciones constructivistas.

La reiterada confrontación empírica no supone que uno o varios resultados a favor o en contra de las previsiones de una teoría sean razón suficiente para aceptarla o rechazarla. Se considera que los datos empíricos, lejos de ser una información pura y neutra del fenómeno en estudio, siempre comportan cierto error instrumental y adquieren sesgos de la misma teoría que los define o interpreta. Los datos también están sujetos a una constante revisión, semejante a la que sufre la teoría. Así pues, la función de los datos empíricos en la dinámica de confrontación no es tan simple como sugiere el empirismo más extremo.

1. b) La aceptación de una teoría de ciencias no es incondicional, incluso la de aquellas que gozan de amplio consenso. Las teorías de ciencias son siempre propuestas de trabajo donde son aplicadas a una diversidad de situaciones. Las confrontaciones positivas suponen un enriquecimiento de la teoría que va aumentado así su grado de generalidad. Tarde o temprano, esta dinámica de confrontación de la teoría llevará a acumular anomalías (previsiones no confirmadas o resultados no explicados) que pueden ser superadas por leves retoques “in situ”, puede que sean necesarias reestructuraciones más acusadas, o quizá se precisen cambios sustanciales en los supuestos de partida y la construcción de una nueva teoría (Kuhn, 1975; Lakatos, 1983).
2. c) La dinámica de confrontación, tanto empírica como discursiva en los debates entre los expertos que constituyen la comunidad de ciencias, conlleva también el incremento de coherencia entre las diferentes partes teóricas del conocimiento de ciencias. Esto ha llevado a sorprendentes fusiones de teorías que parecían inconexas o se referían a fenómenos diferentes (teoría electromagnética, teoría atómico-molecular de la materia, teoría sobre la selección natural, teoría unificada de campos, etc).

3.2. Alrededor de cada campo del saber científico, existe una comunidad de expertos que es determinante para entender los efectos sociales de la construcción del conocimiento de ciencias.

En el seno de estas comunidades se produce y se regula la incorporación de las aportaciones individuales, se determina la mayor o menor difusión de las publicaciones y se gestiona con otras instituciones sociales este conocimiento (Holton, 1972; Kuhn, 1975). Esta comunidad está constituida por grupos de expertos que aúnan esfuerzos alrededor de líneas de investigación, usualmente subvencionadas, que confieren al grupo carácter institucional (Matthews, 1990).

La ciencia como construcción cognitiva determinada por la regulación racional de una comunidad de expertos es un producto altamente racional y coherente, pero existen factores internos y externos que afectan este grado de racionalidad.

• – Factores internos: creencias, normas, suposiciones, valores, intereses de grupo, etc.
• – Factores externos: intereses económicos, políticos, sociales, etc.

El conjunto de factores matiza, en mayor o menor medida, la actividad racional de la comunidad, precisando con frecuencia los problemas a resolver y las direcciones de investigación. Actualmente se perciben como deficientes los modelos que intentan explicar el progreso del conocimiento de ciencias de un modo excesivamente racional (Izquierdo, 2000; Echeverría, 2003).

3.3. Características de la actividad de los expertos de ciencias.

Para afrontar estas características es usual distinguir entre contexto de descubrimiento y de justificación para indicar que existen significativas diferencias entre ambos contextos (Piaget y García, 1982; Chalmers, 1984; Izquierdo, 2000). El primer contexto se refiere al proceso por el cual los científicos descubren nuevos hechos y proponen nuevos conceptos y teorías; y puesto que conlleva procesos psicológicos, se resiste a un análisis exclusivamente lógico. El contexto de justificación, centrado en la validación de las teorías «reconstruidas racionalmente», es estudiado por la filosofía de la ciencia (Chalmers, 1984).

El grado de racionalidad del contexto de descubrimiento es claramente menor que el de justificación, aún así, este último no se puede describir mediante un modelo exclusivamente racional ya que otros factores no tan racionales determinan la construcción del conocimiento de ciencias (Giere, 1999; Echeverría, 2003).

Dicho esto, en relación con la actividad del científico se puede afirmar que es usual afrontar los problemas, no en términos de certezas, como es usual en el entorno cotidiano (Pozo y Gómez Crespo, 1998; Marín, 2003a), sino mediante un pensamiento hipotético-deductivo donde se barajan varias soluciones tomadas a modo de tentativas (hipótesis) a las que es necesario probar su grado de veracidad (Fernández, Gil, Carrascosa, Cachapuz y Praia, 2002). Ahora bien, la contrastación de hipótesis no puede ser establecida a priori por una secuencia de procedimientos (el llamado método científico) que garantice resultados concluyentes. La interacción entre el sistema cognitivo del investigador y el problema a resolver determina un camino de indagación imprevisible y usualmente tortuoso (Bunge, 1981). Después, en el proceso de comunicación, la versión escrita de la investigación adopta una secuencia lineal que queda lejos de las vivencias reales del investigador (Holton, 1982).

En resumen, es posible precisar la visión de ciencia que subyace en los modelos AcC combinando una posición epistemológica (constructivismo) junto a un modelo holístico (organicismo) para entender el conocimiento:

– Constructivismo. El conocimiento de ciencias se debe a una continua interacción entre sus construcciones cognitivas y la confrontación empírica. Por un lado, se destaca la importancia de la actividad racional en la construcción de modelos cognitivos pero en este proceso constructivo intervienen otros factores menos racionales (Pozo y Gómez Crespo, 1998; Giere, 1999). Las construcciones cognitivas no pueden ser explicadas desde un racionalismo extremo. Y por otro, se percibe necesaria la continua confrontación entre las construcciones teóricas y los datos empíricos, sin que éstos adquieran el valor ontológico que les da el empirismo ni su predominio en las construcciones teóricas.

La visión constructivista es coherente con el consenso creciente para negar el principio de correspondencia entre teoría y realidad (Pozo y Gómez Crespo, 1998). Esta negación se hace evidente en la confrontación permanente entre teorías y datos empíricos y en la clara oposición de que ésta se lleve a cabo por procedimientos neopositivistas (Giere, 1992).

Así pues, los criterios de validez de una teoría por su supuesta correspondencia con la realidad se deben sustituir por otros más pragmáticos de utilidad, eficacia y productividad, entre otros. En este sentido el prágmatismo se puede entender como una expresión más que se puede deducir del marco constructivista. En efecto, actualmente no se considera que la ciencia posea por sí misma un valor cognitivo excepcional o que sea el saber más verdadero que existe (absolutismo) sino que su valor es más bien pragmático y relativo a la parcela de la realidad con la que está comprometida (Chalmers, 1984; Giere, 1992; Izquierdo, 2000; Vázquez, Acevedo, Manassero, y Acevedo, 2001; Marín, 2003b). Otra postura que se puede deducir del marco constructivista es el relativismo moderado cuando se percibe o se entiende que la ciencia es el mejor de los conocimientos para afrontar problemas y conseguir fines vinculados a un determinado contexto social y económico de producción de bienes (Chalmers, 1984), pero se muestra poco comprensiva y torpe para afrontar otros aspectos de la realidad ligados, por ejemplo, a contextos afectivos, familiares, sociales, políticos, religiosos, etc.

– Organicismo. Los complejos procesos de regulación de la comunidad de ciencias generan un cuerpo de conocimientos altamente coherente, organizado y consensuado que sólo se puede explicar adecuadamente mediante un modelo orgánico. Este interpreta el conocimiento con la metáfora de un organismo (Pozo, 1989; Botella, 1994; Luffiego, 2001) donde el todo no se puede reducir a las partes y las relaciones causales no son simples y lineales, como lo haría el mecanicismo (Peñalver, 1988; Luffiego, 2001). La visión orgánica se aleja de visiones deformadas del conocimiento de ciencias según las cuáles:

• La aplicación mecánica de una secuencia de procedimientos (el llamado método científico) puede llevar a crear o construir conocimiento seguro, fiable o verdadero (Bunge, 1981),
• El crecimiento de las ciencias se hace de un modo lineal por acumulación de conocimientos (Fernández, Gil, Carrascosa, Cachapuz y Praia, 2002).

Nótese que la mayoría de las características del organicismo son también atribuidas a lo que se denomina holismo (Botella, 1994.En definitiva, una visión adecuada de las ciencias se podría etiquetar como constructivismo orgánico.

4. Visión cognitiva del alumno

Resulta difícil definir la visión cognitiva del alumno que se mantiene desde los modelos AcC, pues lo usual es que no se pronuncien, guarden silencio, no se perciba conveniente explicitarlo o no realicen afirmaciones sobre qué modelo cognitivo del alumno se asume en la investigación (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 1999). Por esto, para indagar sobre las creencias que se mantienen en el ámbito de la Didáctica de las Ciencias sobre la cognición del alumno se precisa acudir a trabajos que han estudiado, por un lado, el conocimiento del alumno y, por otro, las dificultades de comprensión y aprendizaje de las ciencias (Marín, 2003b). Los resultados encontrados en la revisión de ambos grupos de trabajos son los siguientes:

4.1. Sobre concepciones del alumno.

Revisiones realizadas por algunos de nosotros (por ejemplo, Jiménez Gómez, Solano y Marín, 1994; Marín y Benarroch, 1994; Jiménez Gómez, Solano y Marín, 1997; Benarroch, 1998; Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001) ponen de manifiesto que los investigadores mantienen en sus trabajos visiones inadecuadas del conocimiento del alumno, tales como:

• La organización cognitiva del alumno es asimilada a la estructura y organización conceptual de las ciencias en su versión académica. Esta visión del conocimiento del alumno se pone de manifiesto cuando, de forma casi sistemática, los contenidos disciplinares constituyen el principal referente para buscar e interpretar las manifestaciones cognitivas del alumno.

El ámbito de la enseñanza de las ciencias ha estado marcado en exceso por un modelo cognitivo del alumno mediatizado por la organización de los contenidos académicos de ciencias en entramados de conceptos, relaciones y teorías (ver por ejemplo, Ausubel, Novak y Hanesian, 1986; Carey, 1991). Esto da una visión demasiado explícita, declarativa y sintáctica de la construcción de los significados individuales.

La estructura cognitiva del alumno no se puede asimilar a una estructura conceptual puesto que buena parte de sus contenidos cognitivos no están relacionados con los contenidos académicos (Marín, 2005), por ejemplo, los de carácter implícito y procedimental (Piaget, 1974; Karmiloff-Smift, 1994), los vinculados fuertemente a lo afectivo (Botella, 1994; Marina, 1998; Pintrich, 1999) o muchos otros construidos por interacción personal con su entorno físico cotidiano. Además, las vivencias de cada sujeto le llevan a establecer sus categorías naturales, lejos de la lógica de clases por las que se rige las estructuras conceptuales de cada disciplina (Pozo, 1989).

• Excesiva confianza en creer que las respuestas del alumno representan su conocimiento. Esto se pone de manifiesto en la ausencia de controles en la toma e interpretación de datos que evalúen el grado de fiabilidad o validez de los mismos. Es discutible este modo de proceder ya que:

1. a) Cabe la posibilidad de que el alumno de respuestas “in situ”, al azar o inventadas, probabilidad que aumenta cuando las preguntas están demasiado ajustadas a los conceptos académicos y dan poca oportunidad a que el alumno exprese su conocimiento cotidiano.
2. b) En ocasiones el significado que asocia el alumno a un buen número de términos académicos es diferente al de los investigadores.
3. c) No se puede evitar el sesgo del investigador. Es dudoso que la interacción entre los sistemas cognitivos del investigador y del alumno termine ofreciendo datos neutrales que hablan sólo de éste último. Conscientes de que los datos que usa el investigador están necesariamente sesgados, solo queda la posibilidad de minimizar estos “efectos”.

Al admitir toda respuesta del alumno como válida, subyace cierto optimismo realista que surge ante la ausencia de considerar modelos más desarrollados sobre la cognición del alumno puesto que el único referente usado es el contenido objeto de enseñanza (Jiménez-Gómez, Benarroch, Marín, 2006).

• Se percibe el conocimiento del alumno incoherente, fragmentado y confuso (Pozo, Gómez Crespo, Limón y Serrano Sanz, 1991), sin embargo, desde la perspectiva del propio sujeto, su conocimiento es coherente, útil y eficazmente pragmático para responder a las usuales demandas de su entorno cotidiano (Pozo y Gómez Crespo, 1998). Desde una perspectiva con intención objetiva, el conocimiento coherente del sujeto es una consecuencia necesaria de la tendencia orgánica de autorregulación por las que se rigen sus construcciones cognitivas (Piaget, 1978).

La incoherencia, fragmentación y confusión son características que surgen al confrontar el conocimiento del alumno con cuestiones académicas y son, la mayoría de las veces, más que atributos cognitivos del sujeto, un “efecto colateral” de determinadas deficiencias de la metodología utilizada (Oliva, 1996; Marín, Benarroch y Jiménez Gómez, 2000). Es normal que un modelo cognitivo tomado de la estructura conceptual de ciencias tienda a devaluar el conocimiento del alumno.

4.2. Sobre la enseñanza, la comprensión y aprendizaje de las ciencias.

Los trabajos que abordan problemas sobre la enseñanza de las ciencias, de un modo más o menos implícito, se ven obligados a realizar previsiones sobre sus resultados y, por tanto, a poner de manifiesto ocasionalmente las visiones que se mantienen sobre aprendizaje o sobre los constructos que se deben desarrollar o cambiar en el conocimiento del alumno, así:

• Se admite que la construcción del conocimiento social de las ciencias puede servir de modelo, al menos parcial, de la construcción del conocimiento individual. Formulado de otro modo, se asume la validez psicológica de un modelo sobre conocimiento externo al sujeto. Consecuentemente, el modelo de alumno que se maneja, respecto a otros más respetuosos con datos psicológicos, es más racional y lógico (Pintrich, 1999) y más declarativo y explícito (Marina, 1998).

Es difícil entonces admitir, como modelo de la actividad cognitiva del alumno, el que ofrece la analogía “el alumno como científico” dadas las diferencias notables entre la construcción del conocimiento de ciencias y el del alumno (Marín, 2003a).

• Se admite correspondencia entre conocimiento y realidad, y entre enseñanza y aprendizaje.

Una posición constructivista coherente asume que la construcción del conocimiento del sujeto siempre es un proceso interno, si bien éste es indirectamente inducido, animado, sugerido o intensificado por la interacción social y natural del sujeto con su medio (Delval, 1997). O dicho de otro modo, las contingencias del medio o la información simbólica que llega al sujeto no pasa directamente a integrarse en su estructura cognitiva, es decir, no existe apropiación directa de la información externa. Esto permite hablar figurativamente de que existe una membrana que impide el transito cognitivo del medio al sujeto. La “permeabilidad” de la membrana permite al sujeto interactuar con su medio, pero el no poder salir de ésta, explicaría la imposibilidad de hacer comparaciones directas de su conocimiento con la realidad externa o hacer apropiaciones cognitivas directas.

Está bastante consensuado entre las diferentes posiciones constructivistas el admitir que la asignación de significados es un proceso individual, igual que sus construcciones cognitivas. Para no llegar a perder esta coherencia constructivista, admitir la fuerte influencia del entorno social en la construcción cognitiva individual no debería inducir a pensar que el acervo cultural pase sin dificultad a añadirse al conocimiento del sujeto.

Por las razones dadas, se puede afirmar que la posición epistemológica que se mantiene desde los modelos AcC es paradójica, pues por un lado se etiqueta constructivista pero por otro, en diversas líneas de trabajo, se mantiene la correspondencia entre conocimiento y realidad. Así se explica que:

• Tanto el empirismo como el constructivismo usado bajo la analogía AcC conciben la empresa de la ciencia en términos de individuos que observan el mundo y tratan de comprobar si sus ideas y conceptualizaciones tienen sentido; uno y otro toman la correspondencia entre las ideas y la realidad como el sine qua non del conocimiento (Matthews, 1994a).
• Exista una versión del constructivismo que sólo acepta cierto compromiso con el principio «el conocimiento es construido activamente por el sujeto«. A éste se tacha de trivial para enfatizar su carácter superficial (Glasersfeld, 1991). Esta posición trivial es la más usual en los trabajos alineados a los modelos AcC (Matthews, 1994b).
• Se percibe coherente la posibilidad de reconstruir un modelo de la actividad cognitiva del alumno desde el plano de la organización y construcción del conocimiento de ciencias. Sin embargo, esto rompe con la coherencia constructivista si se tiene en cuenta la forma como se produce la construcción de significados individuales y se admite una correspondencia exterior-interior del sujeto, al menos a nivel de reconstrucción de sistemas simbólicos creados por el hombre.
• Se admitan ciertos vínculos causales entre enseñar y aprender (ver por ejemplo, Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982; Gil, Carrascosa, Dumas-Carré, Furio, Gallego, Gené y otros, 1999; Duit, 1999; Cudmani, Pesa, Salinas, 2000; Gobert, 2000, Clement, 2000). Si la construcción cognitiva es individual entonces, para mantener la coherencia constructivista, la membrana que separa al sujeto del medio debe persuadir de cualquier intento de vincular causalmente las condiciones de enseñanza con el posible aprendizaje del sujeto, por muy favorables que estas sean. El aprendizaje que puede ocasionar determinadas condiciones de enseñanza debería verse como especulativo y tratar los previsibles efectos en el sujeto como posibilidad. Además, el posible vínculo entre enseñar y aprender es aún más discutible cuando se diseña la enseñanza con modelos de construcción de conocimientos externos al sujeto.
• Se admita la posibilidad de que el alumno puede aprender el significado del contenido de enseñanza, ya sea de un modo inmediato (visión directa del aprendizaje) o mediado y trabajado (visión interpretativa) (Pozo, Scheuer, Pérez Echeverría, Mateos, Martín y De la Cruz, 2006).

En pocas palabras, las propuestas didácticas basadas en AcC mantienen su coherencia constructivista para los diferentes contextos de la construcción del conocimiento de ciencias, pero rompen tal coherencia cuando abordan cuestiones sobre conocimiento y aprendizaje del sujeto. Ante el aprendiz, parecen estar comprometidas superficialmente con la frase “el alumno construye sus conocimiento”, lo cual es poco bagaje para afrontar cualquier investigación dado que carecen de los detalles psicológicos que podría aportar un modelo sobre la construcción del conocimiento individual (Pozo, 1996; Marín, 2003b).

5.    Algunos efectos del “olvido del alumno” en la didáctica de las ciencias.

Analizadas las visiones de ciencias y del alumno que se mantienen desde los modelos de enseñanza del AcC, y teniendo en cuenta la amplia proyección que tienen en el ámbito de la Didáctica de las Ciencias, es posible realizar algunas valoraciones sobre diferentes aspectos ligados a este ámbito:

• Sobre la formación de expertos en el ámbito
• Sobre la formación de futuros docentes de ciencias, y
• Sobre las limitaciones de los previsibles efectos de tales modelos en la enseñanza de ciencias.

5.1.  Sobre la formación de expertos en el ámbito

No es de extrañar el desigual grado de coherencia encontrado para analizar los conocimientos del alumno y de ciencias, si se tiene en cuenta que el principal objeto de debate y reflexión entre los miembros de la comunidad del ámbito de la enseñanza de las ciencias es este último, descuidando el primero. Este diagnóstico es fácil de explicar aludiendo a la formación marcadamente científica de los que trabajan en el ámbito de la didáctica de las ciencias (Gutiérrez, 1987; Duschl, 1994; Cañal, 1995; Tsai y Wen, 2005) donde la epistemología de ciencias queda más cerca de su formación que las disciplinas que estudian el conocimiento individual (Tamir, 1996).

En general, es normal que se alcancen posiciones epistemológicas desarrolladas en aquellos asuntos que son objeto de continuo e intenso debate, y se mantengan posiciones más intuitivas o cercanas al sentido común en cuestiones que han sido menos estudiadas. En la literatura del ámbito, los trabajos que abordan problemas teóricos sobre la enseñanza de las ciencias tratan con profusión el asunto de la naturaleza del conocimiento de ciencias y dejan pocos párrafos, o ninguno, para hablar del conocimiento del alumno.

Existe un discurso excesivamente polarizado sobre qué posiciones epistemológicas son más adecuadas para describir el conocimiento de ciencias. Sin embargo, se pueden establecer otros frentes dialécticos que podrían ser igualmente fructíferos. Por ejemplo, el discurso que compara el conocimiento de ciencias al conocimiento del alumno, y marca diferencias entre ambos, es poco frecuente en la literatura del ámbito, pero cuando se establece con cierta profundidad, se muestra como herramienta eficaz para evaluar propuestas didácticas, establecer sus limitaciones o proponer otras nuevas (ver por ejemplo Pozo y Gómez Crespo, 1998; Vosniadou, 1999; Marín, 2003a).

Se podría poner en duda que el conocimiento del alumno no haya sido suficientemente estudiando desde posiciones AcC cuando una de sus líneas prioritarias de investigación ha tenido como objeto de atención las concepciones del alumno, pero es necesario matizar que ésta ha sido bastante ilusoria cuando se percibe que se ha manejado un modelo sesgado y excesivamente académico del alumno, donde buena parte de su conocimiento cotidiano, espontáneo, implícito y procedimental ha sido descuidado, se ha obviado o pareciera no existir (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001).

Como es usual en planteamientos que gozan de una posición hegemónica en un ámbito de conocimiento, como es el caso de los modelos AcC (Solomon, 1994; Marín, Solano y Jiménez Gómez, 1999), sus defensores han mantenido y mantienen una postura excesivamente autocomplaciente frente a las posibilidades educativas de sus propuestas (ver Millar, 1989; Gil, 1993; Duit, 1999; Jiménez Aleixander, 2000) que contrasta con la visión que ellos mismos mantienen de lo que es una correcta actitud científica: sentido crítico ante el conocimiento construido.

5.2.  Sobre la formación de futuros docentes de ciencias

Desde la perspectiva AcC se sostiene que un cambio epistemológico sobre la naturaleza de las ciencias va a suponer mejoras sustanciales en las cualidades del docente de ciencias (Gil, Cudmani y Salinas, 1993; Gil, Carrascosa, Dumas-Carré, Furio, Gallego, Gené y otros, 1999). Sin embargo, otras investigaciones señalan la insuficiencia del cambio epistemológico en ciencias para forjar un buen docente pues existen otros factores que son significativos (Tsai, 2002; Mellado, 2003; Acevedo, 2009). En esta línea, se percibe la necesidad de que el progreso epistemológico también se extienda al modelo cognitivo del alumno. De no ser así, es previsible que el docente de ciencias, en su actuación de clase, muestre limitaciones para:

• Prever los efectos al aplicar una determinada acción docente, conociendo las capacidades y limitaciones procedimentales del alumno o sabiendo las dificultades de aprendizaje según el tipo de contenido.
• Afrontar los problemas de comprensión que presenta el alumno ante contenidos concretos de ciencias con conocimiento de causa, buscando soluciones fundamentadas en un buen modelo sobre cómo el alumno organiza y construye su conocimiento.
• Fomentar el uso de procedimientos de ciencias en el alumno, o lo que es lo mismo, habilidades de pensamiento formal (Inhelder y Piaget, 1972; Shayer y Adey, 1984). Ya que esto significaría reiterar en clase condiciones de enseñanza para distintos contenidos de ciencias (similar al modo de tomar pericia para bailar el trompo) buscando desequilibrios en la dirección adecuada siguiendo un modelo cognitivo del alumno (Piaget, 1978). En efecto, esto es posible si el docente usa con acierto un modelo cognitivo del alumno coherente con la construcción de contenidos cognitivos (Marín, 1997). Y además, dicho modelo debe contener soluciones para el aprendizaje procedimental ya que éste es complejo, difícil y requiere un periodo de tiempo largo de aprendizaje coherente (Pozo, Pérez, Domínguez, Gómez y Postigo, 1994).

Una buena formación del docente sobre la naturaleza de las ciencias le permite plantear una buena educación de ciencias acorde con lo que es la actividad científica pero esto no conviene confundirlo con una ayuda para que el alumno comprenda mejor los nuevos contenidos. En efecto, desde una visión coherente con el constructivismo, enseñar y aprender son dos procesos independientes (Delval, 1997) por lo que es discutible las relaciones causales entre enseñanza y aprendizaje que se establecen desde AcC. Así, enseñar en coherencia a como se construye el conocimiento de ciencias podría significar (depende de las metas educativas) el diseño de “las mejores condiciones de enseñanza para intentar fomentar una buena educación científica del alumno” pero en ningún caso significa necesariamente facilitar el aprendizaje al alumno (Marín, 2003a).

5.3.  Sobre las limitaciones de los modelos del AcC para la enseñanza de las ciencias

Puesto que los resultados académicos de los modelos AcC han sido previstos por sus defensores desde una argumentación más teórica que práctica (Pozo y Gómez Crespo, 1998; Duit, 1999), parece lógico que se puedan debatir con la misma dialéctica argumental. Dicho esto, no es difícil mostrar que los puntos débiles de la analogía AcC residen en las creencias que se suelen manejar sobre cómo organiza y adquiere el alumno su conocimiento.

En general, la relación entre enseñar y aprender que se mantiene en AcC se ajusta bien a lo que se ha descrito como visión directa o interpretativa, donde subyace la idea de que “aprender es fácil” (Pozo y Scheuer, 1999), o dicho de otro modo, los diseños de enseñanza AcC prevén mayor movilidad y prestancia cognitiva del alumno que la que reflejan los resultados académicos u otros modelos mejor fundamentados psicológicamente (Pozo, 2007), así:

1. La aparente facilidad de “relacionar sustancialmente” ideas previas y nuevas (Novak, 1982), en el caso de los contenidos de ciencias, se resisten a hacerse “sustanciales” (Pozo, 1989; Pozo y Gómez Crespo, 1998), y es que en esta propuesta subyace un supuesto que no es coherente con la visión constructivista del aprendizaje: el alumno no puede apropiarse directamente de las ideas nuevas que le son enseñadas, sino a través de un complejo proceso de asimilación (Piaget, 1978).
2. Crear conflictos cognitivos en el alumno esperando que estos le lleve a renunciar a sus ideas y abrazar otras nuevas no parece darse en el aula; las evidencias que prepara el docente para crear conflictos cognitivos no actúan como tales para los alumnos (Villani, 1992; Leach, 1999) y parece ser que aún no se dispone de experiencias de clase donde el conflicto cognitivo haya resultado en un claro cambio conceptual (Duit, 1999; Soto, Otero y Sanjosé, 2005).
3. Adquirir habilidades procedimentales que hagan diestros a los alumnos en el desarrollo de pequeñas investigaciones, semejantes a las que hacen los científicos, no parece que se pueda llevar a la práctica de clase si se tiene en cuenta que más del 70% de los alumnos de secundaria no llegan a adquirir las habilidades hipotético-deductivas de los científicos (Shayer y Adey, 1984; Lawson, 1993; Lawson, Mc Elrath, Burton, James, Doyle, Woodward y Kellerman, 1991).

Definitivamente, las previsiones de enseñanza que sugieren los modelos AcC no parece que tengan probabilidad de que se puedan confirmar, sobre todo porque el proceso de aprendizaje es un asunto más complejo de lo que ellos conciben.

Se podría explicar la falta de confirmación de las previsiones de los modelos AcC argumentando que configuran el aprendizaje usando analogías con alguna mecánica característica del progreso de ciencias (evolución histórica de los conceptos, cambio de paradigmas, características de la actividad científica, etc.). Sin embargo, las diferencias notables existentes entre la construcción del conocimiento de ciencias y las que se dan en el plano individual (Pozo y Gómez Crespo, 1998; Marín, 2003a) invalidan en mayor o menor grado dicha analogía y, por lo tanto, las previsiones que se pudieran hacer a través de ella.

Además, centrando la atención en el plano de la enseñanza, estas diferencias hacen que los modelos sobre la cognición y aprendizaje del alumno que subyacen en AcC sean también parcialmente válidos para hacer buenos diseños de enseñanza. Estos diseños se pueden complementar considerando aspectos específicos de la construcción cognitiva individual que no pueden ser considerados o contemplados en los modelos de construcción social del conocimiento tales como: la construcción de significados por el sujeto, el conocimiento implícito y su toma de conciencia, los diversos procesos y niveles de abstracción cognitiva o la naturaleza del conocimiento procedimental (Marín, 2003a).

Las anteriores limitaciones son comunes a los modelos AcC, si bien las peculiaridades específicas de cada uno de ellos conllevan limitaciones más concretas, entre las que se podrían destacar las siguientes:

A1. Sobre el Modelo de las Concepciones Alternativas (MCA)

Vistas las creencias sobre la visión del alumno, el modo de proceder del MCA presenta dos deficiencias notables:

• La información tomada del alumno está seriamente limitada (se obvian aspectos relevantes del conocimiento del alumno: ideas sobre el entorno cotidiano, habilidades procedimentales, contenidos implícitos, estructuras cognitivas generales, operaciones mentales, etc.) y sesgada puesto que la búsqueda e interpretación de datos está guiada por un contexto inapropiado (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001). Las estrategias didácticas que se apoyen en esta información podrán heredar también estas deficiencias como se muestra a continuación:

–           Es usual que buena parte de la información obtenida, se refiera al desconocimiento del alumno de las cuestiones planteadas, dado que están formuladas a un nivel académico que da poca oportunidad al alumno de expresar sus ideas sobre el tema. Diseñar cuestiones con un gradiente de dificultad variado permite tomar datos donde es posible tomar información del alumno por lo que sí conoce (Marín, Jiménez-Gómez y Benarroch, 2004). Esta información permite adoptar nuevas medidas didácticas (Marín y Benarroch, 1998).

–           En un buen número de ocasiones, el alumno intenta comprender la explicación del profesor desde sus esquemas de conocimiento construidos en su entorno cotidiano, en estos casos el MCA carece de respuestas didácticas adecuadas al disponer de poca o ninguna información sobre la componente cotidiana del conocimiento del alumno (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001).

–           Además de conocimientos específicos, el alumno posee estructuras cognitivas de carácter general que le permiten procesar información tanto simbólica como empírica (clasificar, medir, inferir, combinar, deducir, controlar variables, etc.). La importancia de estas estructuras en una enseñanza procedimental es indudable, sin embargo, el MCA, centrado en aspectos específicos del conocimiento, parece obviarlas (Marín, 2000).

• La consideración de que el aprendizaje se da cuando se vincula en un solo paso el conocimiento del alumno y sus implicaciones para la enseñanza presenta limitaciones (Viennot, 1985; Hewson, Beeth y Thorley, 1998). Por ejemplo:

–           La anterior idea sugiere que se puede lograr buenos aprendizajes sin más que el docente considere las ideas previas del alumno; como si la mecánica de aprendizaje del sujeto se redujera a establecer relaciones o asociaciones sencillas entre ideas previas y nuevas. Esta imagen del aprendizaje choca con la dificultad manifiesta del alumno para adquirir o comprender los diferentes contenidos de ciencias y con diversos tipos de aprendizaje mejor fundamentados psicológicamente (Piaget, 1978; Claxton, 1987; Pozo, 1989; García Madruga, 1990; Pozo y Gómez Crespo, 1998).

–           El conocimiento del alumno presenta cierta estructura organizada y desde luego no es una dispersión heterogénea de ideas (Pozo, Gómez Crespo, Limón y Serrano Sanz, 1991), así que las estrategias de enseñanza deberían organizarse más para modificar esquemas de conocimiento, en algunos casos fuertemente arraigados, que pequeñas ideas dispersas (Oliva, 1999; Taber, 2000; Vosniadou, 1999). Existen esquemas específicos, conceptuales, implícitos, con importante carga procedimental, más o menos ricos en significados, más o menos ligados al sistema afectivo del sujeto; en cada caso, las estrategias de  aprendizaje para modificarlos es diferente (Claxton, 1987) y tan importante como tener información sobre las ideas académicas del alumno es conocer los diferentes tipos y estilos de aprendizaje así como qué tipo de elementos de la organización cognitiva se pretenden modificar (Viennot, 1985; Marín, 1997; Hewson, Beeth y Thorley, 1998; Pozo y Gómez Crespo, 1998; Oliva, 1999; Cárdenas, 2006; Oviedo, Zapata y Cárdenas, en prensa).

A2. Sobre el Modelo del Cambio Conceptual (MCC)

La crítica más consensuada al MCC es que es una propuesta de enseñanza basada en supuestos de aprendizaje discutibles, dado que están tomados de modelos sobre la construcción social del conocimiento de ciencias que en muchos casos chocan frontalmente con los modos con que el sujeto “cambia” o “sustituye” su conocimiento o parecen desconocer o descuidar otros tipos de aprendizaje (Claxton, 1987; Pozo y Gómez Crespo, 1998; Oliva, 1999; Marín, 1999; Nersessian, 2002; Nersessian, 2008).

La visión que maneja el MCC del aprendizaje se aleja del constructivismo para acercarse a lo que se denomina realismo interpretativo, incluso al positivismo cuando centran sus esfuerzos en cambiar las ideas de los alumnos por las de ciencias, las cuales, juegan el papel de conocimiento correcto, verdadero y aceptado (Pozo y Gómez Crespo, 1998).

A3. Sobre el Modelo de Enseñanza por Investigación (MEPI)

Las propuestas basadas en AcC que fomentan una clase de ciencias usando procedimientos característicos de la actividad científica (por ejemplo, Duschl y Gitomer, 1991; Gil, 1993), muestran cierta debilidad cuando obvian o no hacen intervenir adecuadamente las capacidades y limitaciones procedimentales de los alumnos (Piaget, 1977; Shayer y Adey, 1984; Lawson 1993). Esto es un requisito básico para evitar que el alumno se frustre intentando desarrollar actividades con un nivel de exigencia por encima de sus capacidades procedimentales (Marín, 1991).

Los defensores del MEPI deberían tener en cuenta que poco más del 20% de los alumnos de secundaria alcanzan algunas habilidades del pensamiento formal (Shayer y Adey, 1984; Marín, 1986); si se les exige afrontar una y otra vez problemas mediante estrategias hipotético deductivas donde deben controlar variables o saber contrastar una de ellas dejando constante el resto (Inhelder y Piaget, 1972), es muy previsible el fracaso continuado si antes no se fomenta el desarrollo formal de su pensamiento.

Así, las propuestas sobre resolución de problemas o de laboratorio usando procedimientos de la actividad científica (por ejemplo Gil, Dumas-Carré, Caillot, Martínez Torregrosa y Ramírez, 1988; Hart, Mulhall, Berry, Lougharm y Gunstone 2000) podrían matizarse y ampliarse estableciendo nuevas condiciones de enseñanza que consideren factores tan significativos como el nivel operacional, la capacidad de la memoria operativa o el estilo cognitivo, etc. (Monk, 1990; Roth, 1990; Niaz, 1991; Lawson, Mc Elrath, Burton, James, Doyle, Woodward y Kellerman, 1991; Shayer y Adey, 1993).

Además, de forma implícita, el MEPI asume cierto isomorfismo entre actividades de clase por investigación y las estrategias  de aprendizaje del alumno. Es dudoso que los procesos constructivos del aprendizaje sean similares a los que aparecen en la construcción social de ciencias si se tiene en cuenta las diferencias notables entre unos y otros (Pozo y Gómez Crespo, 1998), ya nos centremos en los escenarios donde se hacen las construcciones cognitivas (Rodrigo, 1997) o en los procesos de construcción de ambos conocimientos (Marín, 2003a).

Está tan fuertemente arraigado entre los autores alineados a AcC el isomorfismo entre aprendizaje de los alumnos y actividad de los científicos que llegan a afirmar que «la metáfora que contempla a los alumnos como investigadores noveles proporciona una mejor apreciación de la situación de aprendizaje» (ver Gil, Guisáosla, Moreno, Cachapuz, Pessoa de Carvalho, Martínez Torregrosa y otros, 2002). Las clases de ciencias, ya se estructuren como investigación autónoma o dirigida por el profesor, están dentro del marco AcC y, por tanto, les debe afectar las limitaciones de éste.

La entrada A-Valoración de los modelos más usados en la enseñanza de las ciencias basados en la analogía-2011 se publicó primero en Nicolas Marin.

Marín, N. (1999). Delimitando el campo de aplicación del cambio conceptual. Enseñanza de las Ciencias, 17(1), pp. 79-92. Ver artículo original y bibliografía

Resumen:

La propuesta de enseñanza de cambio conceptual es, sin lugar a dudas, la que ha tenido una mayor difusión en el ámbito de la Didáctica de las Ciencias, sin embargo, este trabajo presenta evidencias tomadas de la práctica docente, así como algunas consideraciones teóricas sobre los conflictos cognitivos de los alumnos que, en el mejor de los casos, restringen el campo de aplicación de esta propuesta.

Summary:

The teaching proposal based on conceptual change is, no doubt, the most spreaded one in Science Education; however, there are evidences from the teaching practice, as well as some theoretical considerations about students’cognitive conflicts, which, in the best case, limit the range of application of this proposal.

1. Introducción:

La propuesta de enseñanza de cambio conceptual (PCC), ya desde sus comienzos, habría de conocer una gran difusión y aceptación por parte de educadores e investigadores del dominio de la enseñanza de las Ciencias.

Los autores originales de la PCC (Posner y otros, 1982) señalan que: «la cuestión básica es determinar cómo cambian las concepciones al sufrir el impacto de los nuevos conceptos y evidencias…, creemos que existen pautas análogas de cambio conceptual en el aprendizaje [del alumno] con el propuesto por la filosofía de la ciencia contemporánea«.

La expresión «cambio conceptual» ha sido y es, probablemente, una de las más usadas en el dominio de la enseñanza de las Ciencias, principalmente por los seguidores del movimiento de las concepciones alternativas (véase, por ejemplo, Gilbert y Swift, 1985; Millar, 1989), y ha ido precedida de términos calificativos o categoriales como «propuesta de«, «modelo de«, «teoría del«, «fundamentado en la teoría del«, que ponen de relieve los diversos grados de generalidad o importancia con que se ha acogido la PCC: desde una estrategia de enseñanza particular hasta un contexto teórico válido para fundamentar una investigación.

La paulatina difusión de la PCC ha corrido pareja al incremento de trabajos críticos que, ateniéndonos a sus fundamentos, se podrían alinear en dos grandes agrupaciones:

Tipo 1: críticas que se realizan en el plano de la enseñanza, evaluando resultados, apreciando incoherencias o restricciones, resaltando dificultades para alcanzar objetivos de enseñanza, etc (por ejemplo, Hashweh, 1986; Villani, 1992; Martínez Torregrosa y otros, 1993).

Tipo 2: críticas que se hacen sobre las bases epistemológicas que dan fundamento a la PCC (por ejemplo, Duschl y Gitomer, 1991; Osborne, 1996; Kelly, 1997).

En este trabajo se pretende revisar críticamente la PCC fundamentada en la Filosofía de la Ciencia contemporánea, centrando la atención principalmente en delimitar su campo de aplicación y, en cierta medida, su grado validez; dicha crítica se llevará a cabo desde dos frentes:

• Empírico, comparando la PCC con otras alternativas didácticas que han mostrado ser adecuadas para mejorar los diversos tipos de conocimiento encontrados en el alumnado ante distintos contenidos de Ciencias.
• Teórico, analizando los mecanismos que pone en juego el sujeto para superar diferentes limitaciones y conflictos cognoscitivos y compararlos con los de la PCC propuesta desde la Filosofía de la Ciencia.

Por tanto, esta crítica presenta una componente de tipo 1 al considerar otros modos de intervención alternativas a la PCC, y otra alineada al tipo 2, al marcar diferencias entre la epistemología científica a la individual. Finalmente ambas críticas convergen y se ayudan en la tarea de ponderar y delimitar el campo de aplicación de la PCC.

Obsérvese que la crítica teórica (tipo 2) no se lleva a cabo enfrentando opciones epistemológicas del pensamiento científico como resulta ser más usual.

Por otro lado, se quiere dejar claro que la crítica se hace sobre la PCC fundamentada en la epistemología de la Ciencia, no sobre otras propuestas de cambio conceptual que también consideran diversas teorías cognoscitivas de aprendizaje (véase en esta línea, por ejemplo, Pozo, 1989).

2. Tipos, precisiones, distinciones y ajustes del cambio conceptual: un intento de mantener el núcleo duro de la propuesta

Como consecuencia de la popularidad de la PCC, desde sus inicios, se han llevado a cabo numerosas experiencias de aula que han aportando datos concretos sobre su grado de eficacia, unas aplicando acríticamente la propuesta tal cual, otras más críticas intentándola matizar, diferenciar, ajustar, etc, así:

Hewson (1981) señala que, además del cambio conceptual, puede ocurrir que:

• se produzca una evolución de la idea espontánea, aumentando en extensión a lo largo de sucesivas instrucciones hasta ser coherente con la académica (a este proceso le denomina integración o captura conceptual)
• la idea espontánea y la académica sean irreconciliables.
• De forma análoga Hashweh (1986) también distingue el verdadero cambio conceptual, –reestructuración cognoscitiva, que ocurre cuando la estructura cognoscitiva antigua y el nuevo concepto entran en conflicto-, de otras situaciones de aprendizaje:
• Si un esquema espontáneo está en parte o totalmente implícito en el sujeto, es posible explicitarlo a través de ejemplos.
• La distancia entre el contenido objeto de enseñanza y el esquema es tal que se impone presentar ejemplos a modo de analogía, lo que permite la creación de un nuevo esquema a partir del esquema espontáneo.
• La interacción del sujeto no ha permitido desarrollar un esquema sobre un determinado contenido, pero es posible hacerlo diseñando un conjunto de experiencias.
• Muchos conceptos que se enseñan al alumno no son sino una ampliación o generalización de sus esquemas, por lo que únicamente habrá que aportar ejemplos adecuados para que se produzca dicha generalización.

Weil‑Barais y Lemeignan (1991) aprecian que, desde una perspectiva epistemológica, existen diferentes visiones del cambio conceptual entre los diversos autores, que se podrían tipificar en las siguientes:

• Erradicación: se considera que los alumnos están en un error que debe ser eliminado y sustituido por conceptos correctos a fin de hacerlos expertos (subyace la idea de que existe un conocimiento verdadero que debe suplantar al falso).
• Coexistencia: se intenta que el alumno tome conciencia de las ideas que tiene, así como de sus límites de validez, para posteriormente presentarle otras mejores y más operativas.
• Articulación: se apoya en las ideas de los alumnos para elaborar otras nuevas, según esto es mejor hablar de desarrollo conceptual que de cambio conceptual.

En un intento de sistematizar las distintas propuestas, Jiménez Aleixandre (1991) presenta las combinaciones de interacción, entre ideas previas y nuevas ideas, que en buena lógica se deberían dar:

• Si las ideas previas del alumno son irreconciliables con las que se le van a enseñar puede ocurrir que éstas sean rechazadas, memorizadas en parte o que sean poco a poco aceptadas por intercambio (cambio conceptual).
• Si las ideas previas son familiares con las nuevas entonces puede ocurrir que las primeras se desarrollen capturando las segundas o éstas abarquen por inclusión las anteriores ideas que poseen un grado de generalidad más restrictivo.

En muchos casos, al aplicar en el aula la propuesta del cambio conceptual, los resultados obtenidos han sido pocos satisfactorios (Hewson y Thorley, 1989; Martínez Torregrosa y otros, 1993; Sebastia, 1993; Perales, 1993), lo que ha supuesto nuevos esfuerzos para precisar o acotar dicha propuesta.

Hewson y Thorley (1989) señalan que quizá lo importante sería insistir en el cambio del estatus de una determinada concepción del alumno, en función de que sea más o menos inteligible, plausible y útil.

Algunos autores de la propuesta original (Strike y Posner, 1990) reducen la aplicación de ésta a conceptos que juegan un rol generativo y organizativo en el pensamiento (análogo a los esquemas piagetianos y a los paradigmas de Kuhn), de modo que para aprendizajes que supongan capturas y no permutas conceptuales el cambio conceptual no sería válido.

A pesar de las críticas y los resultados en el aula, la PCC continúa aceptándose y aplicándose de forma poco crítica desde los más variados puntos de vista:

• Con programas de instrucción por ordenador, para eliminar errores conceptuales (Hameed y otros, 1993).
• Mediante el uso de analogías provisionales para establecer modelos explicativos (Brown, 1994).
• Leyendo textos que refutan las ideas previas más comunes entre los alumnos (Hynd y otros, 1994).
• Dando la oportunidad al alumnado de explicar oralmente o por escrito sus nuevas ideas (Fellows, 1994).
• Dando a conocer a los alumnos sus propias ideas previas (Perales y Nievas, 1995).

Una primera lectura de este enorme esfuerzo por diferenciar tipos de cambio conceptual, precisar su campo de aplicación, utilizarlo mediante una diversidad de técnicas, etc, llevaría a pensar en lo fructífera que resulta ser esta propuesta.

Sin embargo, una lectura más crítica permite ver que:

• en el esfuerzo por precisar y diferenciar, se han ido acumulando modos de tratar las ideas previas que no suponen cambio conceptual en sentido estricto (por ejemplo, captura, articulación, generalización, etc) y que, sin embargo, son considerados como «otros modos de cambio conceptual»,
• se ha ido paulatinamente restringiendo considerablemente el campo de aplicación del modelo de cambio conceptual (originalmente parecía abarcar todos los contenidos de Ciencias) y, por último,
• aparece una diversidad de técnicas que se alejan del sentido original con el que se propuso.

Todo ocurre como si el esfuerzo por diferenciar, acotar, ajustar, precisar y diversificar no sea otra cosa que «manipulaciones» en el cinturón protector del modelo de cambio conceptual (en el sentido lakatosiano del término) a fin de mantener fuera de posibles críticas el núcleo duro del propio modelo.

Otra interpretación adicional a la anterior consiste en relacionar causalmente el esfuerzo por sostener en pie la PCC, con el hecho de que ésta supone una estrategia de enseñanza coherente con la formación científica de la mayoría de autores que publican en este dominio (véase Duschl, 1994). Al final del trabajo se vuelve a tomar con mayor fundamento este particular.

3. Clases de tratamiento didáctico según tipos de conocimiento. Delimitación empírica del campo de aplicación del cambio conceptual.

Los alumnos poseen sobre los contenidos de Ciencias distintos tipos de conocimientos según las fuentes de donde los han ido adquiriendo: interacción personal con el medio físico, con los amigos, en el colegio, viendo documentales o anuncios, interaccionando con el ordenador, etc.

Todo ello genera diversos tipos de conocimiento bien sean elementos del pensamiento figurativo, conocimiento verbal significativo, esquemas de acción, etc. (Piaget, 1981; Claxton, 1984), localizados en la memoria episódica o semántica (Posada, 1996), se manifiesten como conocimientos declarativos o procedimentales (Lawson, 1994; Pozo y otros, 1991b), etc.

El trabajo empírico que se expone en este apartado consiste, inicialmente, en delimitar los tipos de conocimiento declarativo que posee el alumno de Primaria para una diversidad de contenidos del Medio Natural.

En función del tipo de conocimiento encontrado (diagnosis), se ha de precisar qué actividades de enseñanza serían las más adecuadas para ayudar al alumno a desarrollar o modificar sus conocimientos en la dirección de otros que estén más en consonancia con los contenidos de enseñanza (intervención).

La elaboración del trabajo tuvo carácter voluntario para los alumnos que cursaban la asignatura «Didáctica de las Ciencias Experimentales» que se imparte en el segundo año de la titulación de Maestro en la Universidad de Almería. En total participaron 74 alumnos divididos en 15 grupos de trabajo.

Avisar que, en esta investigación que se está describiendo, puede crear cierta confusión la implicación de dos clases de alumnos: a) los de Magisterio que son los que hacen la investigación y, b) los de Primaria, sobre los que se aplicará un cuestionario para delimitar sus conocimientos previos.

Los contenidos del Medio Natural elegidos, fueron los siguientes: seres vivos e inertes, características físicas del agua, clasificación de los animales, crecimiento de las plantas, alimentación y nutrición, alcohol y tabaco, actividad física y alimentación, crecimiento del ser humano, orientación, máquinas y aparatos, el ciclo del agua, cuerpos opacos, translúcidos y transparentes, músculos del cuerpo humano, huesos del cuerpo humano, aparato circulatorio.

En la formación del alumnado se emplearon 32 horas en módulos de dos, del siguiente modo:

Exposición oral mediante transparencias de los siguientes contenidos teóricos:

• Propuestas didácticas desde la perspectiva científica: cambio conceptual, enseñanza por investigación e implicaciones didácticas deducidas del método científico (3 sesiones teóricas) (Marín, 1991).
• Propuestas didácticas desde la perspectiva del conocimiento del alumno (principalmente centradas en Ausubel y Piaget) y orientaciones metodológicas para la confección de un cuestionario dirigido a delimitar concepciones en el alumnado de Primaria (5 sesiones teóricas) (Marín, 1995).

Apréciese que, además de la PCC, fueron expuestas otras alternativas didácticas con distinto fundamento.

• Actividades prácticas sobre los contenidos anteriormente expuestos (8 sesiones de trabajo), entre las que se encontraban las ligadas directamente con las pretensiones de este trabajo.

Por su importancia, se detallan los pasos que habrían de determinar qué modos de intervención serían los más adecuados al tipo de conocimiento detectado en el alumno de Primaria:

1. Cada grupo de Magisterio, apoyándose en las orientaciones metodológicas, diseña un cuestionario dirigido a determinar el conocimiento de los alumnos de Primaria sobre el contenido que previamente han elegido.
2. Cada grupo administra su cuestionario a una o dos muestras de alumnos de Primaria (número de alumnos entre 30 y 50) con nivel o niveles escolares en el que es adecuado enseñar dicho contenido.
3. Cada grupo de Magisterio delimita el conocimiento del alumnado de Primaria sobre los distintos aspectos que componen dicho contenido.
4. El profesor diseña una tabla de doble entrada: la horizontal es utilizada para situar los distintos tipos de intervención didáctica según el tipo de conocimiento detectado en el alumnado de Primaria (las opciones iniciales fueron: extender, modificar, informar, diferenciar, conceptuar) y la vertical para que cada grupo distribuya los aspectos más relevantes del contenido elegido (criterios utilizados: partes de interés didáctico, partes constituyentes, apartados del libro de texto, aspectos del conocimiento del alumno que interesa conocer, etc). En el anexo se expone una tabla de ejemplo sobre el contenido «alimentación«.
5. Los miembros de cada grupo, rellenan las celdillas de la tabla de doble entrada con las concepciones detectadas, según el tipo de intervención más adecuado a la limitación cognoscitiva detectada (ver ejemplo en el anexo). El proceso de encasillamiento va precedido de un debate entre los miembros del grupo y de éstos con el profesor, utilizando como criterio de clasificación y discusión las distintas propuestas didácticas.

Fruto de los debates aparece «precisar» como un nuevo tipo de intervención que se podría caracterizar con cierta independencia de «diferenciar» y, además, se matizan otros modos de «extender» como «sistematizar«, «ampliar posibilidades» y «enriquecer«).

Los modos de intervención más significativos que finalmente se delimitaron, fueron los siguientes:

1. Extender

Resulta útil cuando se aprecia que el alumno aplica sus ideas o conceptos a un número reducido de objetos y situaciones; en tal caso, lo que se intenta es sistematizar ésta aplicación a una diversidad de objetos y situaciones.

En esta opción se encontraron matices como sistematizar (una idea fragmentada) y ampliar posibilidades o enriquecer (la visión del alumno sólo contempla algunos aspectos o aprecia menos posibilidades que las que realmente se dan).

Si las ideas o conceptos están limitados en extensión, se trataría de realizar actividades para enriquecerlos con nuevas situaciones u objetos. Véanse algunos ejemplos:

– Los posibles focos de «contaminación» que considera el alumno se reducen a los cotidianos y a los que oye por los medios de información (basuras, vertidos de petróleo, capa de ozono, etc), por lo que habría que indicarle, a modo informativo o mejor, con el apoyo de algunas actividades, otros focos de contaminación (contaminación acústica, pilas-botón, efecto invernadero, etc).

– Se posee cierta idea sobre la función de sostén de los «huesos del cuerpo humano«, la cual se podría enriquecer para una diversidad de animales (con y sin huesos), de personas (gordas y delgadas) y situaciones (llevando más o menos peso, con gravedad superior o inferior a la terrestre).

– No se conoce la utilidad y procedencia del «agua» que va más allá del ámbito marcado por su interacción cotidiana con este elemento.

– Los alumnos de 8-10 años no saben localizar puntos relevantes del cuerpo donde pueden detectar el pulso de la «circulación de la sangre«, excepto en la muñeca y el pecho. Conocen algunas actividades para mantener el pulso alto o bajo, pero desconocen otras relevantes.

2. Modificar

Sería conveniente cuando se aprecia que el alumnado posee ideas erróneas sobre algún aspecto del contenido de enseñanza. Las actividades deberían estar dirigidas a cambiar o modificar dichas ideas por otras más correctas desde la perspectiva científica. Algunos ejemplos que ilustran esta propuesta son:

– Sobre el «ciclo del agua» se aprecian errores sobre su conservación total de la Tierra, debido a la existencia de zonas donde llueve mucho y otras que padecen fuertes evaporaciones; es posible que los alumnos tengan dificultades para cerrar el ciclo del agua a falta de comprender todos los posibles recorridos y transformaciones que sufre el agua. Habría que utilizar modelos con recipientes donde lo que pierde uno por evaporación lo toma el otro, y lo que pierde éste por otras vías fluye de algún modo al primero.

– Las «plantas» son consideradas por sujetos de 6-10 años, a medio camino entre los seres vivos e inertes, por lo que habría que inducir de un modo operativo las características básicas de un ser vivo (nacen, crecen, se reproducen y mueren) y mediante unas experiencias comprobar que también se dan estas características en las plantas.

– La mayoría de los alumnos de 8-10 años poseen la idea errónea de que la sangre está por todo el cuerpo (como está el agua en una esponja), desconociendo que «la circulación de la sangre» se hace a través de venas y arterias.

– Confunden la función reguladora de los «alimentos» con la función plástica, si bien identifican los alimentos reguladores como suministradores de vitaminas.

3. Informar

Sería adecuado cuando el alumnado no posee ningún tipo de conocimiento sobre algún aspecto relevante de un contenido de enseñanza. He aquí algunos ejemplos donde se ha apreciado la carencia de ideas:

– En «alimentación» los niños de 10-12 años no distinguen las dietas hipocalóricas de las hipercalóricas por falta de criterios nutricionales para delimitarlas y desconocen la importancia de las sales minerales.

– Ignoran, respecto a «utilidades del agua«, las repercusiones que tiene su contaminación.

– La mayoría de alumnos de 8-10 años desconocen las causas del pulso en la «circulación de la sangre«, así como los componentes más relevantes de este líquido.

4. Precisar:

Se hace necesario cuando dos grupos de objetos o situaciones que son disjuntos están vagamente definidos para el alumnado (elementos de uno se encasillan en el otro) o cuando un concepto es utilizado de un modo difuso.

Una variante encontrada es aclarar cuando las ideas presentan cierta confusión aunque no sean erróneas.

Véanse algunos ejemplos:

– Varios productos derivados de un mismo alimento son considerados como distintos «alimentos«. También se ha apreciado confusión, en el ámbito nutricional, entre «energía» y «vida sana» y entre «crecimiento» y «supervivencia».

– Sobre el «ciclo del agua» se posee cierta noción sobre el recorrido del agua que se utiliza para ducharse, pero a falta de comprender mejor las transformaciones que puede sufrir ésta por los distintos lugares por donde puede pasar, no cierran el recorrido, ya que no aprecian algunas fases o hacen finalizar su recorrido en el mar. Habría que utilizar modelos para que el alumno aprecie las posibles transformaciones del agua y precisar con otras actividades los distintos recorridos reales del agua.

– La mayoría de niños de 10-12 años comprenden la función de las articulaciones de los «huesos» para que pueda existir movimiento en los miembros, pero es un conocimiento que exige ser precisado con la noción de ligadura entre huesos cuyas representaciones están globalizadas.

– Aunque los niños de alrededor de 6 años saben distinguir entre «seres vivos e inertes«, cuando algunos objetos están en movimiento, en reposo o en circunstancias especiales (piedra en remojo, flor seca, pelota pinchada, etc) el criterio clasificador se vuelve confuso, por lo que sería necesario precisar y operativizar las características diferenciadoras entre seres vivos e inertes ante la diversidad de situaciones donde se da confusión.

5. Diferenciar:

Puede ser útil cuando el alumno no distingue, o no lo hace bien, las partes que integran un todo (objeto, situación, sistema, etc), si bien sólo la diferenciación de éstas permitiría comprender el comportamiento del todo. A veces puede ocurrir que ciertas manifestaciones o aspectos del todo se comprendan mejor que otras.

En estos casos habría que realizar actividades donde el alumno tenga ocasión de apreciar la función específica de cada parte, para después integrar cada una de ellas, veamos algunos ejemplos:

– Con los «músculos«, aunque niños de 8-9 años están acertados asociando los grupos musculares a diversas acciones en términos globales, no existe apenas precisión para distinguir los músculos que intervienen en acciones más concretas, por lo que habría que realizar algunas acciones específicas que permitan apreciar el músculo o grupo muscular que se calienta o adquiere tensión; también sería un recurso didáctico útil realizar acciones donde debe inmovilizar algún músculo.

– Las dos etapas del «crecimiento» que no diferencian bien los alumnos de 6-7 años son: adolescencia y juventud; sería conveniente centrar algunas actividades en estas dos etapas poniendo ejemplos concretos con los hermanos o familiares.

6. Conceptualizar

Adecuado para cuando el alumnado posee un buen bagaje de significado sobre el contenido objeto de enseñanza, pero tiene dificultades para conceptualizarlo y expresarlo con palabras más adecuadas o con una terminología científica.

Es posible que el alumno, debido a una intensa interacción con objetos o situaciones ligadas al contenido, adquiera ciertas habilidades ante determinadas tareas, pero carezca de las etiquetas (significantes) adecuadas o éstas no existen.

Veamos algunos ejemplos:

– Respecto al contenido «alimentación«, los niños de 10 a 12 años reconocen los alimentos poco recomendables para una dieta equilibrada pero no tienen conceptualizada la razón de sus deficiencias nutricionales.

– Parecen tener claras las diferencias entre hombre y mujer en las distintas fases del «crecimiento» pero, además de no apreciarlas en su totalidad, no utilizan los términos correctos.

Este estudio empírico se ha restringido a contenidos declarativos ya que se trataba de comparar estas estrategias de enseñanza con la propuesta de cambio conceptual que gira también sobre este tipo de contenidos.

Se han encontrado, como se ha podido mostrar, seis tipos de tratamientos didácticos, con matices en algunos de ellos, según los diferentes tipos de conocimientos detectados; probablemente la lista no esté acabada y, es posible, que sea necesario distinguir mejor o agrupar algunas estrategias; así, somos conscientes de que «precisar» y «diferenciar» poseen connotaciones comunes y, en cierto modo, el primero se podría ver como un apartado del segundo.

Aun así, los resultados de este estudio muestran de un modo práctico que, para resolver las dificultades cognitivas encontradas en el alumnado sobre diversos contenidos de enseñanza, es necesario aplicar distintos modos de intervención en el aula, muchos de ellos claramente diferentes a la propuesta de cambio conceptual; sólo una, «modificar«, muestra cierta sintonía.

Cabría la posibilidad de aducir que algunos tipos de cambio conceptual expuestos en el apartado 2 (por ejemplo, algunos propuestos por Hashweh, 1986; Jiménez Aleixandre, 1991) presentan consonancia con, por ejemplo «extender«, pero en tal caso es rigurosamente cierto que esto no es cambio conceptual en sentido estricto, entonces ¿por qué insistir en considerarlo otro tipo de cambio conceptual?.

Por tanto, sí que es posible concluir que la propuesta de cambio conceptual es claramente restringida, visto que existen otras estrategias de enseñanza más adecuadas para tratar los distintos tipos de limitaciones cognoscitivas encontradas en el alumnado.

4. El papel de los conflictos cognoscitivos en las nuevas adquisiciones cognoscitivas del alumno

Existen muchas formas de aprender y varios niveles de adquisición de lo aprendido (Claxton, 1984), sin embargo, la forma de aprendizaje que aquí nos ocupa está caracterizada porque el camino que lleva a la adquisición está obstruido por un obstáculo: el conflicto cognoscitivo.

Por este motivo, se pretende ahora revisar los mecanismos, factores y constructos que se ponen en juego en las adquisiciones cognoscitivas del aprendiz y, en particular, el papel de los diversos tipos de conflicto cognoscitivo.

La revisión se hará a través de la propuesta de Piaget, por ser ésta la que ha estudiado con mayor profusión los mecanismos y tipos de reacciones ante un desequilibrio cognoscitivo y, en particular, ante un conflicto (Pozo y otros, 1991b; Pozo, 1989).

Son conocidas las diferentes críticas de las que ha sido objeto la teoría piagetiana (una revisión exhaustiva y seriamente fundamentada se puede consultar en Vuyk, 1985). Sin embargo, las «zonas de impacto» de las críticas a Piaget (principalmente, los desfases de los estadios y la descripción de la estructura cognoscitiva desde la lógica de grupos) no «tocan» el entramado teórico que a continuación se va a exponer (necesariamente resumido), el cuál está entresacado, sobre todo, de las últimas obras de Piaget, por demás, poco conocidas (ver, Vuyk, 1985; Kitchener, 1992).

La exposición se realiza en tres apartados complementarios y sucesivos:

1. a) La importancia del constructo «esquema» para entender y describir más adecuadamente los distintos tipos de conflicto cognoscitivo y, en general, el desarrollo cognoscitivo del sujeto.
2. b) El constructo «acción» se muestra relevante para entender determinados tipos de adquisiciones, así como el desarrollo cognoscitivo de éste.
3. c) La función de los conflictos cognoscitivos en la evolución de los esquemas.
4. a) Se puede comprender de un modo más eficaz el desarrollo cognoscitivo del alumno a través del constructo esquema, entendido éste como unidad molar de organización del conocimiento a distintos niveles de contenido, generalidad y abstracción, así se podrían diferenciar:

– Esquemas sensomotrices, son esquemas de acción desarrollados inicialmente a partir de los reflejos del recién nacido y por las reiteradas interacciones de éste con su medio; constituyen la inteligencia sensomotriz que posteriormente, previa interiorización, tendrá una importancia crucial en el desarrollo cognoscitivo (Piaget, 1977a).

– Esquemas específicos dependientes del contenido, son generados por abstracción simple a partir de las interacciones del sujeto con su medio y en su génesis juega un papel básico los esquemas sensomotrices; aunque de carácter irreversible, poseen capacidad transformadora (Marín, 1994).

– Esquemas operacionales; exigen procesos de abstracción refleja que actúan sobre las acciones interiorizadas (Piaget, 1977b), por lo que son un producto cognoscitivo más depurado, general y lejano de la experiencia que los esquemas específicos, con los que mantiene una relación de subordinación: los primeros actúan como operadores para matizar y precisar la actividad de los segundos (Marín, 1994).

– Esquemas sentimentales; formados por la interacción (consecución, conflictos, apoyos, etc) de los deseos, creencias y expectativas del sujeto con el medio (Marina, 1996), mediatizan la actividad asimiladora de los anteriores esquemas, hasta el punto de que la presencia de estos constructos es fundamental para entender distintos fenómenos de aprendizaje (Claxton, 1984).

– Esquemas sobre creencias, normas sociales, culturales; se desarrollan por la fuerte influencia que recibe el sujeto al estar inmerso en un medio social; no cabe duda que también mediatizan la visión de la realidad dada por los anteriores esquemas.

A pesar de ser usuales los modelos cognoscitivos como retículos conceptuales (véase, por ejemplo, Novak, 1982), creemos desafortunado confundir o no diferenciar entre esquema y concepto a efectos de una interpretación de la actividad cognoscitiva del sujeto.

En efecto, mientras el término «concepto» posee connotaciones definidas por una lógica bien desarrollada y evoca usualmente la parte declarativa de la cognición e incluso, el plano verbal del conocimiento (Claxton, 1984), el constructo «esquema» permite explicar de un modo más plausible las reacciones cognoscitivas del sujeto a distintos tipos de tareas.

Así, un «esquema» infiere al sujeto, además de las manifestaciones de su pensamiento declarativo, como ideas, preconceptos, nociones (posibles correlatos del concepto), otros comportamientos de naturaleza procedimental (selecciona, organiza, infiere, seria, tantea, establece correspondencias causales, transforma, etc), que, además, están regidos usualmente por una lógica muy diferente a la que se utiliza para definir un concepto o establecer relaciones entre ellos (por ejemplo, la lógica de los conceptos científicos) (Marín, 1996).

El esquema, como sede del comportamiento declarativo y procedimental del sujeto refleja mejor las interrelaciones que existen entre estos dos tipos de conocimiento, abordados por separado con demasiada frecuencia (Claxton, 1984).

En lo que sigue, utilizamos el constructo «esquema» como la unidad de organización más importante que integra la estructura cognoscitiva del sujeto.

1. b) La acción del sujeto es un factor importante para entender las adquisiciones y el desarrollo cognoscitivo de éste.

La acción y, en particular, los esquemas de acción que se van conformando, juegan un papel importante en el desarrollo de la inteligencia que Piaget procura enfatizar reiteradamente:

• La acción es determinante en el desarrollo cognoscitivo ya que a lo largo del periodo sensomotriz el sujeto desarrolla una serie de esquemas de acción que posteriormente interioriza a través del juego simbólico, con lo que el sujeto logra distanciarse del presente para evocar objetos y situaciones pasadas, relacionar las representaciones de los objetos, etc. (Piaget, 1977a, pp. 16-32). En un determinado momento de la evolución, surgen las operaciones mentales de un proceso de abstracción refleja a partir de los esquemas de acción.
• Las explicaciones causales son un conjunto de transformaciones que dan cuenta de los hechos y leyes, generan modelos sobre los objetos y su comportamiento, (Piaget y García, 1973, p. 25) proceden de la propia acción particular, mientras que las operaciones lo hacen de la coordinación de éstas (p. 24).
• El mecanismo cognoscitivo de la toma de conciencia se activa allí donde se producen las interacciones sujeto-objeto, a través de dos observables iniciales periféricos, el objetivo a alcanzar o dirección de la acción y la terminación de la acción en acierto o fracaso. Después, en el intento de reconocer los medios empleados, razones de elección o modificaciones y tanteos durante el ejercicio, etc, hay un proceso de conceptualización, parcial o total del esquema, y la asimilación se hace representativa, susceptible de evocaciones en extensión (Piaget, 1976, pp. 257-258).

1. c) Los mecanismos de equilibración de la estructura cognoscitiva explican el desarrollo cognoscitivo del sujeto.

El enriquecimiento de un esquema no se da por simples añadidos de nuevas incorporaciones, sino por procesos de asimilación (cualquier adquisición cognoscitiva supone la activación selectiva de algún esquema) y acomodación (reorganización del esquema para incorporar el nuevo elemento).

Las nuevas incorporaciones que no son coherentes o familiares con los esquemas asimiladores, suponen perturbaciones que suelen provocar desequilibrios más o menos acusados en los esquemas, y es el esfuerzo del sujeto para buscar nuevos equilibrios lo que produce el avance cognoscitivo de éste.

Las perturbaciones pueden ser ocasionadas por las interacciones de los esquemas con los datos que le llegan del exterior, por una coordinación deficiente entre esquemas o entre esquemas y la estructura cognoscitiva global (Piaget, 1978a, pp. 10-11).

Ante una perturbación externa se pueden apreciar tres tipos de conductas según sea o no modificado el esquema y por el modo de compensar la perturbación (Piaget, 1978a, pp. 73-78), así puede ocurrir que:

• ante un hecho nuevo no se produzca ninguna modificación en el sistema cognoscitivo, de modo que la perturbación es anulada despreciándola sin más,
• la compensación no sea una anulación o rechazo, sino una modificación por «desplazamiento del sistema» hasta hacer asimilable el hecho inesperado, con lo que el elemento perturbador surgido del exterior se integra en el sistema,
• se anticipen las posibles variaciones, que pierden, en la medida en que son previsibles y deducibles, su carácter de perturbación y vienen a insertarse en las transformaciones virtuales del sistema.

Compensada la perturbación se llega a un nuevo equilibrio donde los esquemas mejoran su capacidad asimiladora de varios modos (Piaget, 1978a, p.34):

• Aumentando en extensión su capacidad asimiladora.
• Realizando una coordinación más eficaz entre esquemas.
• Diferenciando los esquemas que permiten asimilaciones más adecuadas y precisas.
• Creando esquemas de rango superior (operacionales) mediante abstracciones más profundas (abstracción reflexiva) a partir de las novedades integradas.

En otro orden de cosas, no habría que dejar escapar la existencia de un alto grado de paralelismo entre los mecanismos piagetianos propuestos para dar cuenta del desarrollo cognoscitivo y los modos de intervención didáctica encontrados en la investigación empírica según el tipo de conocimiento del sujeto (§3), en efecto:

– Los esquemas de acción una vez interiorizados poseen una capacidad asimiladora muy limitada, la cual se va ampliando poco a poco en extensión y precisión mediante el continuo juego de asimilación y acomodación en sus intentos de reequilibración interna y externa. Este desarrollo de los esquemas podría sugerir tratamientos didácticos como «enriquecer» y «precisar«.

– Inicialmente los esquemas de acción se encuentran muy globalizados, lo que da origen a un conocimiento sincrético, por esto, la compensación de muchos desequilibrios supone la necesidad de diferenciar un esquema en dos o más a fin de permitir asimilaciones más adecuadas y precisas; de estas limitaciones se podrían deducir o sugerir estrategias de enseñanza como «diferenciar» y, en menor medida, con «precisar«.

–  Los esquemas de acción recién interiorizados han sido desarrollados por la fuerte interacción del sujeto con su medio físico, por lo que poseen un fuerte componente personal que infiere al conocimiento parte de su carácter egocéntrico, después los intercambios de puntos de vista en su interacción social y la utilización del lenguaje actúan de reguladores para expresar sus significados personales de un modo más compartido; esto corre paralelo a los modos de intervención «conceptualizar» e «informar«.

– Ligado a lo anterior, la toma de conciencia del sujeto (Piaget, 1976, pp. 257-258) permite ir conceptualizando aquello que en un primer momento sabe hacer en el plano de la acción. Al proceso por el que parte del conocimiento empírico inconsciente llega a expresase verbalmente, Claxton (1984) lo denomina «darse cuenta«; todo lo cual sugiere claramente el modo de intervención denominado «conceptualizar«.

– Si se van a integrar elementos (datos empíricos o información) poco familiares al esquema asimilador, e incluso contrarios, para compensar la perturbación, se requiere una fuerte reestructuración del esquema que puede llevar a un proceso de diferenciación progresiva. Este caso sugiere estrategias como «modificar» y «diferenciar«.

Por lo tanto, se puede apreciar que existe una buena coherencia entre las estrategias de enseñanza delimitadas empíricamente y las sugerencias deducidas de partes del entramado piagetiano, cuya teoría pone de manifiesto, de este modo, su capacidad explicativa.

Además, puesto que la teoría de Piaget se desarrolla de forma coherente desde las diversas manifestaciones cognoscitivas de los niños y adolescentes a cientos de experiencias desarrolladas por este autor y colaboradores, es plausible pensar que se podría comprobar empíricamente la existencia de otros tipos de intervención en el aula deducidas de dicha teoría, lo que dejaría traslucir su capacidad predictiva.

En efecto, aunque nos apartemos por un momento de la línea argumental principal, merece la pena mostrar algunos modos de intervención deducidos de la teoría de Piaget susceptibles de verificación empírica:

– «Coordinar» sería adecuado cuando se aprecia que el sujeto posee ciertos esquemas que le permiten solucionar problemas sencillos (por ejemplo, donde intervienen por separado el peso y volumen), pero no otros más complejos que requieren de la coordinación de éstos (siguiendo con el ejemplo anterior, cuando se hace intervenir la densidad); esta medida didáctica de intervención aprecia la coordinación de esquemas como una de las posibilidades del sujeto para superar determinados conflictos cognoscitivos entre los observables y el sistema de esquemas (Piaget, 1978a).

– «Operativizar» será necesario cuando se aprecia que ante una situación problemática cuya resolución depende de la comprensión de un concepto o variable específica, el sujeto ofrece soluciones poco satisfactorias, ya que pone en juego factores perceptivos irrelevantes; esta sugerencia se configura al apreciar que si el sujeto no posee el esquema operacional adecuado para estructurar una variable, suele caer en los engaños perceptivos de la tarea o es muy dependiente de la presentación figurativa del problema.

Cabría preguntarse por qué no han aparecido en la fase empírica «coordinar» y «operativizar«; la razón más plausible que se podría dar es que los cuestionarios se dirigían a la detección de la parte declarativa del conocimiento del alumno, mientras que los dos tipos de intervención deducidos de la teoría de Piaget son procedimientos por los que se rige el conocimiento generado por abstracción refleja (Piaget, 1977), quedando lejos del alcance «explorador» del cuestionario.

Con todo, somos conscientes de que las inferencias que ligan deductivamente fragmentos de la teoría piagetiana con determinados modos de intervención no se rigen por leyes estrictas de la lógica deductiva y es posible que se pudiera llegar a otras deducciones; tal es la naturaleza de este ámbito de conocimiento.

5. Comparando el cambio conceptual científico con los mecanismos de conflicto cognoscitivo del sujeto.

La propuesta de cambio conceptual presupone que «existen pautas análogas de cambio conceptual en el aprendizaje [del alumno]» (Posner y otros, 1982) y que por tanto son aplicables a aquellos «conceptos del alumno que juegan un rol generativo y organizativo en el pensamiento, análogos a los esquemas piagetianos o a los paradigmas de Kuhn» (Strike y Posner, 1990).

Consecuentemente, realizando una transposición desde la Historia y Filosofía de las Ciencias al plano cognoscitivo del alumno, los autores anteriores sugieren que, para cambiar sus concepciones, aquellas que están fuertemente arraigadas, se requieren unas condiciones tales que el alumno:

• Sienta insatisfacción con su concepción.
• Vea la nueva concepción inteligible.
• Tenga ocasión de comprobar que lo nuevo es más plausible.
• Aprecie que es más útil, por ejemplo, comprobando que puede resolver problemas que no resuelven sus concepciones espontáneas.

Finalmente, se indica que el cambio o reorganización dependerá, en última instancia, de la ecología conceptual del sujeto compuesta por artificios cognitivos tales como anomalías, analogías, metáforas, creencias epistemológicas, creencias metafísicas, etc (Toulmin, 1972).

Ahora bien, según el estudio de los mecanismos y constructos que describen el desarrollo cognoscitivo del alumno, ¿se daría el cambio conceptual con estas condiciones?.

Las condiciones necesarias para la aceptación de una nueva idea (inteligible, plausible y útil) no parecen entrar en contradicción con los datos que aporta el sujeto sobre los mecanismos de desenlace de un conflicto cognoscitivo; en lo que parece existir discrepancias es en el modo con que se produce dicho desenlace.

En efecto, la secuencia insatisfacción-conflicto-exponer nueva idea-cambio conceptual, no es tan evidente en el plano de la cognición del alumno, veamos porqué:

• Las reacciones del sujeto ante un supuesto conflicto son diversas: puede que no llegue a darse, que sea obviado, que se ignore o que se afronte, en cuyo caso puede ocurrir que se produzca una reestructuración de esquemas o que se pueda anticipar la perturbación actuando el sujeto en consecuencia. Un pretendido conflicto diseñado minuciosamente por el docente no tiene necesariamente que funcionar como tal para un alumno.
• La integración de nuevos conocimientos y habilidades en la estructura cognoscitiva, en un buen número de casos, no tiene el carácter lineal que presupone implícitamente el cambio conceptual, por el contrario, se aprecia en los experimentos piagetianos que para encontrar la solución a un problema nuevo o bien para adquirir nuevos datos, el alumno necesita realizar tanteos, constataciones, rectificaciones, etc, en definitiva: procedimientos de acercamiento progresivo de las declaraciones iniciales del sujeto a las posibles evidencias ya sean empíricos o en forma de argumentos.
• Admitiendo que el sujeto afronte el conflicto como tal, existen varios modos para compensar la perturbación que, en cualquier caso, supone modificaciones de esquemas: a) aumentando en extensión la capacidad asimiladora de estos, b) coordinándolos, c) diferenciándolos y/o d) creando otros de rango superior: el constructo «esquema» y los mecanismos para compensar la perturbación no están contenidos en la PCC.

Así pues, no sólo hay que prever perturbaciones entre datos externos y esquemas, los datos sobre la cognición del alumno consideran también, conflictos entre los mismos esquemas o entre estos y las estructuras más generales, es decir, las posibilidades de reacción ante un conflicto cognoscitivo no son las supuestas por la PCC y es que, como terminan afirmando sus autores (Strike y Posner, 1990), ésta no es una teoría del aprendizaje.

Actualmente se admite que la simple presentación de la situación conflictiva no va a suponer cambio conceptual (Claxton, 1986; Pozo y otros, 1995), pero habría que acordar que esta previsión no está contenida en las formulaciones iniciales de la PCC, en todo caso sería, más bien, un «remiendo» posterior sobre la base de constataciones empíricas o gracias a exportaciones puntuales hechas desde la psicología cognoscitiva.

Tampoco contempla la PCC las reestructuraciones que pueden sufrir los factores generales de la cognición e incluso los cambios en el conocimiento procedimental del alumno; como se ha visto, la teoría de la equilibración prevé, para compensar una perturbación, la existencia de modificaciones tanto en la parte declarativa de los esquemas como en la procedimental o la creación de nuevos esquemas operacionales por abstracción reflexiva (Piaget, 1978).

La toma de conciencia de un conflicto conceptual implica mayores cambios que el conflicto empírico, por lo que el cambio conceptual «está más vinculado a las diferenciaciones y reorganización de las posiciones teóricas que a la existencia de datos empíricos a favor o en contra» (Pozo y otros, 1995).

Otra posibilidad que se ha tenido ocasión de apreciar, teórica y prácticamente, es que no todo lo que es adquirido requiere necesariamente que se produzca un conflicto cognoscitivo, como pudiera ocurrir en adquisiciones mediante estrategias didácticas distintas de «modificar» (extender, informar, conceptualizar, precisar, etc) y, en general, siempre que exista asimilación sin acomodación (Pozo, 1987) o que prevalezca la asimilación sobre la acomodación (por ejemplo, Piaget y Szeminska, 1982).

En otro orden de cosas, la dinámica de la acción en su papel de generar y desarrollar nuevos conocimientos en el sujeto, presenta elementos novedosos respecto al mecanismo de cambio conceptual científico, así:

• La acción juega un papel decisivo en la toma de conciencia ya que esta se produce en la zona donde se producen las interacciones entre sujeto y objetos, allí donde se pueden provocar desajustes entre previsión y constatación, entre metas y resultados; progresivamente, éstos se interiorizan en dirección de los esquemas que han provocado la previsión o la acción, en un intento de reconocer los medios empleados, razones de elección o modificaciones y tanteos durante el ejercicio, etc.
• La acción aporta los elementos específicos necesarios (detalles y aspectos sobre situaciones particulares o propiedades de los objetos, etc) para hacer posible la reestructuración de un esquema o una coordinación entre éste y otros esquemas; también los datos que aporta la acción colaboran en la toma de conciencia de conflictos entre dos esquemas y, posiblemente, al uso progresivamente mayor de uno de ellos. La reestructuración no supone sólo un cambio de estructura, sino también de contenido (Pozo, 1987).

Quizá podría ser válida la propuesta de cambio conceptual para un ámbito restrictivo de enseñanza; desgraciadamente ni esa concesión se puede dar, porque los datos sobre la cognición del alumno descartan la posibilidad de sustituir un esquema del alumno por otro generado por la enseñanza de un contenido académico.

En efecto, un modo de proceder novedoso debe explicarse a partir de estructuras anteriores, ya que nunca se observan en el curso del desarrollo comienzos absolutos y, lo que es nuevo, procede o de diferenciaciones progresivas o de coordinaciones graduales (Piaget, 1977a, p. 39), por lo que las supuestas permutas sugeridas por el modelo de cambio conceptual no se pueden dar ya que cualquier nueva adquisición requiere de uno o varios esquemas del alumno para su asimilación.

En este sentido habría que utilizar, en vez del término «cambiar«, el de «transformar«, que hace alusión más adecuada a la metamorfosis que sufre el esquema. Para bien o para mal, en la cognición nunca se puede tirar nada a la basura, incluso cuando un esquema ha mostrado deficiencias para ciertos ámbitos o experiencias: tal es el precio para mantener un sistema cognoscitivo coherente.

Ante un conflicto cognoscitivo, el mecanismo de compensación del sujeto que parece más similar al cambio conceptual científico es el de una asimilación de un contenido académico por un esquema seguido de una diferenciación progresiva, para generar nuevos esquemas, cada uno con capacidad asimiladora diferenciada (cada esquema se activa en un dominio propio), para después predominar paulatinamente uno de ellos, posiblemente porque el sujeto lo aprecia más plausible y útil en múltiples circunstancias particulares.

Ahora bien, el constructo «diferenciación progresiva«, que ha mostrado su eficacia para interpretar datos del sujeto ante tareas piagetianas, no aparece en la PCC, y esto es así porque lo primero se introduce para explicar las reacciones observables del conocimiento del sujeto, lo segundo parte de la suposición de que el cambio conceptual individual debe ser semejante al que se produce en los cambios de teorías científicas.

Finalmente, hay que resaltar que los resultados de trabajos de investigación dirigidos a provocar un cambio conceptual evidencian la enorme dificultad para que éste se dé (por ejemplo, Villani, 1992; Pozo, 1993; Sebastia, 1993).

La PCC en sus versiones iniciales no parece prever que la formación de un nuevo esquema en el alumno requiere un enorme esfuerzo en recursos didácticos, un tiempo de enseñanza bastante generoso y un margen para los reequilibrios y reestructuraciones (aprendizaje) cuya duración depende del mismo aprendiz.

En todo momento, se exige del docente una actuación continua y coherente, fundamentada, entre otras, en una buena formación teórica de los mecanismos de adquisición de conocimiento del alumno y no tanto en el cambio conceptual científico: el docente no tiene ante sí a un científico.

6. Conclusiones

Es necesario apresurarse a restar originalidad a muchas de las valoraciones críticas que sobre la PCC se hacen en este trabajo, pues de un modo u otro han sido hechas con anterioridad por otros autores, algunas de las cuales, las más significativas, son:

• La propuesta de cambio conceptual tiene una aplicación restrictiva en el aula, sólo para el caso en que el alumno posea una idea previa fuertemente arraigada (Strike y Posner, 1990; Martínez Torregrosa y otros, 1993; Pozo y otros, 1991b).
• Una situación o un experimento que puede ser considerado como un conflicto por el profesor, no implica que lo sea necesariamente para el alumno, por lo que el uso de las condiciones del cambio conceptual puede que sea necesario pero no suficiente (Hewson y Thorley, 1989; López Rupérez, 1990; Sebastia, 1993; Pozo y otros, 1991b; Pozo y otros, 1995). Existen muchas situaciones de enseñanza donde el conflicto conceptual puede no ser suficiente, ni necesario, ni siquiera útil (Claxton, 1986).
• El aprendizaje de contenidos científicos es más complejo de lo que el cambio conceptual supone, ya que se pueden dar, y de hecho se dan, otras posibilidades (Pozo y otros, 1991b; Strike y Posner, 1990; Martínez Torregrosa y otros, 1993; Hewson y Thorley, 1989), unas más sencillas donde se requieren sólo procesos de asimilación o modificación débil y otras más complejas de reestructuración fuerte (Carey, 1986). Es frecuente que las ideas que el alumno organiza antes de la enseñanza «convivan» con las académicas, utilizándose unas u otras en función del contexto donde se van a aplicar (Sebastia, 1993).

Si hubiera que señalar el punto débil de la PCC, éste se podría centrar en la aceptación poco crítica, por parte de sus defensores, del supuesto de que los mecanismos de cambio conceptual de los que da cuenta la Filosofía de la Ciencia son análogos o semejantes a los que se pudieran dar en el sujeto.

Sin embargo, como se ha apreciado de forma reiterada, los mecanismos necesarios para superar distintas limitaciones cognoscitivas y, en general, de los responsables del desarrollo cognoscitivo del sujeto, son bien diferentes a los utilizados para conformar la propuesta de cambio conceptual (Marín, 1997).

La afirmación «el alumno puede mejorar su rendimiento académico si desarrolla actividades de clase siguiendo pautas semejantes a la de los científicos que tan buenos resultados han dado en éste ámbito» comienza a perder su validez allí donde no se dan analogías entre el conocimiento del alumno y del científico (Marín, 1996). Por todo ello, adolecen de semejantes problemas, las alternativas o soluciones a la PCC que se hacen con los mismos fundamentos (la Historia y Filosofía de la Ciencia), como ocurre con la propuesta de cambio conceptual complementada oportunamente con un cambio metodológico (véase por ejemplo, Gil y Carrascosa, 1985; Martínez Torregrosa y otros, 1993).

Ahora bien, el principal problema de la PCC no habría que centrarlo en las anteriores argumentaciones críticas, pues incluso los mismos autores de la propuesta de cambio conceptual original (Strike y Posner, 1990) realizan declaraciones en ésta misma dirección. El mayor problema es que esta propuesta ha tenido una extensa aceptación y difusión en el dominio de la Didáctica de las Ciencias y ahora resultaría muy difícil situarla en el lugar que le corresponde.

En efecto, a pesar de que arrecian las críticas a la PCC se continúan haciendo investigaciones (véase apartado de tesis didácticas en la revista Enseñanza de las Ciencias) tomando ésta como referencia importante ¿qué tiene el cambio conceptual que lo hace tan atractivo?. Resulta paradójico, pero también significativo, admitir que no se puede dar «cambio conceptual» en la mente del alumno y sólo se utilice la expresión porque «está ya instalada en la literatura» y «su uso se ha generalizado» (ver Toledo y otros, 1997).

En esto estamos por suponer, en la misma dirección que apunta Duschl (1994), que la formación exclusivamente científica de la mayoría de los que publican en este dominio, con poca o ninguna interacción con otras áreas de conocimiento, sólo puede llevar a dar soluciones aproximadas a problemas de enseñanza donde interviene la cognición del sujeto.

Y desde luego, se deberían valorar las transposiciones analógicas desde la Historia y Filosofía de la Ciencia al plano de la enseñanza y aprendizaje del alumno, como una primera aproximación a los problemas de enseñanza. Habría que ser más críticos cuando se trata de establecer correspondencias racionales entre la enseñanza y la epistemología de la Ciencia (Matthews, 1994; Solomon, 1994).

Todo lo anterior podría guiarnos para encontrar una respuesta a la cuestión ¿por qué hacer una propuesta didáctica partiendo de una supuesta analogía entre desarrollo científico y cognición del alumno cuando es posible hacerla con datos y argumentos teóricos tomados directamente de éste?.

La entrada A-Delimitando el campo de aplicación del cambio conceptual-1999 se publicó primero en Nicolas Marin.

Marín, N. (2003). Conocimientos que interaccionan en la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias. 21 (1), 65-78. Ver original del artículo y bibliografía

Resumen:

En la enseñanza de las ciencias se dan cita una diversidad de conocimientos: cotidiano, de ciencias, del alumno, académico o del profesor. Frente a esta diversidad cognitiva se dan dos tendencias básicas según se enfaticen las semejanzas o las diferencias entre conocimientos.

Este trabajo se alinea con los que esgrimen las diferencias cognitivas entre el conocimiento de ciencias y el del alumno para revisar propuestas didácticas que se basan en las analogías.

1. Introducción

Desde una perspectiva amplia, la enseñanza de las ciencias viene a significar una encrucijada cognitiva donde se dan cita una diversidad de conocimientos: académico, cotidiano, de ciencias, del alumno o del profesor.

En el ámbito de investigación de la Didáctica de las Ciencias han existido diferentes posiciones frente a la diversidad cognitiva que básicamente se podrían reducir a dos:

• La tendencia más difundida percibe importantes analogías entre los conocimientos citados anteriormente. En concreto, los modelos para la enseñanza de las ciencias de mayor difusión se han fundamentado en alguna semejanza entre el conocimiento de ciencias y el del alumno. Muy extendido, este modo de proceder se ha denominado analogía o metáfora de “el alumno como científico” (Solomon, 1994; Claxton, 1994; Marín, Solano y Jiménez Gómez, 1999; Yang, 1999).
• Menos usual pero también relevante en el ámbito, existe otro modo de argumentar que resalta las diferencias entre el conocimiento de ciencias (y del experto de ciencias) y el del alumno, para hacer notar que las analogías entre ambos disminuyen al profundizar en el tema. Por tanto, sería conveniente revisar los modelos para la enseñanza de las ciencias que parten de éstas (por ejemplo, Reif y Larkin, 1991; Pozo, 1999).

En esta última tendencia se enmarca este trabajo que pretende realizar una exhaustiva comparación entre el conocimiento de ciencias y el del alumno y utilizar las diferencias encontradas para revisar los modelos basados en la metáfora “el alumno como científico”. Previamente se establece un método para realizar las comparaciones cognitivas.

2. Analogías entre el conocimiento del experto en ciencias y el del alumno

Si las posiciones epistemológicas más extremas del empirismo y del racionalismo mostraban grandes diferencias entre los conocimientos implicados en la enseñanza de las ciencias, y en particular, entre el conocimiento del experto de ciencias y el del alumno, las posiciones más moderadas del constructivismo han dejado entrever importantes semejanzas funcionales.

La metáfora del “hombre de la calle como científico” resalta las analogías que presentan las “teorías personales” usadas en el entorno cotidiano con las teorías del experto de ciencias (Kelly, 1955). Muchas de estas semejanzas se han mantenido en otros contextos teóricos y utilizando otros términos para referirse a las “teorías personales” tales como teorías implícitas (Pozo y otros, 1991; Rodrigo y otros, 1993; Oliva, 1999), teorías marco (Vosniadou, 1994), teorías de dominio (Karmiloff-Smith, 1994), teorías intuitivas (Carey y Spelke, 1994), esquemas cognitivos (Rumelhart y Ortony, 1982), esquemas alternativos (Driver, 1986); modelos mentales (Greca y Moreira, 1998), etc. Las principales analogías que se mantienen entre las teorías personales y las del experto en ciencias han sido las siguientes:

• Los procesos psicológicos por los que se atribuyen o se asignan significados a una palabra, una frase, un dato empírico, una imagen, una percepción, etc., y en general, a cualquier producto de la interacción sujeto-medio son semejantes en el experto de ciencia y en el hombre de la calle. Ambos no son receptores pasivos de información, sino que utilizan sus teorías como marcos activos para interpretar la realidad (Piaget, 1977; Driver, 1986).
• Cada teoría hace referencia a un sector específico de la realidad de modo que el sujeto hace uso de ella para dar significados y abordar los problemas concretos que le plantea ese sector. En esta reiterada confrontación la teoría se nutre y se desarrolla (Claxton, 1987).
• Las teorías guían y planifican la acción y, en concreto, la experimentación sobre el medio (Rodrigo y otros, 1993). La actuación sobre el medio depende de las teorías que tengamos de él, pero lo que sucede depende de cómo es el mundo no de como creemos que es (Claxton, 1987).
• Las teorías personales y científicas son organizaciones cognitivas coherentes (Rodrigo y otros, 1993; Oliva, 1996; Pozo, 1999). La coherencia de las primeras se basa en premisas diferentes a las segundas, lo que no significa que sean erróneas (Driver, 1986).
• Las teorías presentan una dinámica de confrontación semejante. Desde un punto de vista estructural, las teorías se pueden concebir como compuestas por un núcleo duro irrefutable y un cinturón protector de proposiciones hipotéticas que dirigen la experimentación personal en un intento de incrementar la capacidad predictiva del sistema y su coherencia interna sin poner en peligro sus construcciones nucleares (Carey, 1991; Luffiego y otros, 1994).

Botella (1994) señala que la analogía del hombre de la calle como científico, en su versión no literal, ha resultado ser muy fructífera en estudios sobre personalidad, psicoterapia cognitiva, sobre el desarrollo del ciclo vital, en ciencia cognitiva, en filosofía de la ciencia o en psicología de la educación.

También la metáfora “el alumno como científico” constituye la premisa de los modelos y propuestas didácticas que han gozado de mayor aceptación en el ámbito de la educación en ciencias (Solomon, 1994; Claxton, 1994; Yang, 1999). Partiendo de diferentes aspectos de la analogía “alumno como científico”, los tres modelos de enseñanza más difundidos han sido:

• El primero de ellos denominado por algunos autores movimiento de las concepciones alternativas (Gilbert y Swift, 1985), sigue las analogías cognitivas entre ideas del alumno y teorías del científico, de modo que para diseñar la enseñanza, “lo que sabe el alumno” del contenido académico de ciencias es una pieza clave.
• El modelo de cambio conceptual percibe semejanzas notables entre los conflictos cognitivos que se dan en el progreso de las teorías de ciencias y los que se deben dar en el alumno cuando sus ideas, fuertemente arraigadas, interaccionan con las que les enseña el profesor.
• El modelo de enseñanza por investigación prevé mejoras sustanciales en el aprendizaje del alumno si en las clases de ciencias se simula la actividad de los grupos de investigación (por ejemplo, Duschl y Gitomer, 1991; Gil, 1993).

3. Conocimientos implicados en la enseñanza de las ciencias

Para que el acto de enseñar se pueda dar, debe estar presente el núcleo bipolar «algo a enseñar – alguien que lo ha de aprender«, la ausencia de uno de los dos polos impide dicho acto; no así la ausencia de otros factores como el docente, el libro de texto, el escenario escolar o los compañeros de clase.

Existen discrepancias sobre qué términos usar para referirse al conocimiento que es enseñado al alumno en contextos escolares; unos autores prefieren denominarlo conocimiento escolar, y otros, académico. Lo importante, no será tanto el término a usar como mantener una cuidadosa distinción entre el conocimiento que va a ser enseñado (externo al aprendiz) y el conocimiento que finalmente terminará construyendo el alumno a partir de sus ideas previas. Se denominará al primero “conocimiento académico a enseñar”, y al segundo “conocimiento académico del alumno”.

En el ámbito escolar, es el profesor la figura que normalmente media entre alumno y contenido objeto de enseñanza (Artigue y Douady, 1986). Sin embargo, el “contenido” que finalmente llega al alumno de mano del docente dependerá del grado de comprensión de éste, de sus creencias sobre enseñanza, de cómo percibe la construcción del conocimiento de ciencias y el del alumno y, consecuentemente, del modo de enseñarlo. Los anteriores «efectos», aunque importantes, aquí no serán objeto de atención, por lo que el saber del docente se va a representar genéricamente por el conocimiento académico a enseñar.

Así pues, los dos tipos de conocimiento que se identifican en primer lugar en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias son: el conocimiento académico a enseñar y el conocimiento académico del alumno. Ambos constituyen el núcleo del escenario académico donde intervienen otros conocimientos (Rodrigo, 1997), tales como:

• El conocimiento de ciencias. Mediante algún tipo de transformación de este conocimiento, que se ha dado en denominar transposición didáctica (Jiménez Aleixandre y Sanmartí, 1997), se acondiciona para ser administrado en los distintos niveles educativos. Es decir, el conocimiento de ciencias da soporte de «autenticidad» al que hemos denominado conocimiento académico a enseñar. Así definido, se puntualiza que el conocimiento de ciencias a considerar es aquel que goza de un amplio consenso entre las comunidades de ciencias y es, en cierta medida, lo que Kuhn (1975) denomina «ciencia normal».
• El conocimiento cotidiano del alumno, el cual es construido en una constante y dilatada interacción con su medio natural y social. El conocimiento cotidiano se adquiere usualmente de forma espontánea e informal, mientras que el académico se adquiere de forma más directiva, sistemática y formal. Salvo solapamientos tales como lo que se adquiere por currículo oculto o documentales de TV, se admite que el conocimiento académico es claramente diferente al cotidiano (Rodrigo y otros, 1993; De Posada, 1996; Pozo y Gómez Crespo, 1998). Ambos conforman el bagaje cognoscitivo que se denominará conocimiento del alumno.
• El conocimiento del científico o experto que realiza aportaciones al cuerpo de conocimientos de ciencias. Ubicado entre el conocimiento del alumno y el de ciencias, será esencial para una mejor comparación de estos últimos.

El esquema 1 se ha elaborador enfrentando conocimientos internos del sujeto (cotidiano y académico asimilado) con conocimientos externos (ciencias, cotidiano y académico externo). Tal distinción está bastante consensuada entre autores que han abordado problemas epistemológicos (por ejemplo, Lakatos, 1974; Bunge, 1981; Piaget y García, 1982; Chalmers, 1984).

El proyecto de comparaciones cognitivas admite un buen número de posibilidades, ahora bien, centrándonos en las que podrían aportar argumentos para analizar o evaluar cuestiones problemáticas ligadas a la enseñanza y al aprendizaje de las ciencias, las comparaciones se reducen. A modo ilustrativo, proponemos brevemente cinco de ellas, así como la problemática que permitirían afrontar:

1. Comparación entre el conocimiento cotidiano y el de ciencias. Ambos conocimientos conllevan un proceso de construcción colectiva, pero sus compromisos sociales, finalidades de construcción y axiología, son bien diferentes. La importancia de esta primera comparación cognitiva reside en que permite contextualizar otras, ya que se habla de los dos escenarios más relevantes, a falta del académico, donde se desarrollan los dos conocimientos individuales considerados: el conocimiento del alumno y el del experto en ciencias. Concretamente, con frecuencia, el conocimiento que el alumno desarrolla en su entorno cotidiano, lo utiliza para comprender las explicaciones del profesor, si es que el contenido de enseñanza queda cerca de su área de alcance cognitivo.
2. Comparación entre el conocimiento de ciencias y el del científico que es experto en algún sector disciplinar de las ciencias. Interesa resaltar esta diferencia para mostrar que, a pesar de ser dos conocimientos próximos, presentan mecánicas de construcción diferentes. Así, en la fase de construcción del conocimiento de ciencias donde interviene la comunidad de expertos, se dan procesos de regulación y administración que no aparecen en la actividad de los científicos o grupos de ellos (Kuhn, 1975). Por otro lado, esta actividad no es la misma si se refiere a la fase de descubrimiento (Chalmers, 1984) o tal y como se presenta en proyectos de investigación o en la fase de comunicación (Holton, 1972). Se han realizado propuestas para la enseñanza de las ciencias donde ambos conocimientos no parece que se hayan diferenciado suficientemente.
3. Comparación entre el conocimiento del experto en ciencias y el del alumno. Quizá porque se comparan conocimientos individuales, no es casualidad que los trabajos que han abordado esta confrontado cognitiva, se deba a autores del ámbito de la psicología (ver por ejemplo, Schnotz y otros, 1999). Desde un punto de vista funcional esta comparación es semejante a la que se suele encontrar bien documentada y formulada como diferencias cognitivas entre expertos y novatos (por ejemplo, Carey, 1991; Chi, Slotta y Leeuw 1994). Aun, siendo de otro ámbito, esta comparación puede aportar importantes sugerencias para la enseñanza de las ciencias, si se tiene en cuenta que uno de sus objetivos más relevantes es desarrollar en el alumno una organización cognitiva y habilidades propias del pensamiento del experto de ciencias (Inhelder y Piaget, 1972; Shayer y Adey, 1984; Lawson, 1994). Además, cuanto más ajustados y precisos se hagan los diseños de enseñanza a los procesos de aprendizaje y desarrollo cognitivo que llevan al novato a convertirse en experto en ciencias, mayores serán las posibilidades para provocar esta transformación cognitiva.
4. Comparación entre el conocimiento de ciencias y el académico. Esta comparación es interesante en tanto aborda el problema de acondicionar el conocimiento de ciencias para su administración en el entorno escolar y analiza las diferencias entre conocimiento académico externo e interno al alumno. A la vez, es delicada de establecer dado que sólo es posible estudiarla sobre discutibles vínculos causales entre modelos de transposición didáctica y modelos de enseñanza y entre estos y las adquisiciones del aprendiz. En efecto, tanto el conocimiento académico de ciencias a enseñar como el adquirido por el alumno en éste ámbito pueden variar notablemente según la posición adoptada frente a diversas cuestiones (Osborne y Simon, 1996; Jiménez Aleixandre y Sanmartí, 1997; Pozo y Gómez Crespo, 1998). No obstante, en la literatura del ámbito se ha llegado a un consenso, más teórico que real, donde se asumen ciertos vínculos causales en modelos tipificados como tradicionales o constructivistas (Jiménez Aleixandre, 2000). Este consenso haría posible documentar adecuadamente esta comparación.
5. Comparación entre modelos de construcción cognitiva individual y la construcción social del conocimiento de ciencias. La relevancia de esta comparación reside en el alto número de modelos didácticos realizados en el ámbito basados en supuestas semejanzas entre ambos tipos de construcciones: lo que se ha dado en denominar analogía del alumno como científico (por ejemplo, Posner y otros, 1982; Driver, 1983; Solomon, 1994; Claxton, 1994; Duit, 1999). Las posibles diferencias entre las construcciones cognitivas del alumno y las de ciencias podrían poner restricciones a los traspasos usuales del plano de ciencias al aula.

El desarrollo de este proyecto de comparaciones cognitivas iniciado al calor de los debates habidos en 1999 en la revista Enseñanza de las Ciencias terminó con una extensión excesiva. Esto obligó finalmente a reducir la exposición de comparaciones cognitivas a sólo una, entre el conocimiento de ciencias y el del alumno que, creemos, sintetiza y combina las mejores características de las citadas cinco comparaciones y aporta argumentos suficientes para continuar con el debate.

4. Cómo llevar a cabo la comparación cognitiva

Para comparar con cierta sistemática el conocimiento de ciencias con el del alumno, se van a considerar las siguientes cuestiones:

1. ¿Cuál es el soporte físico del conocimiento? Se trata de señalar el soporte material donde está registrado el conocimiento. Subyace en este planteamiento simple una actitud epistemológica que se aleja de visiones que admiten un conocimiento «flotando» en un espacio etéreo esperando dueño. El constructivismo dinámico (Pozo, 1989; Delval, 1997; Marín y Benarroch, 2000) mantiene que el soporte del conocimiento individual es el propio sujeto. Aunque la influencia del conocimiento social en sus construcciones cognitivas sea enorme, éstas son siempre individuales.

Los conocimientos compartidos por un colectivo precisan de registros externos al sujeto (libros, revistas, soporte informático, etc) mediante cualquier tipo de sistema de significantes.

1. ¿Cuál es el contexto donde se construye el conocimiento? Es importante considerar los condicionantes, compromisos, reglas, intereses, fines y valores que configuran el escenario o contexto donde surge cada conocimiento. Estos factores son determinantes para facilitar después la caracterización del conocimiento construido (Rodrigo y otros, 1993; Rodrigo, 1997). Los escenarios a considerar son el académico, el cotidiano y el científico.
2. ¿Cuáles son los modos de adquisición y construcción cognitiva? Mientras que en las construcciones cognitivas externas al sujeto es determinante la regulación y difusión de las aportaciones individuales, en la construcción del conocimiento personal se admiten tres tipos de interacciones sujeto-medio a partir de las cuales el sujeto construye (Claxton, 1987; Rodrigo y otros, 1993; Marín, 1997):

• Interacciones físicas o experiencias directas, que serían las que el sujeto lleva a cabo con los objetos materiales y personas que le rodean, como puede ser sujetar, transportar, cortar, transformar, construir, etc).
• Interacciones por significantes o experiencias simbólicas, donde el sujeto se apropia de buena parte del extenso bagaje cultural a través de significantes verbales, simbólicos, gráficos, etc.
• Experiencias vicarias o por observación, en las que el sujeto adquiere una valiosa información a través de la observación de las conductas de los demás, modelando la suya propia (Rivière, 1990).

La integración de datos provenientes de cada tipo de interacción conlleva una mecánica de aprendizaje específica (Claxton, 1987). Así, en las construcciones conceptuales es usual distinguir reestructuraciones débiles y fuertes. Las primeras suponen generalización de la extensión de los conceptos, diferenciación que conlleva la aparición de nuevos conceptos o la creación de nuevas relaciones entre ellos, sin que por ello se modifique el núcleo de conceptos de la teoría donde están insertos. Cuando el núcleo de la teoría cambia (reestructuración fuerte), también cambian los compromisos ontológicos del sujeto, así como los significados de los conceptos que la estructuran (Carey, 1991). La acumulación de procesos de reestructuración débil va creando las condiciones necesarias para que se de la fuerte (Pozo, 1989). Ésta se da más espaciada en el tiempo, es más difícil de provocar en la enseñanza y muchas de las reestructuraciones fuertes que se dan en el contexto científico no se llegan a dar en buena parte de la población (Shayer y Adey, 1984; Pozo y Gómez Crespo, 1998). Las construcciones cognitivas desde las interacciones que no son conceptuales resulta más adecuado explicarlas mediante diferentes procesos de equilibración, donde la unidad de organización cognitiva ya no sería el concepto sino el esquema cognitivo (Piaget, 1978).

En el caso de las construcciones sociales del conocimiento de ciencias existe una abundante literatura para explicar el progreso de teorías. Recientemente las nociones de reestructuración débil y fuerte se han usado con acierto para describir los diferentes cambios cognitivos en la historia de la ciencia (Thagard, 1992).

1. ¿Qué características presenta el conocimiento construido? Será la cuestión más relevante para realizar la comparación cognitiva. Las dimensiones, caracteres o cualidades del conocimiento que se van a comparar son:

– Carácter implícito/explícito del conocimiento. El conocimiento externo al sujeto, para ser algo más que el intercambio oral de conocimientos individuales, está abocado a ser registrado en diversos formatos físicos, siendo más usual el escrito. Por el contrario, el conocimiento individual posee una importante carga de contenido cognitivo implícito. A pesar de su carácter implícito, es necesario considerar la presencia de este conocimiento para entender nuevas adquisiciones cognitivas o determinadas dificultades de aprendizaje, tanto en el ámbito cotidiano como académico (Piaget, 1976; Pozo y otros, 1991; Karmiloff-Smith, 1994; Rodrigo y Correa, 1999; Vosniadou, 1999).

– Contenido procedimental/declarativo del conocimiento. Es declarativo el conocimiento que se puede expresar mediante significantes y procedimental el conocimiento que permite actuar sobre la realidad, procesar información tanto simbólica como empírica y aplicar el conocimiento declarativo para realizar inferencias, clasificar, prever, solucionar problemas y evaluar sus consecuencias (Pozo y Postigo, 1994; Lawson, 1994; De Posada, 1996). Si nos referimos al conocimiento del sujeto, lo declarativo y procedimental es un asunto difícil de precisar pues depende del modelo cognitivo usado para interpretar al sujeto.

– Modos de asignar significados ligados a los significantes. En los conocimientos internos al sujeto, los significantes «juegan un papel de soporte de la estructura cognoscitiva y son instrumentos del pensamiento figurativo» (Piaget, 1980, p.44), entre los que caben destacar los signos, símbolos, imágenes mentales y significantes verbales. Los significados son asignaciones o atribuciones que hace el sujeto a los significantes, usando para ello su estructura cognoscitiva (Inhelder y Piaget, 1972), la cual ha ido construyendo desde sus interacciones con el medio. Así, usando la anterior distinción se puede afirmar que en las adquisiciones académicas del alumno, en contextos de enseñanza usuales, el significado que asocia a los conceptos aprendidos se aproxima bastante a su versión escrita, y su carácter, un tanto rígido, imposibilita o dificulta la transferencia cognitiva (ver también Pozo y Gómez Crespo, 1998). Por el contrario, los significados que usualmente asigna el alumno a conceptos propios del escenario cotidiano, al construirse desde una diversidad de interacciones (físicas, simbólicas y vicarias) en periodos de tiempo amplios, poseen una carga procedimental importante y donde lo cognitivo y afectivo está entremezclado.

En los conocimientos externos al sujeto, como el de ciencias, un concepto toma su significado por su relación con otros conceptos del entramado conceptual en el que está inserto y por su uso en los distintos contextos sociales. Se denomina asimilación recíproca al proceso de regulación social por el que el intercambio conceptual va conformando un significado consensuado que permite la comunicación interpersonal, y cuyo margen de tolerancia, en el caso de la ciencia, se procura reducir al mínimo (Marina, 1998; DiSessa y Sherin, 1998).

5. Comparación entre el conocimiento de ciencias y el del alumno.

Las analogías entre el conocimiento de ciencias y el del alumno se perciben superficiales apenas se profundiza en los detalles sobre cómo son construidos uno y otro (Claxton, 1994). Con cierta intención sistemática, se puede caracterizar estas diferencias en cuatro aspectos relevantes:

• Soporte físico

Mientras el soporte del conocimiento del alumno es su propia mente, en el de ciencias, existe una diversidad de formatos y soportes externos (libros, revistas especializadas, actas de congresos, soportes informáticos, etc) donde lo usual es registrarlos con significantes verbales, matemáticos y gráficos. Por tanto, las construcciones de las teorías personales son individuales, aunque en éstas sean determinantes sus interacciones sociales, y las construcciones de las teorías de ciencias son primordialmente de índole social, aunque se utilice como material básico las aportaciones individuales.

• Contexto donde se construye el conocimiento

Existen tres escenarios donde se desarrollan ambos conocimientos de manera desigual:

1. a) El escenario cotidiano acoge una diversidad de colectivos y tipologías individuales. Usualmente, lo que es objeto de ser tratado como problema es más bien el obstáculo que impide conseguir los objetivos de la actividad cotidiana (laboral, lúdica, de relación social, etc). Las soluciones son usualmente pragmáticas, particulares y no requieren ser útiles para otros problemas u otras personas. Los valores de este escenario están muy diversificados según grupos sociales y tipos de actividad.
2. b) El escenario académico que es donde se transmite a los alumnos una serie de conocimientos estructurados y parcializados en disciplinas. Los fines y valores de este escenario dependen del modelo educativo, aunque es habitual que exista un desfase entre la práctica y los fines educativos declarados. Estos últimos casi siempre hacen referencia a la educación integral del alumno, igualdad de oportunidades, transferencia del conocimiento adquirido en clase para una mejor comprensión y actuación en el entorno cotidiano actual, etc. Algunos de estos objetivos se logran en parte, pero la meta real que predomina es la propedéutica: superar exámenes para pasar al siguiente nivel académico.
3. c) El escenario de ciencias, donde se construye este conocimiento, muestra peculiares mecanismos para que la producción cognitiva sea convergente y coherente. Los fines y valores predominantes están mediatizados por el esfuerzo en producir un conocimiento válido, fiable y eficaz, principalmente para su uso pragmático en el ámbito de producción de bienes materiales (Vázquez y otros, 2001) que es donde este conocimiento mantiene su mayor compromiso (Chalmers, 1984). Como en otros conocimientos, no hay límites para hacer construcciones cognitivas, pero la ciencia se distingue por el segmento material (físico-natural) de la realidad con el que interactúa y por la dinámica de confrontación constante e interpersonal. En este segmento se afrontan y se buscan soluciones a una gran variedad de problemas que a la vez generan otros nuevos. Las soluciones al problema, siempre provisionales, deben mostrarse útiles y consensuadas.

El escenario de ciencias descrito, determina fuertemente el conocimiento de ciencias construido, pero no hay que olvidar las complejas relaciones CTS (Fernández y otros, 2002) que también lo vinculan a la parte más interesada y material del escenario cotidiano, hasta el punto que determinan un buen número de direcciones de investigación (problemas medioambientales, desarrollo tecnológico, producción y control de bienes, etc). Por el contrario, el alumno adquiere desde la diversidad de actividades del escenario cotidiano (cognitivas, afectivas y motrices) un conocimiento eficaz para los problemas cotidianos, pero corto para el escenario académico.

• Modos de adquisición y de construcción cognitiva

1. El alumno construye su conocimiento a través de tres tipos interacciones básicas: físicas, vicarias y simbólicas (Rodrigo y otros, 1993; Marín, 1997). En el sujeto de la etapa infantil son más relevantes las interacciones físicas y vicarias que dan lugar a una estructura cognitiva de carácter procedimental e implícita muy ligada a lo afectivo. Después, en el proceso de socialización, comienzan paulatinamente a ser más relevantes sus interacciones simbólicas que le permiten construir sobre las anteriores otras estructuras de carácter conceptual. Esta doble estructuración cognitiva (conceptual y semántica-vivencial), y sus vínculos, permite explicar mejor la asignación de significados individuales (Claxton, 1987; Pozo, 1989).

Así pues, en el ámbito cotidiano el alumno construye un conocimiento que posee una importante componente individual de carácter procedimental e implícita donde lo cognitivo y lo afectivo están fuertemente ligados. Este conocimiento queda lejos del alto grado de estructuración lógica del entramado conceptual del conocimiento de ciencias, pero es pragmático, adaptativo, fuertemente arraigado y, aunque distante del científico, útil y eficaz en el ámbito cotidiano (Pozo, 1999). Sin embargo, el mismo conocimiento es torpe y limitado en el entorno académico, que se manifiesta excesivamente local, egocéntrico y global (MEC, 1989).

En el ámbito académico, el alumno adquiere en periodos de tiempo relativamente cortos gran cantidad de contenidos, normalmente en su versión declarativa, por lo que construye un conocimiento pobre en procedimientos y con poca flexibilidad para ser transferido. Alcanza sus mejores logros en el artificial contexto académico pero tampoco habría que desdeñar su utilidad en entornos cotidianos, ya que el nuevo léxico adquirido por el alumno le abre nuevas vías de comunicación y entendimiento, incluso, le aporta cierta formación procedimental (pensamiento matemático, habilidades lectoras, estructuración categorial), abundantes adquisiciones declarativas más memorísticas que significativas y con poca relación con el conocimiento cotidiano (Ausubel y otros, 1986; De Posada, 1996) y, ocasionalmente, algunas habilidades procedimentales científicas (Shayer y Adey, 1984; Marín 1986; Pozo y Gómez Crespo, 1998).

La mayor parte de las construcciones cognitivas en contextos cotidianos y académicos pueden ser explicadas por procesos cognitivos de memorización, generalización y diferenciación (Pozo, 1989). Los desequilibrios cognitivos de mayor envergadura, si es que ocurren, se dan espaciados en el tiempo, por lo que pocos alumnos superan el nivel de operaciones concretas quedando lejos de desarrollar un pensamiento semejante al del científico (Shayer y Adey, 1984). Así, lo usual es que el alumno utilice estrategias inductivas o de ensayo y error.

La regulación social del conocimiento del alumno actúa por igual sobre su sistema cognitivo y afectivo y se rige principalmente por pautas de inserción y pertenencia a diversos grupos de su entorno inmediato (familia, amigos, grupo escolar, etc.). Aunque la integración individual depende de la idiosincrasia de cada grupo, lo usual es que el entramado de normas, valores, creencias y vínculos afectivos del grupo sean monedas de intercambio de más valor que, por ejemplo, las cualidades manuales o intelectivas.

1. El proceso de construcción del conocimiento de ciencias presenta una fase de construcción individual, usualmente en el contexto de equipos de investigación, y otra fase de construcción social donde interviene de forma decisiva la comunidad de expertos. No cabe duda de que la construcción del conocimiento de ciencias es eminentemente social. La formación del investigador, su producción en el seno de grupos de investigación, la incorporación de las aportaciones individuales, las motivaciones e intereses para delimitar problemas, la aplicación del conocimiento de ciencias, etc., son procesos claramente sociales. Sin embargo, esto no es argumento suficiente para no considerar las diferencias entre la fase individual y colectiva.

En la fase individual, la producción del experto está en sintonía con su formación científica desde el cuerpo de conocimientos actuales. El proceso de formación se inicia en contextos académicos para continuar en el ámbito profesional, donde es determinante el contexto de recursos humanos y materiales, así como el esfuerzo personal. El científico no podrá evitar que sus creencias, intereses, problemas profesionales o personales, afiliaciones a grupos o ideas, conocimiento implícito y demás factores, no siempre «tan científicos», influyan tanto en su formación como, consecuentemente, en su producción (Holton, 1972).

En el quehacer diario del experto de ciencias es frecuente el incremento de conocimientos específicos por reestructuración débil mediante, por ejemplo, una lectura continuada, congresos, reuniones, etc., así como a través de experimentos y observaciones de laboratorio. Además, los anteriores escenarios y fuentes de información suponen un proceso continuo de perturbación cognitiva que lleva al experto a continuas reestructuraciones fuertes que dan oportunidad a desarrollar un potente pensamiento hipotético deductivo que lo generaliza a los más diversos contextos cognitivos.

En la fase colectiva, se podría pensar que, si el conocimiento de ciencias se nutre de las aportaciones individuales, éste heredará la subjetividad de cada científico. Eso en parte es cierto, pero se dan varios mecanismos de regulación social que hacen que lo que termina incorporándose al «cuerpo de conocimientos» sea un producto más elaborado, depurado, aséptico, racional y coherente. En efecto, por un lado, el científico se ve obligado a publicar sus aportaciones en su versión más racional y en el lenguaje consensuado de su comunidad; y, por otro, la incorporación e incidencia de las aportaciones individuales al cuerpo de conocimientos colectivos de ciencias están, con un rigor supuestamente racional, reguladas por una comunidad de científicos amplia (Holton, 1972). Así pues, el conocimiento de ciencias no es sólo la versión escrita del pensamiento del científico. Además, con el paso del tiempo, otros mecanismos de selección (Toulmin, 1972), de cambios de paradigmas (Kuhn, 1975) o programas de investigación (Lakatos, 1983), etc., intervienen para eliminar, decantar, enfatizar, ampliar, regular empíricamente, difundir selectivamente o formalizar la producción individual, sin descartar otras valoraciones externas asociadas a la utilidad del conocimiento producido (Chalmers, 1984).

Notar que los factores de regulación social, mientras que en el alumno actúan como condicionantes externos, en la ciencia sólo actúan como externos en la fase de producción individual. En la fase de conocimiento socialmente construido, tanto en la mecánica que regula la incorporación de las aportaciones individuales al grueso de conocimiento consensuado de ciencias, como en la mecánica de desarrollo y cambio de teorías, los factores sociales son directamente determinantes de las construcciones cognitivas.

• Carácter y diferencias del conocimiento construido

Las diferencias más destacables entre el conocimiento de ciencias y el del alumno son las siguientes:

Diferencias sobre aspectos específicos del conocimiento vinculados a fenómenos físicos-naturales. La ciencia, al ser un conocimiento socialmente compartido por una comunidad de expertos, requiere ser registrada en diferentes soportes de un modo declarativo mediante símbolos aceptados y consensuados por la comunidad (verbales, matemáticos, gráficos, etc.). A fin de evitar confusiones, se reduce al mínimo el margen de tolerancia del significado de los conceptos precisándolos lo más posible mediante una organización conceptual con una coherencia interna alta y que en buena medida se puede asimilar a la lógica de clases (Pozo, 1989; Marina, 1998). La precisión y consenso conceptual se extrema puesto que se espera de este conocimiento que sea útil y eficaz para resolver problemas del ámbito económico y social donde tiene adquiridos fuertes compromisos y responsabilidades.

Este esfuerzo por construir un conocimiento altamente coherente, además de actuar sobre el entramado conceptual, se procura mantener también entre las partes que integran el cuerpo de ciencias y entre éstas y las confrontaciones empíricas.

El conocimiento del alumno no se desarrolla en un contexto de tanta exigencia cognitiva por lo que el grado de coherencia interna es menor que el de ciencias. Está orientado a ser un conocimiento funcional, pragmático y útil para las actividades cotidianas, en muchas de las cuales las cualidades afectivas cuentan más que las cognitivas. Esto hace que el conocimiento que posee el alumno de los fenómenos físico-naturales, comparado con el de ciencias, sea global, centrado en un entorno específico cotidiano, subjetivo, en buena parte implícito y vinculado a su sistema afectivo.

Las diferencias más relevantes entre los aspectos específicos del conocimiento de ciencias y del alumno son:

• A nivel cualitativo: mientras el conocimiento de ciencias se expresa usualmente mediante un entramado conceptual altamente organizado y coherente, de modo que un concepto adquiere su significado por su posición y relación en la trama conceptual y se puede expresar a través de otros significantes, el conocimiento del alumno contiene una doble estructura cognitiva donde parte del entramado conceptual está fuertemente vinculado con el vivencial. Esto hace que en muchos contenidos cognitivos del alumno, lo conceptual, lo afectivo y lo sensomotriz esté fuertemente mezclado y que otros, contenidos implícitos, ni siquiera tienen vínculo con lo conceptual u otro tipo de significantes (Piaget, 1976; Kamirloff-Smith, 1994). En muchos casos, el significado que asigna el sujeto a un concepto viene dado por una serie de vivencias orgánicas, cognitivas, afectivas y motrices (Castilla del Pino, 2000).
• A nivel cuantitativo: existe buen número de contenidos cognitivos del alumno que no admiten vínculos lógicos o correspondencias con ningún contenido académico de ciencias, y lo contrario, el repertorio de esquemas cognitivos del alumno sólo da significado más o menos adecuado a unos cuantos contenidos académicos, el resto los desconoce. Esto es un detalle que parece haberse pasado por alto en un buen número de trabajos donde al alumno se le han asignado “concepciones” que sólo estaban en la mente del investigador (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001).

Diferencias sobre aspectos generales del conocimiento. Lo usual es que el alumno afronte las tareas y problemas cotidianos con estrategias inductivas o por «ensayo y error». El modo de procesar el alumno la información externa está muy determinado por lo concreto y lo perceptivo, percibe como necesario explicar lo que cambia no lo que permanece. Establece relaciones con limitaciones tales como enfatizar una dirección preferente en interacciones no lineales o establecer relaciones causales de semejanza y contigüidad (Driver, 1986; Pozo y Gómez Crespo, 1998). El entorno académico, más preocupado por enseñar y evaluar la versión declarativa de los contenidos de ciencias, no potencia el desarrollo procedimental, de manera que son pocos los alumnos que alcanzan el nivel formal (Shayer y Adey, 1984). Las características procedimentales anteriormente señaladas permanecen en la mayoría de la población estudiantil.

En ciencias, los procedimientos varían según la fase constructiva de éste conocimiento en que centremos la atención. Las fases que conviene distinguir son las que siguen: a) fase previa donde los expertos, individualmente o en grupo, diseñan la investigación y el modo de abordar los problemas, b) fase de descubrimiento donde los científicos llevan los diseños a la acción, c) fase de comunicación, d) fase de regulación social y f) fase de justificación.

Normalmente la fase previa de una investigación conlleva una planificación donde subyace una estructura hipotético deductiva (Bunge, 1981). En la fase de descubrimiento, aunque se procura mantener la línea de trabajo marcada, la búsqueda de soluciones se hace farragosa y tortuosa sobre todo en zonas fronterizas donde el conocimiento disponible se vuelve torpe. En éstas aparecen procesos de rectificación, de repetición, de nuevas experiencias controlando mejor las variables, de ensayo y error, etc., procedimientos semejantes a los que usa el alumno. No hay que olvidar que al experto nunca le faltarán situaciones problemáticas donde se manifieste procedimentalmente como un novato. Después, en la fase de comunicación no se suele reflejar todas las vivencias del investigador de la fase de descubrimiento. Los momentos de duda y zozobra donde se han usado procedimientos pocos científicos o se han mantenido ideas o sentimientos poco racionales se suelen obviar en la elaboración del informe de la investigación (Holton, 1972) de modo que entre el problema y la solución se traza una línea argumental racional y coherente.

En la fase de regulación social se incorporan y difunden las aportaciones individuales, lo que conlleva la ampliación del entramado conceptual del cuerpo de conocimientos, manteniendo la coherencia interna y consenso. En esta fase, se dan un conjunto complejo de procedimientos donde un modelo organicista sería el más apropiado para entenderlo (Luffiego, 2001). De hecho, las nuevas aportaciones no se incorporan como simples añadidos o por acumulación sino mediante un proceso que bien se podría explicar por asimilación y acomodación (Piaget, 1974; Kuhn, 1975). Sobre el producto individual, se produce un nuevo proceso de reconstrucción racional eminentemente social (Lakatos, 1974; Chalmers, 1984). Del conocimiento así construido se ocupa la filosofía de las ciencias en la fase de justificación, cuya cuestión primordial es establecer pautas metodológicas que expliquen el progreso de las teorías de ciencias (Lakatos, 1974; Piaget y García, 1982; Chalmers, 1984). Aunque los modelos propuestos para explicar el progreso de las teorías de ciencias difieren notablemente entre sí (Piaget y García, 1982), en la actualidad son mejor aceptados los que son coherentes con la posición epistemológica que defiende el constructivismo, lejos de las posiciones positivistas y racionalistas más extremas (Izquierdo, 2000).

En pocas palabras, excepto en la fase de descubrimiento donde aparecen procedimientos semejantes a los del alumno, en las demás fases de la construcción del conocimiento de ciencias aparecen procedimientos hipotético-deductivos que se dan escasamente en el entorno cotidiano, e incluso, en el académico (Fernández y otros, 2002).

El esquema 2 ofrece una síntesis de las diferencias más destacadas entre el conocimiento del alumno y el de ciencias.

6. Reflexiones sobre la enseñanza de las ciencias.

Las diferencias cognitivas entre el conocimiento del alumno y el de ciencias permiten revisar los modelos para la enseñanza de las ciencias que se fundamentan en analogías cognitivas entre ambos conocimientos. Veámoslo:

1. a) El movimiento de las concepciones alternativas sugiere que uno de los factores relevantes para diseñar la enseñanza, sino el que más, es “lo que sabe el alumno” del contenido a enseñar (Driver, 1986). Esta propuesta para enseñar ciencias, incluso desde las diferencias encontradas entre el conocimiento de ciencias y el del alumno, es más que razonable: sólo son posibles salvarlas si al enseñar ciencias se tiene en cuenta el conocimiento del alumno. No obstante, las diferencias entre ambos conocimientos permiten formular una crítica a este modelo de enseñanza: sus medidas didácticas son deficientes pues se basan en información del alumno demasiado limitada y sesgada (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001).

La principal razón que sostiene la anterior afirmación se encuentra en las diferencias encontradas entre el conocimiento de ciencias y el del alumno: cuando el investigador diseña cuestionarios para indagar sobre “lo que sabe” el alumno e interpreta después sus respuestas, lo hace principalmente desde su formación en el conocimiento de ciencias. El sesgo y distorsión que comente el investigador será parecido al que tendría un análisis social de la época romana desde la contemporánea. Aunque siempre hay sesgo, al usar los esquemas cognitivos propios de su formación en ciencias, el investigador provoca un sesgo aún mayor.

El sesgo más relevante cuando se intenta perfilar el conocimiento del alumno desde el científico es que se recoge una información restrictiva. En efecto, o bien sólo se percibe parte del conocimiento declarativo del alumno relacionado con el académico o su desconocimiento del tema. Esta última opción, muy frecuente, es una consecuencia de diseñar cuestionarios con preguntas formuladas en un lenguaje académico y con un nivel de dificultad que dan poca oportunidad de expresión al conocimiento del alumno (Marín, Solano y Jiménez Gómez, 2001). Desde la visión de conocimiento de ciencias, no se percibe buena parte del bagaje cognitivo del alumno que ha sido construido desde sus vivencias cognitivas y afectivas en escenarios cotidianos, justo aquellas ideas y contenidos cognitivos implícitos de naturaleza procedimental distintos a los contenidos académicos.

En definitiva, desde la perspectiva del conocimiento de ciencias se toma una información limitada y sesgada. del alumno Las orientaciones didácticas que se deducen de esta información heredarán tales deficiencias.

1. b) El modelo de cambio conceptual parte del supuesto de que los conflictos cognitivos que se dan en el progreso de las teorías de ciencias tienen algunas similitudes con los que sufre el aprendiz de ciencias. Es posible que a cierto nivel de simplificación se pueda percibir cierta analogía, pero la comparación entre el conocimiento de ciencias y el del alumno muestra que las construcciones cognitivas de estos conocimientos son diferentes. Esto permite afirmar que el modelo de cambio conceptual ofrece una visión del aprendizaje parcial y errónea y su propuesta de enseñanza queda lejos de provocar el aprendizaje previsto (Marín, 1999).

Para el conocimiento de ciencias puede ser lógico hablar de cambio conceptual, pues es un tipo de construcción cognitiva interpersonal que precisa ser registrado usualmente mediante un entramado conceptual. Dicho entramado podría servir de modelo para las construcciones conceptuales del alumno, pero no así para sus estructuras semánticas-vivenciales puesto que poseen bastante contenido de carácter implícito y procedimental (Piaget, 1974; Karmiloff-Smift, 1994), donde lo cognitivo y afectivo está fuertemente interrelacionado (Botella, 1994; Marina, 1998; Pintrich, 1999) y cuya mecánica constructiva es diferente a la conceptual (Claxton, 1987).

Por otro lado, la secuencia de enseñanza que propone el modelo de cambio conceptual consiste en presentar una serie de evidencias para generar en el alumno cierto conflicto cognitivo. Se trata de crearle cierta insatisfacción con sus ideas, para después presentar las nuevas como más plausibles y útiles. Esta secuencia es discutible, puesto que las evidencias que prepara el docente para crear conflictos cognitivos, usualmente no actúan como tales para los alumnos (Villani y Orquiza de Carvalho, 1995; Leach, 1999).

Además, admitiendo que el sujeto afronte el conflicto como tal, existen varios modos para compensar la perturbación que, en cualquier caso, más que un cambio, supone modificaciones en los esquemas cognitivos. Puede ocurrir que a) aumente en extensión la capacidad asimiladora de estos, b) se coordinen entre ellos, c) se creen nuevos por diferenciación o d) se creen otros de rango superior (Piaget, 1978). Estas posibilidades de construcción cognitiva, bien fundamentadas en datos psicológicos, no son contempladas en la propuesta de aprendizaje del cambio conceptual (Claxton, 1987; Pozo y Gómez Crespo, 1998; Oliva, 1999; Marín, 1999). Así, el supuesto cambio conceptual no sería posible, pues ni hay cambio ni, en muchos casos, es conceptual (Marín, 1999; Pozo, 1999). En la práctica, aún no se dispone de experiencias de clase, donde el conflicto cognitivo haya dado lugar a un claro cambio conceptual (Duit, 1999).

1. c) El modelo de enseñanza por investigación sugiere simular en clase la actividad de los grupos de investigación (por ejemplo, Duschl y Gitomer, 1991; Gil, 1993) en el supuesto de que tales condiciones de enseñanza favorecen el aprendizaje. El primer problema que se encuentra este modelo es el de la simulación en clase la actividad científica. Esto supone implicar al alumno en el desarrollo de actividades procedimentales (precisar problemas, controlar variables, formular y contrastar hipótesis, etc) para los que no tiene las capacidades cognitivas adecuadas. En efecto, menos del 30% de los estudiantes de secundaria alcanzan algunas habilidades procedimentales usadas por los científicos (Shayer y Adey, 1984; Marín, 1986).

La simulación de la actividad de ciencias en clase podría ser factible si se consideran las diferencias procedimentales entre el conocimiento del alumno y el de ciencias. En concreto, el alumno no sólo presenta limitaciones procedimentales respecto a las de ciencias, sino que también posee otras relevantes capacidades operacionales que serán tanto más diferentes a las científicas cuanto más inferior sea el nivel cognitivo en el que se encuentre (Inhelder y Piaget, 1972; Piaget, 1977; Pozo y Gómez Crespo, 1998).

Además, creer que la enseñanza que simula la actividad científica mejora el aprendizaje de las ciencias (por ejemplo, Valdés y otros, 2002) supone asumir cierto isomorfismo entre la actividad de clase por investigación y la mecánica de aprendizaje del alumno. Es dudoso que los procesos constructivos del aprendiz sean similares a los que usan en la construcción de las ciencias dadas las diferencias notables entre unos y otros (también Pozo y Gómez Crespo, 1998).

La razón básica que soporta las anteriores críticas es común a los tres modelos revisados: la notable “distancia” entre conocimiento de ciencias y del alumno que hace “ver desde lejos” la organización cognitiva y el aprendizaje de éste. Un contexto teórico fundamentado en datos psicológicos lo vería más cerca y menos distorsionado. En esta misma dirección crítica, se podría revisar el concepto que se mantiene sobre aprendizaje, y sus vínculos con la enseñanza, que es común a todos los modelos basados en la analogía del “alumno como científico” (en lo sucesivo, modelos AcC):

Un primer argumento crítico afirma que los modelos AcC prevén mayor prestancia del alumno para aprender que la que reflejan los modelos mejor fundamentados en datos psicológicos o lo percibido en el aula. Así, parece ser más difícil de lo previsto crear conflictos cognitivos (Villani y Orquiza de Carvalho, 1995; Duit, 1999), “relacionar sustancialmente” ideas previas y conceptos de ciencias (Pozo y Gómez Crespo, 1998) o adquirir habilidades procedimentales para desarrollar pequeñas investigaciones como lo hacen los científicos (Shayer y Adey, 1984; Lawson, 1993). En definitiva, desde los modelos AcC se mantiene una visión optimista de los efectos que prevén sus diseños de enseñanza a pesar de la falta de confirmación de éstos.

Enseñar y aprender son dos procesos diferentes. Enseñar hace referencia a las condiciones y acciones docentes externas al sujeto, dirigidas a provocar algún tipo de modificación en su sistema cognitivo o afectivo, mientras que aprender se refiere a dicha modificación interior (Delval, 1997). Así, un exquisito diseño de enseñanza de ciencias no garantiza un buen aprendizaje. Factores internos del sujeto, como su nivel cognitivo, sus ideas previas o su estado emotivo, filtran, alteran o malogran el supuesto efecto lógico de tal intervención. Mientras el profesor propone, el alumno dispone.

Un segundo argumento crítico afirma que en los trabajos alineados a AcC se percibe cierta indiferenciación, quizá confusión, entre enseñar y aprender. Son numerosos los argumentos que vinculan directamente aprendizaje y actividad científica. He aquí algunos ejemplos:

– La propuesta de cambio conceptual inicial (Posner y otros, 1982) se fundamenta en que «existen pautas análogas de cambio conceptual en el aprendizaje con el propuesto por la filosofía de la ciencia contemporánea«.

– «La estrategia de enseñanza que nos parece más coherente con la orientación constructivista y con las características del razonamiento científico es la que plantea el aprendizaje como tratamiento de situaciones problemáticas abiertas [análogas a las que se dan en la actividad de los científicos] que los alumnos puedan considerar de interés» (Gil y otros, 1999).

– Cudmani y otros (2000) hacen una propuesta fundamentada en la epistemología de la ciencia de Laudan para desarrollar «un modelo de aprendizaje integrador de aspectos conceptuales y no conceptuales de las ciencias«.

– En un debate en la revista International Journal of Science Education sobre modelos de enseñanza y aprendizaje en ciencias (Gobert, 2000), se presentan algunos de ellos como “modelos de aprendizaje” o “modelos mentales” cuando en realidad son estructuras conceptuales de un tema de ciencias construidas alrededor de ideas claves que se supone son necesarias para mejorar la comprensión del alumnado (también ver, Clement, 2000).

Desde la Historia, Filosofía y estructura disciplinar de las Ciencias se pueden hacer valiosas propuestas de instrucción, intervención o enseñanza de ciencias, pero éstas no pueden llegar a considerarse propuestas de aprendizaje dado que la fractura entre conocimientos individuales y compartidos lo impiden (también, Vosniadou, 1999; Clement, 2000). Argumentar sobre aprendizaje desde AcC puede suponer mostrar creencias e intuiciones sobre aprendizaje poco adecuadas (ver también Pozo y Scheuer, 1999).

Además, las aportaciones a la enseñanza de la ciencia no son exclusivas de los modelos AcC. Otros modos de construcciones cognitivas del aprendiz diferentes a los de ciencias, pueden aportar sugerencias didácticas complementarias a las realizadas desde AcC. Así, por ejemplo:

-. Lo que permite el desarrollo de un conocimiento flexible y transferible es la adquisición de significados con rica carga procedimental, y no tanto conocer el «significado» mediante una exposición verbal de un concepto (Pozo y Gómez Crespo, 1998; Vosniadou, 1999). La fragmentación del conocimiento que se produce al enfatizar la versión declarativa de los conceptos, tan usual en el ámbito académico, restringe seriamente la adquisición de significados por parte del alumno.

-. La adquisición de significados es una cuestión de grados. Sobre cualquier entidad susceptible de ser cognoscible (un concepto, una relación, un fenómeno, etc), el sujeto siempre dispone de cierta carga de significados que puede ser enriquecida constantemente, y esto es cierto tanto para el hombre de la calle como para el científico más eminente. No es, por tanto, una cuestión de todo o nada (también, Pozo, 1996; Oliva, 1999). Desde esta perspectiva, los más variados frentes didácticos de clase (debates, experiencias, analogías, problemas, explicaciones, etc) pueden ser válidos para enriquecer el significado del alumno. Todos los modelos de enseñanza tienen cierto grado de validez y son, en cierta medida, complementarios (también Aliberas, Gutiérrez e Izquierdo, 1989).

-. Es posible fomentar el desarrollo cognitivo del alumno activando sus mecanismos de toma de conciencia a fin de hacer explícitos sus conocimientos implícitos. El proceso de conceptualización no es sólo ligar lo implícito con representaciones simbólicas, requiere de nuevas construcciones cognitivas (Piaget, 1976). Además, al hacerse representacional, el sujeto adquiere un mayor control del contenido cognitivo implícito (Karmiloff-Smith, 1994; Pozo y Gómez Crespo, 1998).

La anterior lista de implicaciones didácticas basadas en el “alumno como aprendiz” dependerá del modelo usado sobre el conocimiento del alumno. Así, por ejemplo, considerando el modelo de equilibración de Piaget (1978) se podría llegar a nuevas sugerencias didácticas. Por ejemplo, considerando los procesos de abstracción reflexiva en las construcciones operacionales o los diferentes modos de salvar el conflicto cognitivo (ver Marín, 1997).

Por último, desde los modelos AcC se afirma con frecuencia que “la educación científica del alumno se debe plantear en consonancia con el quehacer científico” (Gil y otros, 1999). Análogamente desde la perspectiva del aprendiz se podría afirmar “cuanto más ajustados y precisos se hagan los diseños de enseñanza a los procesos de aprendizaje y desarrollo cognitivo que llevan al novato a convertirse en experto en ciencias, mayores serán las posibilidades para provocar esta transformación cognitiva”. Tanto un argumento como el otro gozan de semejante evidencia lógica.

Ahora bien, aunque la formación fuertemente disciplinar del investigador en el ámbito de la didáctica de las ciencias ha inclinado la balanza a favor del “argumento disciplinar” (Marín y otros, 1999), no faltan razones para equilibrarla tomando argumentos desde el “alumno como aprendiz”. Si la educación científica se entiende, más que como adquisición de un saber disciplinado, elaborado y formalizado, como un enriquecimiento del conocimiento del alumno para actuar y comprender mejor el medio, entonces un modelo para la enseñanza de las ciencias debe buscar concordancia, más que con el modo con que se construye el conocimiento de ciencias, con el modo de construir el alumno su conocimiento. No se debe confundir un mayor acuerdo entre enseñanza de ciencias y quehacer científico, con una mayor comprensión del alumno de los contenidos.

La entrada A-Conocimientos que Interaccionan en la Enseñanza de las Ciencias-2003 se publicó primero en Nicolas Marin.