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Este libro (y esta colección)

Introducción

Parte I. El aspecto empírico de la ciencia

1. El mundo de los fenómenos

El aspecto empírico de la ciencia

Contacto directo con los fenómenos

Uso y abuso de las palabras

Definiciones operacionales y definiciones de corte teórico

Evolución de la terminología científica

Las experiencias de laboratorio

Más allá del experimento

Construyendo ideas “desde cero”

Uso de proxis y datos ajenos

Análisis del origen de las fórmulas

La dinámica de la indagación en el aula

¿Cómo respetar el aspecto empírico de la ciencia en el caso de fenómenos que no se pueden observar en el aula?

2. Reacciones químicas: una exploración lúdica

¿Cómo definir una reacción?

Disoluciones y reacciones químicas

Conclusión

3. Carga electrostática: una secuencia de actividades guiadas

Breve historia del concepto de “carga”

Concepciones previas de los estudiantes

Reflexiones finales

Parte II. El aspecto metodológico de la ciencia

4. Gajes del oficio

El aspecto metodológico de la ciencia en el aula

Las preguntas

Las hipótesis

Las observaciones

Las descripciones

Los experimentos

Mediciones y errores

Los resultados

5. Popurrí metodológico: preguntas, sistemas, controles y variables

6. Lavoisier y la calcinación de los metales: diseño e interpretación de experimentos

Un resultado sorprendente

Una palabra sobre las palabras

Las hipótesis

Diseño de experimentos

Interpretación de los experimentos de Lavoisier

Parte III. El aspecto abstracto de la ciencia

7. Ideas inventadas

Conceptos y esquemas conceptuales

Los modelos teóricos: un ejemplo

Un modelo teórico es una representación mental

Los modelos no son ciertos ni falsos

Los modelos evolucionan con el tiempo

Teorías

Validez de los modelos y las teorías

Leyes

La creación de modelos teóricos en el aula

El aspecto abstracto de la ciencia en el aula

8. Los astros celestes: el uso de un modelo

Observaciones y modelos

Predicciones acerca del Sol, la Luna y las estrellas

Dificultades de los alumnos

La discusión

9. Partículas cargadas: la construcción de un modelo

Efluvios y fluidos: modelos de atracción y modelos de transmisión

Secuencia didáctica: construcción de un modelo de carga

La herramienta básica: el electroscopio

Conclusión

Parte IV. El aspecto social de la ciencia

10. Acuerdos, debates e influencias

El consenso en la investigación profesional

La ciencia pública y la validez del conocimiento científico

Ciencia y sociedad

La construcción de herramientas para el debate de ideas científicas

La sociología de la ciencia en el aula

11. Experimentación con animales: simulación de un juicio

12. ¿Vivo o no vivo? Dialogando se aprende

Diálogos extraterrestres

Ejemplos de diálogo

Conclusiones

Parte V. El aspecto contraintuitivo de la ciencia

13. Superando el sentido común

Conceptos contraintuitivos

Formas de pensar no habituales

Fenómenos discrepantes

Las preconcepciones de los alumnos

¿Cómo promover el cambio en las preconcepciones de los alumnos?

14. Sombras e imágenes: explicitación y confrontación de preconcepciones

Las ideas contraintuitivas sobre la luz

Haciendo explícitas las nociones de los alumnos mediante predicciones

Predicciones y resultados

Explicaciones y modelos

Fenómenos discrepantes

Explicación científica de los efectos observados

15. Fuerzas: el resbaladizo camino entre las preconcepciones y el concepto científico

Las dificultades de los estudiantes

El concepto de fuerza abordado a través de la idea de interacción

Un experimento mental

De colisión a empuje

Un fenómeno discrepante

Volver sobre el tema

Apéndice. Prácticas pedagógicas sugeridas

Lecturas recomendadas

Bibliografía

Acerca de los autores

Gabriel Gellon

Elsa Rosenvasser Feher

Melina Furman

Diego Golombek

LA CIENCIA EN EL AULA

Lo que nos dice la ciencia sobre cómo enseñarla

La ciencia en el aula: Lo que nos dice la ciencia sobre cómo enseñarla / Melina Furman… [et al.].- 1ª ed.- Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Siglo XXI Editores Argentina, 2018.

Libro digital, EPUB.- (Educación que aprende / dirigida por Melina Furman)

Archivo Digital: descarga

ISBN 978-987-629-825-4

1. Educación. 2. Educación Científica. 3. Laboratorio Escolar. I. Furman, Melina

CDD 372.35

Una primera versión de este libro fue publicada por Editorial Paidós (Buenos Aires, 2005).

© 2018, Siglo Veintiuno Editores Argentina S.A.

<www.sigloxxieditores.com.ar>

Diseño de colección y de cubierta: Pablo Font

Digitalización: Departamento de Producción Editorial de Siglo XXI Editores Argentina

Primera edición en formato digital: abril de 2018

Hecho el depósito que marca la ley 11.723

ISBN edición digital (ePub): 978-987-629-825-4

Este libro (y esta colección)

La ciencia está teñida de aventura, de debates acalorados y de pasiones encendidas. Es un ámbito de continua exploración que nos propone, desde sus orígenes, extender el horizonte de nuestro conocimiento colectivo y ampliar los límites de lo posible.

Sin embargo, la ciencia en el aula muchas veces parece ser todo lo contrario: árida, acartonada y desapasionada. O así la perciben muchos chicos y jóvenes, que salen de la escuela sintiendo que se trata de un terreno aburrido, difícil o que, simplemente, no los convoca.

Escribimos este libro con la convicción de que la ciencia en el aula puede ser una maravillosa aventura del pensamiento, tanto para los alumnos como para los profesores. Y que es posible una enseñanza desafiante, que genere en los estudiantes el disfrute por el conocimiento y les aporte herramientas valiosas para ejercer una ciudadanía plena y para elaborar su propio proyecto de vida.

Sabemos por nuestra experiencia como investigadores y educadores en muchas escuelas de la Argentina, los Estados Unidos y otros países de América que, para que eso suceda, hay estrategias que podemos llevar a cabo. Se trata de actividades concretas y factibles, que toman como punto de partida las clases reales y las fortalezas de cada docente, y buscan llevarlas un paso más allá, apostando a convertir cada aula y cada institución en una comunidad de aprendizaje en que la curiosidad, el pensamiento crítico y la colaboración sean valores centrales.

Así nace este libro, con el deseo de aportar una mirada teórica y estrategias didácticas que ayuden a los profesores a darles nuevas alas a la enseñanza de sus asignaturas científicas, especialmente considerando las clases del nivel secundario y la formación docente.

Pusimos el foco en cinco aspectos fundamentales de la ciencia que nos dan buenas pistas a la hora de pensar su enseñanza: los aspectos empírico, metodológico, abstracto, social y contraintuitivo. A lo largo del libro, cada uno de ellos está acompañado por una serie de actividades que ofrecen modelos para la acción y que buscan que los estudiantes comprendan de manera profunda las grandes ideas científicas, desarrollen capacidades de pensamiento riguroso y creativo y potencien su propio deseo de aprender.

La primera versión de este libro se publicó en el año 2006 y fue producto de experiencias, discusiones y sueños compartidos. Hoy, algo más de diez años después, muchos de esos sueños se convirtieron en realidad y tomaron formas variadas, como campamentos científicos, programas de formación de profesores, proyectos de mejora escolar, diseños curriculares, museos de ciencias, programas de divulgación científica e investigaciones educativas. De todo esto, junto con los intercambios con colegas y las conversaciones con estudiantes, aprendimos mucho. Y esos aprendizajes se suman a esta edición revisada y ampliada que publicamos hoy. Ojalá encuentren en este libro marcos conceptuales, ideas y propuestas que les resulten útiles para pensar sus clases y acompañar su crecimiento profesional.

Este libro forma parte de la colección “Educación que aprende”, pensada para todos aquellos involucrados en la fascinante tarea de educar. Confluyen aquí reflexiones teóricas y aportes de la investigación pero también ejemplos y orientaciones para guiar la práctica. Porque la educación ha sido, desde sus inicios, un terreno de exploración y búsqueda permanente que se renueva con cada generación de educadores, niños y jóvenes. Y porque, para educar, tenemos que seguir aprendiendo siempre.

Melina Furman

Introducción

Este libro está dirigido a docentes de ciencia, específicamente a profesores de física, química y biología de nivel medio, pero también a aquellos educadores, directivos y científicos interesados en la educación en ciencias. Las propuestas de esta obra provienen de la experiencia de los autores en su trabajo como científicos de diversas disciplinas (física, genética, neurobiología) y como educadores y formadores docentes de variados niveles y formatos (inicial, primario, secundario, universitario, en museos, al aire libre).

El propósito de este libro es discutir formas de mejorar la enseñanza de las ciencias en el nivel secundario. Esto supone que la enseñanza actual, o al menos la tradicional, no cumple efectivamente con su objetivo educativo. ¿Cuál es este objetivo y qué evidencias tenemos de que la educación tradicional no logra alcanzarlo? ¿Cuáles son las propuestas recientes para resolver este problema? ¿Cómo se encuadran las propuestas del presente libro dentro de las visiones actuales de la educación en las ciencias? Estas son las preguntas que intentaremos explorar en la presente introducción.

La tesis central de este libro es que las ideas que produce la ciencia están indisolublemente ligadas con la forma en que son producidas. Sostenemos que esta conexión es tan profunda que resulta imposible (o muy arduo) establecer una comprensión acabada de los conceptos científicos fundamentales sin un entendimiento más o menos cabal de cómo se arriba a esos conceptos a través de la investigación.

Las ideas producidas por la ciencia tienen sentido para los científicos porque estos entienden cómo se ha manejado la evidencia, hasta qué punto las aseveraciones parten de observaciones o de modelos teóricos, qué tipo de críticas y restricciones se han hecho a determinada línea argumental, qué significa el apoyo de la comunidad científica o el valor de una publicación, e incluso en qué contexto histórico o político se ha generado una idea. Es decir, los científicos están embebidos en el proceso de la creación científica. Por el contrario, la educación tradicional en el aula ignora casi por completo el proceso de generación de las ideas y enfoca su atención de forma casi exclusiva en el producto final de la ciencia. Esto hace que los alumnos lleguen a comprensiones superficiales y frágiles, cuando no francamente erróneas, de las ideas científicas. Es posible y, a nuestro criterio, imperativo generar una educación en las ciencias cuyo foco sea el proceso de construcción de las ideas, a fin de que los estudiantes comprendan a fondo el significado del conocimiento científico.

Debemos aclarar que, en este libro, cuando decimos “ciencia” nos referimos a las ciencias naturales, que incluyen disciplinas como la física, química, biología, geología, meteorología y astronomía. No consideramos entre ellas aquellas disciplinas que no estudian fenómenos de la naturaleza, como la matemática y las ciencias sociales. Por ende, cada vez que usemos las palabras “ciencia” o “ciencias” deberá entenderse que nos referimos a las ciencias naturales, a menos que se aclare lo contrario.

Una educación centrada en el proceso de construcción de las ideas científicas

Tradicionalmente, la educación ha consistido en la transmisión de un cuerpo de conocimientos, lo que supone que el profesor es el custodio del saber y los alumnos son tabulas rasas que, como un disco a grabar o un cesto vacío, deben llenarse de contenido. La educación en ciencias en el nivel secundario ha girado en torno a un programa de contenidos “canónicos” impartidos en clases teóricas magistrales, clases de laboratorio “confirmatorias” en las que el alumno se familiariza con aparatos, drogas y procedimientos y comprueba las ideas formuladas en la clase teórica y clases de resolución de problemas, para practicar los razonamientos y aplicaciones del tema en una serie de ejercicios. Aunque como concepción pedagógica este enfoque se considere hoy anticuado, las investigaciones muestran que en la práctica se sigue usando extensamente (Valverde y Näslund-Hadley, 2010; Furman, 2017). Posiblemente, porque no les resulta claro a muchos docentes cómo encarar la enseñanza de otra forma. De esto, en parte, trata este libro.

El enfoque actual de la enseñanza de las ciencias, alineado con el gran paradigma conceptual del constructivismo y avalado por décadas de investigación académica, sostiene que los alumnos, lejos de ser recipientes vacíos, llegan al aula con ideas que son fruto de sus experiencias previas. Sobre la base de estas ideas y de sus interacciones con la realidad física y social del aula, los alumnos construyen nuevos conocimientos. Desde esta perspectiva, una de las tareas del docente debería ser ayudar al alumno a tomar conciencia de sus propias ideas preexistentes, dándole oportunidad para confrontarlas, debatirlas, afianzarlas o usarlas como andamiaje para llegar a ideas más sofisticadas. En suma, el alumno elabora o construye en forma activa su conocimiento y deja de ser un recipiente pasivo a la espera de material que le llega de afuera. Y el docente debe convertirse en facilitador y guía de este aprendizaje activo de sus alumnos.

Esta visión actual de la enseñanza cobra fuerza a partir de la década del setenta. En esos años aparecen, en forma independiente pero paralela, tres movimientos que buscan formas novedosas de comprender cómo los alumnos construyen su propio entendimiento, y de poner en práctica los resultados. Revisemos brevemente estos movimientos. Por un lado, las sociedades científicas abrieron nuevas secciones en sus congresos, en especial dedicadas a la presentación de trabajos de investigación sobre las dificultades de los alumnos para aprender conceptos científicos. Estas investigaciones diferían de manera fundamental de los trabajos educativos tradicionales que se centraban en análisis estadísticos del desempeño de los alumnos en pruebas y exámenes. Los nuevos trabajos, más bien, eran estudios cualitativos que buscaban precisamente el detalle que se esfuma en los tratamientos estadísticos. Las metodologías se importaban de las ciencias sociales: algunos eran estudios de casos discretos; otros usaban entrevistas abiertas al estilo de Piaget; otros comparaban las estrategias de novicios y de expertos para resolver problemas. Los investigadores no eran ya educadores interesados en la enseñanza de la ciencia, sino científicos interesados en cuestiones de aprendizaje.

En esta época también nace la “ciencia de la cognición”, un campo interdisciplinario en la intersección de la biología, la inteligencia artificial, la psicología y la filosofía (Gardner, 1996). Esta ciencia busca entender cómo los seres humanos pensamos, resolvemos problemas, formamos conceptos. El surgimiento de la ciencia cognitiva representó una verdadera revolución ya que, previamente, los conductistas (también llamados “behavioristas”) sostenían que sólo era posible estudiar las respuestas a estímulos de un organismo que aprende y, desde esa perspectiva, la mente del estudiante o “aprendedor” permanecía como una incógnita, una caja negra de la que nada podía inferirse (recordemos, por ejemplo, los estudios en los que se mide el aprendizaje mediante la toma de pruebas a los alumnos preenseñanza y posenseñanza de un módulo académico, en las que no se evalúa el proceso de pensamiento). Por el contrario, para los científicos de la cognición lo verdaderamente interesante es lo que sucede dentro de la cabeza del que aprende y la disciplina reúne una gran variedad de formas de encarar el problema.

Al mismo tiempo en que nace la ciencia cognitiva y surgen los trabajos de investigación sobre los procesos de aprendizaje de las ciencias, aparecen, también, los primeros museos de ciencia participativos. La base pedagógica de estos museos, sin duda articulada en el Exploratorium de San Francisco, en los Estados Unidos, es que para aprehender un fenómeno de la naturaleza es necesario tener la oportunidad de experimentar y explorar cómo se manifiesta. O sea que un estudiante necesita involucrarse total y activamente con el fenómeno para llegar a comprenderlo a fondo. Estos museos novedosos (y muy exitosos por la cantidad de público que los visita) permiten, a niños y adultos por igual, una exploración libre de los fenómenos naturales que es inusual (o inexistente) en las aulas.

Más recientemente, la investigación en educación de las ciencias se ha centrado en las prácticas de enseñanza y su impacto en los aprendizajes. Así, la investigación en didáctica de las ciencias toma en cuenta las representaciones de los docentes acerca de la naturaleza de las ciencias como objeto de enseñanza, las prácticas de los docentes de ciencias en ejercicio y, en especial, la relación entre los enfoques y las estrategias de enseñanza y los aprendizajes que se logran en los estudiantes, contemplando tanto el aprendizaje conceptual como el desarrollo de capacidades o competencias científicas.

El saldo de los más de cuarenta años en los que estos enfoques han prosperado y nos han enriquecido es el legado de importantes conocimientos sobre cómo los alumnos aprenden ciencia. Y la certeza de que la enseñanza tradicional deja importantes huecos en el proceso de comprensión de los estudiantes.

Los estudios pormenorizados de la adquisición de conceptos científicos sugieren, en muchos casos, formas de abordaje, secuencias de ideas o tipos de actividades que promueven la comprensión de dichos conceptos. De manera general, para que los estudiantes construyan un edificio de conocimientos sólido, la experimentación, las preguntas frecuentes, el diálogo socrático,[1] los razonamientos rigurosos, lógicamente consistentes y carentes de circularidades, el debate de ideas y la reflexión sobre el propio proceso de aprendizaje resultan necesarios. Todas estas son facetas del buen pensar en la clase de ciencias. Pero también son características distintivas del pensamiento de los científicos cuando hacen investigación. O sea, sostenemos que para lograr una verdadera comprensión del conocimiento científico es indispensable saber cómo se adquiere ese conocimiento, no sólo de manera teórica sino experimentando la construcción del conocimiento en carne propia, de manera colaborativa y acompañada de una reflexión posterior que haga consciente lo aprendido. De ahí deriva nuestra tesis central: la construcción del conocimiento científico en el aula debe reflejar de alguna manera la construcción del conocimiento científico por parte de los investigadores profesionales. La cuestión clave, entonces, es cómo promover en el aula la construcción por parte de los alumnos de los conceptos que deseamos enseñar.

La ciencia y el aula

Hemos hablado de “construcción de ideas científicas” utilizando dos acepciones diferentes. Por un lado, nos referimos a la construcción social del conocimiento científico, es decir, a la manera en que la humanidad, a través de la actividad científica, construye un cuerpo de conocimientos. Por otro lado, nos referimos a la tarea individual que cada alumno realiza para incorporar los nuevos conocimientos a su esquema de saberes previos. Estas dos actividades, si bien son descriptas ambas como “construcción de ideas científicas”, comprenden procesos cognitivos y sociales muy distintos.

La diferencia más significativa entre ellas es que la comunidad científica genera nuevo conocimiento en las fronteras de lo que se conoce, mientras que en el aula los alumnos construyen conceptos que, si bien son nuevos para ellos, han sido previamente validados por la ciencia.

¿Cómo podemos acercar el proceso de aprendizaje de ciencias en el aula al proceso de indagación científica de los científicos? Hay aspectos fundamentales de la actividad científica que pueden ser incorporados al aula y que, según nuestra experiencia, mejoran y enriquecen el aprendizaje y la enseñanza de las ciencias. De primerísima importancia en el aula, a nuestro criterio, son los aspectos empírico, metodológico, abstracto, social y contraintuitivo de la ciencia, que elaboramos a continuación.

Para empezar podemos reconocer que la investigación científica busca producir descripciones y explicaciones de la realidad o, dicho de otro modo, dar cuenta de lo que percibimos con nuestros sentidos. Esta es una diferencia sustancial con otras disciplinas como la lógica (donde lo que importa es la consistencia interna), la ética o la literatura. En ciencias, el árbitro final de nuestras aseveraciones es lo que observamos (al margen de las limitaciones inherentes a cualquier observación). En el aula, la fuente última del saber es tradicionalmente el docente o el libro de texto. Pero un estudiante que nunca puede apreciar hasta qué punto las ideas científicas derivan del estudio de una realidad externa a nosotros, tendrá una concepción distorsionada del valor de un enunciado científico. Si en nuestras clases de ciencia la respuesta siempre está en los libros y nunca en los resultados de los experimentos, estamos proveyendo una visión mutilada o falsa de la ciencia. Esta conexión indisoluble entre las ideas científicas y lo que experimentamos con nuestros sentidos es lo que llamamos el “aspecto empírico de la ciencia”. Ahondaremos en este aspecto en el capítulo 1, y en los capítulos 2 y 3 daremos ejemplos concretos de cómo incorporarlo a nuestras actividades en el aula.

¿Debemos concluir de lo antedicho que hay que desterrar las clases expositivas tradicionales e instituir únicamente clases de laboratorio? ¿Es el problema principal de la educación en ciencias la falta de experimentos en el aula? Podríamos pensar que si hacemos experimentos el aspecto empírico tiene que estar presente, pero esto no es así. Es totalmente posible realizar experimentos y experiencias de laboratorio de forma mecánica, repitiendo recetas; y, si bien en una clase práctica los estudiantes pueden familiarizarse con aparatos y procedimientos, esto no garantiza la comprensión conceptual. La genuina actividad mental consiste en hacerse preguntas, indagar, compartir las ideas propias, ser capaz de defenderlas y cuestionar las de otros. Si hablamos del rol activo del estudiante nos referimos a la actividad cognitiva y no al mero hacer. Una clase teórica puede hacer referencia clara y sin ambigüedades a la evidencia empírica que sostiene una idea o determinado modelo. Esta actitud, sin experimento alguno, es ya un enorme paso hacia la incorporación del aspecto empírico de la ciencia en el aula.

Además de su estrecha relación con la realidad a estudiar, la ciencia se caracteriza por el conjunto de herramientas del pensamiento y la indagación conocidas bajo el nombre general de “método científico”. Se trata de un cúmulo de procedimientos, estrategias y técnicas que llamamos el “aspecto metodológico de la ciencia”. Como discutiremos en el capítulo 4, el método científico no es una receta única e infalible que puede aplicarse paso a paso en todos los experimentos. Pero si queremos que los alumnos entiendan cómo se hace ciencia y cómo llegamos a saber lo que sabemos, la metodología científica en sus distintas formas (en especial la indagación y el debate de ideas a partir de evidencias) tiene que ser protagonista permanente de la clase de ciencias. En los capítulos 5 y 6 ilustraremos la incorporación de esta dimensión de la ciencia al aula.

A estos dos aspectos fundamentales de la ciencia –su conexión rigurosa con la realidad de los sentidos y su elaborado arsenal de métodos de indagación– debemos agregar otros, igualmente característicos y definitorios, que limitan y contextualizan a los primeros dos. Muchas de las ideas más importantes en ciencia no se derivan de manera directa de la observación de la realidad, sino que son el fruto de la imaginación humana. En general, estas ideas impuestas sobre la realidad desde la mente humana se denominan “modelos teóricos”, “teorías” o “construcciones teóricas”. Las nociones de gen, átomo o energía han sido grandes actos de creación, ideas inventadas para explicar la realidad, pero no derivadas directamente de la simple observación. Las nociones teóricas tienen un rol central dentro del pensamiento científico, no sólo por su alcance explicativo, sino porque además moldean aquello que consideramos o juzgamos relevante en una observación. Es por lo tanto crucial que los estudiantes de ciencia en un aula aprecien cómo surge y se valida una idea teórica, y cómo cambia con el tiempo por una combinación de evolución interna, fuerzas sociales y evidencia empírica. Estas ideas abstractas que se inventan para explicar la evidencia empírica constituyen lo que llamamos el “aspecto abstracto de la ciencia”. Si un estudiante no logra distinguir con claridad entre una idea derivada de la observación directa y otra inventada para acomodar observaciones, no sólo no podrá entender de manera cabal la dinámica interna del proceso científico, sino que tendrá una visión frágil y caricaturizada de conceptos científicos importantes.

Así como las teorías moldean nuestras observaciones, también las fuerzas sociales dentro y fuera de la comunidad científica determinan lo que conocemos y cómo lo conocemos. Tanto la formulación de ideas por parte de los científicos como la construcción de conocimiento por parte de los estudiantes son procesos sociales en los que los participantes interactúan unos con otros para poner a prueba sus ideas y verificar si encajan con las de los demás. En la actualidad se reconoce que el aspecto social del aula es un instrumento importante para una educación eficaz, un instrumento que está ausente de las clases en que el profesor expone los contenidos y los estudiantes toman nota y resuelven problemas sin interactuar entre sí. El “aspecto social de la ciencia” difiere de su contraparte en el aula, y es necesario resaltar esa diferencia para poder hacer al aula más “científica”. Mientras que en el aula puede existir un árbitro con autoridad, como puede ser el docente o el libro de texto, la actividad científica construye sus conocimientos mediante el consenso informado de una gran multitud de participantes, ninguno de los cuales es depositario a priori de la verdad. El proceso de crítica y mutua corrección por pares es característico de la ciencia y aparece en los sistemas de referato para la publicación de artículos en revistas profesionales y para la evaluación de proyectos de investigación. Las ideas o explicaciones a las que la ciencia arriba no resultan “ciertas” mediante criterios objetivos, infalibles y externos al grupo que debate sobre ellas; más bien se aceptan cuando la vasta mayoría de los participantes está convencida más allá de toda duda razonable.

A veces los estudiantes (o el público lego en general) miran con aprehensión este aspecto de la ciencia, como si negara todos los demás. Si todo depende de consensos y no hay criterios “objetivos”, definitorios, ¿entonces la ciencia es un mero juego subjetivo en el que cualquier respuesta es válida? Para comprender que no es así, los estudiantes deben de alguna manera participar de la generación de conocimiento en grupo, a través de discusiones e intentos de persuasión, en los cuales la evidencia empírica y la lógica interna cumplen un papel central. Este tipo de experiencia lleva a los alumnos a entender que muchas veces los contextos culturales e históricos afectan a –y son afectados por– las ideas científicas en boga, y que tabúes culturales o personalidades intimidantes pueden determinar qué problemas se investigan y qué descubrimientos son viables.

Todo esto parece sugerir que la base de una eficaz y rica educación científica consiste en reproducir en el aula las condiciones de producción de conocimiento que encontramos en el laboratorio o equipo de investigación, es decir, permitir que los estudiantes se sumerjan en el libre juego de hacer ciencia como los científicos. Una posibilidad sería exponer a los estudiantes a un problema o serie de problemas reales, o a una colección de fenómenos desafiantes, y dejar que ellos mismos generen las ideas y descubran las leyes científicas. Este método de “jugar con las cosas y ver qué es lo que sucede”[2] puede ser estupendo en la escuela primaria, pero no se puede pretender que niños o adolescentes descubran por sí mismos las ideas sutiles y poderosas de la ciencia.

Ocurre que muchas de las ideas importantes del conocimiento científico son profundamente contraintuitivas, y no se llega a ellas mediante las formas naturales de pensamiento del común de la gente. En otras palabras, podemos apostar que librados a su propio “descubrimiento” los estudiantes no siempre llegarán a las ideas y comprensiones buscadas por el docente. Con frecuencia la ciencia es un desafío al sentido común. No sólo las ideas científicas suelen ser difíciles, sino que la forma de pensar que caracteriza a la investigación científica debe ser enseñada y aprendida. A este aspecto crítico del pensamiento científico lo denominamos el “aspecto contraintuitivo de la ciencia”. Lo trataremos en detalle en el capítulo 13, y en los capítulos 14 y 15 daremos ejemplos de las formas en que el pensamiento cotidiano, basado en el sentido común, dificulta el acceso a ciertas ideas científicas, y de cómo se puede allanar el camino a los alumnos.

En definitiva, la misma investigación que muestra lo inadecuado de la educación tradicional nos alerta sobre esquemas basados en la exploración sin guía por parte de los estudiantes. Es importante que los estudiantes formulen sus propias hipótesis y aprendan de otros más avezados cómo comprobarlas o refutarlas. Es importante que aprendan a realizar observaciones y extraer conclusiones de ellas, a hacer simplificaciones y generar modelos, a identificar los supuestos implícitos y tantos otros trucos del pensamiento científico. Una clase teórica clásica no puede brindar todas estas herramientas, pero tampoco pueden surgir del mero juego. El docente debe crear las condiciones que resulten una guía eficaz para la indagación y el desarrollo de las ideas científicas por parte de los alumnos.

Estructura del libro

Este libro consta de cinco partes, cada una de las cuales examina uno de los aspectos de la ciencia que hemos descripto en esta introducción. Cada parte comienza con un capítulo en el que se discute el aspecto en cuestión, mostrando cómo se expresa en el quehacer científico, cómo se puede llevar al aula y qué prácticas pedagógicas se pueden usar para incorporarlo a la tarea educativa. Cada uno de estos capítulos expositivos va acompañado de dos capítulos ilustrativos en los cuales se dan ejemplos concretos de actividades educativas que incluyen las prácticas pedagógicas sugeridas.

Ofrecemos ejemplos que ilustran una variedad de formatos, desde prácticas de laboratorio y clases altamente centradas en el docente, hasta guías de indagación mediante las cuales los estudiantes pueden construir su propio conocimiento, incluyendo también teatralizaciones y discusiones abiertas. En cuanto al contenido, hemos incorporado ejemplos de varias disciplinas, como la química, biología, física y astronomía, entre otras.

Creemos que los ejemplos sugeridos exploran una cantidad suficiente de temas y formatos como para dejar al lector con la idea de que nuestro enfoque puede usarse en una gran variedad de circunstancias, y que no sólo es posible sino deseable que los docentes experimenten con sus propias actividades. Como en la investigación científica, la innovación en el aula depende en gran medida de la creatividad individual y también, creemos, de la crítica mutua y la exploración conjunta. Al igual que en la investigación científica, para llegar a buen puerto en la enseñanza no existe un método único o una receta infalible. Pero cuanto más involucrados estemos en el proceso de desarrollo de las ideas, más maravilloso será el resultado.

Parte I

El aspecto empírico de la ciencia