Investigación en Educación Científica en Chile. Ainoa Marzábal Blancafort
cotidiano. Las evaluaciones nacionales muestran tendencias y valores, pero no permiten comprender por qué se dan de esa manera ni cuál es su origen.
A nivel mesocurricular, las instituciones educativas pueden construir sus proyectos educativos tomando como referencia de consulta los resultados de la investigación educativa, y por supuesto los lineamientos nacionales sobre la política educativa del país. Les permite decidir con mayores argumentos qué estructura curricular es la más pertinente frente a la formación que desean generar en sus estudiantes, desde un modelo pedagógico contemporáneo y actual.
Y a nivel microcurricular, les proporciona herramientas a los profesores para seleccionar qué modelo didáctico, desde la enseñanza de las ciencias, es el que va a adoptar para desarrollar el pensamiento científico y tecnológico en sus estudiantes. Y a partir de él, hacer sus diseños del área de ciencias y tecnología y sus programaciones de aula.
3. La investigación en educación en ciencias y su impacto en los aprendizajes de los estudiantes
Los alumnos no siempre han sido considerados parte fundamental del acto educativo; prueba de ello es que las áreas de investigación asociadas a los alumnos, se han centrado durante largo tiempo únicamente en aspectos psicológicos. Sin embargo, las posturas que entienden el aprendizaje solo en sus aspectos psicológicos o cognitivos, han sido fuertemente criticadas por desconocer temas centrales como la cultura, las relaciones de poder y el discurso (O’Loughlin, 1992).
En las visiones socioculturales, el alumno empieza a ser mirado en relación a estos temas centrales y en su complejidad. Estamos superando la etapa en la que las investigaciones en torno a cómo aprenden los alumnos se hacían con la finalidad de mejorar los aprendizajes dictados curricularmente. Aquí presentamos, en forma breve, el recorrido de algunas áreas o líneas de investigación, partiendo de la visión del alumnado como instrumento para mejora de los logros curriculares en ciencias, hacia el alumnado entendido como persona, situada social y culturalmente, con derecho a una educación para la mejora de sus condiciones y otras propuestas centradas en su bienestar.
3.1 Ideas previas y cambio conceptual
La línea de investigación de ideas previas o alternativas, surge a partir de la tesis de doctorado de Rosalind Driver (1973), sus trabajos (Driver, 1997 y Driver et al., 1999) y una gran amplitud de estudios posteriores, que documentan ampliamente las formas en la que los alumnos explican los fenómenos naturales, identificando que estas son diferentes a las formas en que la ciencia los explica. Estos hallazgos se contraponen con las posturas aceptadas hasta ese momento que, siendo de corte piagetano, sostenían que las capacidades lógico-matemáticas eran globales y no suponían la existencia de diferencias en el conocimiento en dominios específicos.
La importancia de esta línea radica en que ha permitido contribuir a la consolidación de la didáctica de las ciencias como área de investigación y, desde otras perspectivas teóricas, asumirla como disciplina científica, que, como hemos mencionado, es la ciencia que guía al profesor de ciencias. Ciertamente, esta línea nos lleva al reconocimiento de que los alumnos llegan al aula con ideas propias en dominios específicos (disciplinares). Actualmente en las prácticas escolares, está ampliamente aceptado que debemos indagar lo que los alumnos saben, para actuar en consecuencia —esto a partir del desarrollo de esta línea y de las aportaciones de Ausubel (1976)—.
A partir de la documentación de estas ideas, surge otra sobre cambio conceptual, en la cual, de forma general, se busca que los alumnos cambien sus explicaciones por otras cercanas o ajustadas a las científicas. Además, se espera que los alumnos den sentido a estas explicaciones científicas (Ver por ejemplo de Rosalind Driver y colaboradores “Making sense of secondary science”, 1999, y de Eduardo Mortimer y Philip Scott “Meaning making in secondary science classrooms”, 2003). Si bien los estudios sobre cambio conceptual fueron los trabajos más frecuentes (al menos entre 1998 a 2002), estos han ido disminuyendo (Tsai y Wen, 2005), ya que los resultados mostraron que estas explicaciones o ideas previas, no son tan fácilmente sustituibles. Aunque la investigación sobre cambio conceptual continúa, ciertamente ha decrecido el número de publicaciones y el poder predictivo para mejorar el aprendizaje de los alumnos que se le asignó en épocas pasadas. Actualmente, el área ha derivado a la investigación sobre las “restricciones cognitivas” (por ejemplo Talanquer, 2009) o los “obstáculos epistemológicos” (Astolfi, 1994, 1997).
Los hallazgos en estas áreas han llevado a propuestas como la demarcación entre lo que es ciencia y lo que no es ciencia y sus contextos de uso. Por ejemplo, en enseñanza de la evolución (Borgerding y Deniz, 2018), se considera que las ideas científicas y las religiosas generan explicaciones distintas, ambas valiosas, pero dado la inconmensurabilidad de sus paradigmas, se espera que los alumnos entiendan que se producen desde espacios distintos y que se usan en contextos diferentes. Continuando con el ejemplo de la enseñanza de la evolución también se ha discutido la imposibilidad de sustituir algunas formas básicas de razonamiento, por ejemplo la teleología (ver González Galli y Meinardi, 2011). En este último caso la vigilancia metacognitiva es la alternativa señalada (ver abajo en el área de regulación y metacognición). Finalmente, el estudio de razonamiento de los alumnos se ha complejizado y es una área fructífera de investigación.
3.2 Modelos y modelización
Igualmente fructíferas son las áreas asociadas al desarrollo de propuestas teórico metodológicas para trabajar en el aula de ciencias, en las que el papel del alumnado queda claramente señalado, y se espera que integren prácticas de investigación y a la vez desarrollen conocimiento en el área. Dos son especialmente importantes: la indagación y la modelización.
El área de indagación ha tomado importancia, especialmente en Estados Unidos, debido a su incorporación como forma de trabajo en las propuestas curriculares. Se han generado diversos trabajos que señalan qué es y cómo se lleva a cabo, y otros sobre su eficacia y las dificultades asociadas (Ver Flick y Lederman, 2004). En términos generales se busca que el alumnado adquiera habilidades para realizar procesos científicos y conocimiento sobre estos procesos. En el primer caso, se trata de que realicen una serie de actividades organizadas, que incluyen un uso extenso y versátil del discurso oral, escrito, gráfico y simbólico, a fin de solucionar preguntas relevantes o auténticas y que sean capaces de evaluar dichas actividades. Durante las actividades, el alumnado desarrolla saber conceptual, procedimental y actitudinal. Al mismo tiempo, se espera que aprendan acerca de los procesos que los científicos usan para desarrollar conocimiento nuevo, es decir, sobre la naturaleza de la ciencia (Anderson, 2007). Dada la complejidad en el logro de este doble objetivo, esta propuesta se ha tratado como una enseñanza de las ciencias orientada por la indagación.
Las propuestas de indagación han recibido numerosas críticas, cuatro son especialmente importantes. La primera, indica la atención con las visiones de ciencia sobre qué es y cómo se construye conocimiento, junto con la falta de reflexión sobre estos aspectos. La segunda, señala que dentro de la indagación se integran varios elementos clave, uno de ellos es “pensar con modelos” (Bybee, 2004), pero no se plantean procesos de modelización. Una tercera planteada por Osborne (2014) es que a través de la esta perspectiva se confunde el objetivo central de la ciencia con el objetivo del aprendizaje de las ciencias, en este sentido, la debilidad argumentativa de la enseñanza basada en la indagación radica en confundir el hacer ciencia con aprender ciencia. La cuarta, señalada por Osborne (2014), radica en que la denominación de enseñar ciencias a través de la indagación se confunde con que se enseñe la ciencia indagando. Así cualquier actividad que implique práctica, se confunde con esta aproximación pedagógica.
Sin embargo, el área de investigación sobre modelos y modelización, ha mostrado la complejidad asociada a este “pensar con modelos”. Esta aparente contradicción, ha sido señalada por Couso (2014), quien argumenta sobre la importancia de una modelización que integre algunos elementos de indagación.
La modelización, por su parte, ha cobrado fuerza en los últimos veinte años y se considera hoy en día como una de las propuestas más sugerentes para el desarrollo de explicaciones científicas por parte del alumnado; siendo una de las áreas con mayor cantidad de bibliografía: por ejemplo la serie Models and Modeling in Science Education, de Springer,