Revista núm. 21 - Mayo/Agosto-2017

Aprender a enseñar las Ciencias Naturales en la LEIP

para mejorar la práctica docente en la Educación Básica

Learning to teach the Natural Sciences in LEIP to improve the teaching practice in Basic Education

Nelly del Pilar Cervera Cobos, Alberto Monnier Treviño y Mónica García Hernández[*]

  

Resumen

En el presente artículo se analiza la necesidad de formar profesionales en la Licenciatura en Educación e Innovación Pedagógica, en la Universidad Pedagógica Nacional, con bases pedagógicas y filosóficas que les permitan fundamentar un posicionamiento epistemológico alrededor de las Ciencias Naturales, para contribuir a la mejora de la práctica docente en la Educación Básica.

Abstract

This article analyzes the need to train professionals in the Bachelor’s Degree in Education and Pedagogical Innovation at the Universidad Pedagógica Nacional, with pedagogical and philosophical bases that allow them to base an epistemological position around the Natural Sciences, for contribute to the improvement of the teaching practice in Basic Education.

Palabras clave: enseñanza y aprendizaje. Ciencias Naturales. Conocimiento científico. Constructivismo. Práctica docente.

Keywords: teaching and learning, natural sciences, scientific knowledge, constructivism, teaching practice.

 

En vez de oponer magia y ciencia, sería mejor colocarlas paralelamente,
como dos modos de conocimiento, desiguales en cuanto a los resultados
teóricos y prácticos (…), pero no por la clase de operaciones mentales
que ambas suponen, y que difieren menos en cuanto a la naturaleza
que en función de las clases de fenómenos a las que se aplican.

Claude Lévi-Strauss (1964), El pensamiento salvaje

La Ciencia como actividad humana

La ciencia es una actividad que los seres humanos han realizado a lo largo del tiempo, es y ha sido un factor detonante para el desarrollo de sus sociedades. A partir de ella, las personas han construido una ventana a través de la cual se asoman con la intención de poder elaborar explicaciones entorno a lo que se ha denominado como la realidad:

La ciencia no tuvo su origen en una sola época, ni en el seno de un solo pueblo o bajo alguna forma de gobierno o de religión. Tampoco se escribió en una sola lengua ni por obra de una sola raza. La ciencia y el conocimiento nacen de la intensa necesidad del ser humano, desde su origen, para explicar su propia naturaleza y el mundo que lo rodea (Mouriño, R., Espinosa, P. y Moreno, L., 1991, p.23).

En tanto producto humano, la ciencia es un elemento inherente de la cultura y un agente a través del cual se ha generado y condicionado el conocimiento, las ideas alrededor de los fenómenos de la naturaleza y por lo tanto, el desarrollo social. Pero la ciencia no siempre ha sido concebida de este modo, es producto de un proceso donde su concepto y su manera de producción, se fue transformando con el paso de los años:

La introducción del razonamiento por los griegos marcó el origen de la ciencia moderna, que actualmente está organizada en un conjunto extraordinariamente subdividido de ramas científicas diversas. Cada una de ellas representa un sistema de conocimientos en desarrollo cuya veracidad se comprueba –y demuestra a través de la práctica (Mouriño, R., Espinosa, P. y Moreno, L., 1991, p. 23).

La observación, la demostración y el uso de la lógica fueron elementos fundamentales introducidos por los antiguos griegos, toda vez que se quería pasar de los supuestos, al razonamiento (Mouriño, Espinosa y Moreno, 1991).

Con el paso del tiempo, en el ámbito de la ciencia se propuso un procedimiento que fuera el camino a seguir para la producción de conocimiento confiable por lo que, durante años, se habló de un solo método para elaborar lo que se denominó como conocimiento científico, al que se le atribuyeron características como la verificabilidad, la universalidad, la objetividad y la neutralidad. Por su parte, en el ámbito de la educación en ciencias, se pensó en el Método Científico como el mejor camino para investigar y se asumió a la repetición y a la memoria como los instrumentos ideales para enseñar y aprender Ciencias Naturales en la escuela.

Actualmente, se asume que hay distintos métodos y metodologías para producir conocimiento científico y, en el ámbito de la educación formal, se conciben diferentes maneras de explicar los fenómenos naturales, por ejemplo a través del conocimiento científico, mediante el conocimiento científico escolar y a partir del conocimiento cotidiano o intuitivo, mismos que se asumen como elementos útiles en el proceso cognoscitivo relacionado con el aprendizaje de las Ciencias Naturales.

En el proceso cognoscitivo, hay principalmente tres agentes participantes: el sujeto cognoscente, el objeto de conocimiento y el conocimiento. Este proceso se lleva a cabo mediante interacciones entre el sujeto cognoscente y el o los objetos de conocimiento, lo cual deriva en lo que se denomina como conocimientos.

A través del conocimiento los sujetos cognoscentes (los alumnos) tratan de hacer explicaciones de los fenómenos que se realizan en sus mentes, en sus cuerpos y en el entorno social y natural. Son seres biológico-sociales y ambas condiciones son relevantes dentro de un proceso donde ocupa el lugar central: el sujeto que aprende. Quien al aprender, elabora explicaciones con cierta lógica, lo cual le ofrece la posibilidad de representar una determinada realidad a manera de estructura cognitiva (representación mental).

En la elaboración de las estructuras mentales el sujeto cognoscente implica elementos subjetivos que lo constituyen como son los sentimientos, los valores, los intereses y su cultura, por mencionar algunos. Por lo tanto, en el resultado producido está unido de manera intrínseca lo cognoscitivo con la subjetividad, de tal forma que al aprender “el sujeto no registra pasivamente las sensaciones originadas por el medio ambiente, sino que orienta, regula y transforma los datos que éste le proporciona” (Mouriño, Espinoza y Moreno, 1991, p. 24).

Además de su carácter individual, el proceso de construcción del conocimiento tiene un carácter social, esto es así debido a que entre los seres humanos existe la necesidad de ponerse de acuerdo para asumir explicaciones de manera confiable, motivo por el cual recurren al conocimiento socialmente aceptado, denominado como Conocimiento científico:

El conocimiento científico descarta conocimientos o hechos, produce nuevos y los explica. Es decir no se limita a los hechos observados; sino que se analiza la realidad con el fin de ir más allá, rechazando algunos hechos, selecciona los que se consideran relevantes, los contrasta y en la medida de las posibilidades los reproduce. Los científicos no aceptan nuevos hechos a menos que puedan validar su autenticidad mostrando que son compatibles con lo que se sabe en el momento […].

El conocimiento, para ser científico, debe aprobar el examen de la experiencia. Con la finalidad de explicar un fenómeno, hace conjeturas o suposiciones fundadas en el saber adquirido […]. La forma de hacerlo es por medio de la observación y experimentación práctica (Mouriño, Espinosa, y Moreno, 1991, pp. 25-26).

En el proceso de elaboración de conocimiento confiable relacionado con los fenómenos de la naturaleza, los científicos toman como punto de partida la idealización de la realidad y a partir de ésta elaboran un modelo teórico-conceptual que usan para conocer el comportamiento del fenómeno en cuestión. (Bunge, 1981). 

El modelo construido solo puede abarcar algunas características del fenómeno que pretende explicar, es decir, no abarca toda la realidad, por lo tanto es un instrumento que puede fallar y al hacerlo, deberá ser cambiado o modificado con la finalidad de seguir usándolo como tal. En este sentido, el conocimiento científico no es un producto acabado sino en construcción y es tan solo una herramienta intermediaria entre lo teórico-conceptual y lo que llamamos realidad (Rivadulla, 2006).

Para la descripción de los modelos teórico-conceptuales se usan esquemas, que son de gran ayuda para explicar y representar lo que los sentidos por sí solos no pueden captar, como es el proceso de respiración celular o el metabolismo de las células autótrofas.

Por ejemplo, para explicar la estructura y posición de los componentes del ácido desoxirribonucleico (ADN), se puede usar el modelo tridimensional de la molécula de James Watson y Francis Crick, quienes en 1953 lo presentaron a la comunidad científica y al explicarlo propusieron la existencia de dos cadenas de nucleótidos que se entrelazan a manera de doble hélice:

 

De brian0918™ - Trabajo propio, Dominio público,

 

Hasta le fecha, este modelo es aceptado por la comunidad científica ya que permite representar y explicar la estructura del ADN. De acuerdo con Watson y Crick cada molécula está constituida por:

[…] dos cadenas formadas por un elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera de caracol o doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y una de las cuatro posibles bases nitrogenadas: adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C). La molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido y está unida por un grupo fosfato a un lado y una base al otro. El grupo fosfato está a su vez unido a la desoxirribosa del nucleótido adyacente de la cadena. Estas subunidades enlazadas desoxirribosa-fosfato forman los lados o barandal de la escalera; las bases están una frente a otra, mirando hacia el interior, y forman los peldaños.

Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN, establecen una asociación específica con los correspondientes de la otra cadena. Debido a la afinidad química entre las bases, los nucleótidos que contienen adenina se acoplan siempre con los que contienen timina, y los que contienen citosina con los que contienen guanina. Las bases complementarias se unen entre sí por enlaces químicos débiles llamados puentes de hidrógeno. (Tomado y modificado de Saitz, C. et al. (2005). Paquete Didáctico Electrónico BIORED I. UNAM, pp. 1-2.)  

Con base en la estructura de doble hélice del ADN, ambos científicos sugirieron un mecanismo de copia de la biomolécula, con lo que la comunidad científica pudo entender el proceso de replicación del ADN y expresar los genes, hasta dar ácido ribonucleico (RNA) mensajero y entonces explicar la obtención de las proteínas, que son los componentes clave para el funcionamiento biológico de los organismos vivos.

La comunidad científica, una vez aceptada la propuesta de Watson y Crick, ha seguido realizando investigaciones con base en el citado modelo, en campos de estudio como la ingeniería genética.

El conocimiento, para ser considerado como científico, debe obtener la aceptación de la comunidad científica y es valioso cuando se pretende comprender los fenómenos de la Naturaleza y para dar sentido a lo que sucede en ella.

Para aprender a construir este tipo de conocimiento se requiere tiempo, práctica y estudio por ello, en la escuela de Educación Básica, se pretende dar los primeros pasos en este camino. A lo largo del preescolar, la primaria y la secundaria, se busca sentar las bases para llevar a cabo el proceso de aprender a elaborar explicaciones de los fenómenos naturales, de manera cercana a las que hace la comunidad científica, de acuerdo a cada nivel de estudio y edad del alumnado.

En esta etapa del proceso de aprender, al producto construido por el alumno se le llama conocimiento escolar. A este tipo de conocimiento también se le ha denominado de diferentes maneras: Conocimiento científico en la escuela (Ferreira, A., et al., 2005); Ciencia escolar (Carrera, I., Vierna, L., 2005) o Concepción científica-escolar (González, M. 2009) por mencionar algunas. 

En la escuela de Educación Básica se hacen explicaciones sobre cómo se comporta la Naturaleza, con la pretensión de entenderla mejor, y se lleva a cabo la construcción de un conocimiento que, aunado a valores, actitudes y a la reflexión crítica, permite cierta adaptabilidad al medio y define las actitudes y las relaciones que se tienen con él; con este proceso, en la escuela de Educación Básica se busca formar mejores personas. De ahí la importancia que tiene para los alumnos aprender y aprehender el conocimiento científico, a través del conocimiento escolar y, a los docentes y especialistas en educación, comprender cómo aprenden las ciencias los alumnos.

Que los alumnos aprendan a hacer explicaciones cercanas a la ciencia es socialmente relevante. Pese a su importancia, la ciencia y los contenidos que de ella se reproducen en los libros de texto que se elaboran para las escuelas de este nivel de estudios, no alcanzan a reflejarla de manera cabal. Esta situación se vuelve todavía más compleja, ya que los profesores y otros profesionales de la educación que se dedican a su enseñanza, así como a planificar y diseñar ambientes para su aprendizaje, no han sido preparados para el reto que implica esta tarea.

A la situación planteada hay que sumar la complejidad del mundo actual, donde los alumnos se desarrollan en una sociedad que vive, se informa y lleva a cabo sus relaciones de manera interconectada, a través de las redes del ámbito de la comunicación digital, donde la tecnología, la información y el conocimiento avanzan a una velocidad mayor que hace algunos años y que genera grandes cambios, como es el caso de los contenidos de la información y el uso que se les da, por mencionar algunos. En este sentido, estamos en lo que Thomas Kuhn denominó como Revolución científica, una etapa de desarrollo de la sociedad, signada por el cambio de paradigma, concebido este como “lo que comparten los miembros de una comunidad científica y, a la inversa una comunidad científica consiste en unas personas que comparten un paradigma” (Kuhn, 2004, p. 271); la construcción del paradigma en educación que prevalecerá en los próximos años se está construyendo actualmente.

Por lo pronto, vivimos en un contexto de cambio, donde aún no nos ponemos de acuerdo sobre la mejor manera de aprender, de enseñar, de producir conocimiento, de formar mejores personas y de educar. En un mundo de cambios, con pérdida del sentido, donde las sociedades se han sumergido en el consumo de los procesos para educar, como si estos últimos fuesen mercancía que se toma, se usa y desecha. Situación que genera que los planes y programas de estudio, así como los materiales educativos, en lugar de ser tomados y mejorados, se usen y se desechen.

En el ámbito de la formación de profesionales para enseñar y aprender ciencias, la propuesta en educación precisa girar alrededor de la mejora de los procesos existentes y que han aportado luz en el recorrido del camino de la educación. Por ejemplo, al concebir a la memorización comprensiva de los contenidos escolares y la funcionalidad de lo aprendido, como factores clave para el logro de aprendizajes significativos (Díaz, F., y Hernández, G., 1999).

En este sentido, un aspecto que el profesional de la educación requiere asumir se refiere a que existe un saber previo construido por su alumnado, acerca del tema a abordar en la clase de Ciencias Naturales, donde la curiosidad ha jugado un papel central en el proceso de elaborar tales explicaciones:

Esta curiosidad ha acompañado a la humanidad a lo largo de la historia y se repite en cada uno de nosotros, desde nuestra infancia. Los niños preguntan continuamente el porqué de las cosas. En su mente se van generando ideas que intentan explicar el mundo que nos rodea. A través de las observaciones, de las informaciones recibidas y de las explicaciones elaboradas el alumno construye su propio conocimiento (Aragón, 2004, p. 109).

Para satisfacer la curiosidad acerca de los fenómenos que suceden en el entorno, las personas hacen explicaciones desde muy temprana edad y, una vez en el ámbito de la educación formal, es necesario recurrir a este conjunto de saberes –a los que también se les ha dado nombres como Estructuras alternativas de los estudiantes (Duit, R., 2004); Conceptos erróneos (Driver, R., y Easley, 1978; Caramazza, A., McCloskey, M., y Green, B., 1981)– para tomarlos como material de insumo y punto de partida para el diseño de estrategias de aprendizaje.

Cabe señalar que, aunque los citados términos se denominan de distinta manera, cada uno tiene referentes teóricos específicos y guardan relaciones con determinados enfoques educativos; pero todos se refieren al mismo tipo de saber y concuerdan en las particularidades y descripciones que se han presentado entorno a ellas.

Por sus características, las ideas previas son asumidas como agentes activos que definen los procesos de aprendizaje y de enseñanza en las Ciencias Naturales. Por ejemplo, una característica es que, aún después de que las personas han concluido con sus estudios en el sistema educativo formal, las ideas previas persisten, aún en la edad adulta, esto es así ya que las personas las elaboran con cierta lógica y coherencia a partir de sus experiencias en la vida diaria pero por lo general, este tipo de ideas se aleja de las explicaciones que se hacen desde la ciencia.

En el ámbito de las Ciencias Naturales, las ideas previas son concebidas como representaciones mentales elaboradas alrededor de los fenómenos de la naturaleza; explicaciones que han sido hechas aunque no se haya recibido alguna enseñanza sistemática alrededor del tema. Son conocimientos producidos a partir de la experiencia cotidiana, el diálogo con las personas y la información que llega a través de los medios de comunicación.

Las ideas previas son un tipo de saber que se transforma en estructuras o modelos de conocimiento para las personas y que, aunque puedan parecer poco coherentes de acuerdo con el conocimiento de la ciencia o del conocimiento escolar, como se señaló con anterioridad, tienen la característica de prevalecer arraigadas por mucho tiempo, por lo que es necesario considerarlas durante el diseño de actividades orientadas al aprendizaje en la escuela de Educación Básica (Carrascosa y Valdez, 2005).

Un camino para construir aprendizajes en las Ciencias Naturales

Derivado de lo anteriormente expuesto, en la Licenciatura en Educación e Innovación Pedagógica (LEIP), se ha apostado por ofrecer una línea formativa que se denomina La enseñanza y el aprendizaje de las Ciencias Naturales, donde se espera que el estudiante entre en un proceso formativo para aprender sobre la didáctica de las Ciencias Naturales mediada por el uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), para que en el futuro, como profesional de la educación, sea capaz de contribuir a que en las aulas de Educación Básica se ofrezca al alumnado nuevas posibilidades de construcción de explicaciones cercanas al conocimiento científico.

Será una línea de la Licenciatura, donde el estudiante podrá disponer de referentes teórico-metodológicos para dar fundamento a un posicionamiento epistemológico propio ante el conocimiento científico que se enseña y aprende en la escuela de Educación Básica.

Durante el desarrollo de los cuatro módulos que la conforman, el estudiante de la LEIP precisa asumir que el alumno de educación básica, antes de ingresar a la educación formal, ha elaborado explicaciones de lo que sucede en su entorno y que este saber se encuentra alejado del conocimiento científico, lo cual es un asunto que deberá ser atendido entre él como especialista y el docente de Educación Básica, lo cual no es una tarea sencilla.

Para educar en las Ciencias Naturales en la escuela, es evidente que el resultado de esta labor no será el mismo al depender de la ubicación del énfasis en cuanto a las intenciones educativas, ya que tiene distintas implicaciones que los alumnos construyan conocimientos en un contexto real o en uno imaginario; que aprendan a partir de preguntas a buscar y alcanzar un consenso sobre las respuestas, o que aprendan desde la memorización de contenidos e imponer su punto de vista e intereses; o que en sus relaciones con el ambiente, piensen sobre la conveniencia de aplicar el conocimiento con base en valores como el respeto a la diversidad o aplicarlo pensando que el ser humano está por encima de la Naturaleza. Tampoco tendrá las mismas implicaciones que durante los procesos de aprendizaje se priorice la realización de actividades en colaboración con los compañeros de grupo o que se fomente el aprendizaje individual.

El estudiante de la LEIP deberá aprender a tomar en cuenta situaciones que los profesores presentan de manera cotidiana en el aula frente al conocimiento escolar. En este sentido, especialistas en el tema como Pozo (1996), desde ya hace algunos años han expresado que:

Muchos profesores perciben, no sin razón, esas creencias e ideas informales que los alumnos traen al aula de ciencias, casi siempre "erróneas", como un enemigo más a combatir, la gota que colma el vaso de su paciencia y sus recursos didácticos. No hay sólo que afrontar la apatía de los alumnos, su falta de motivación, sus limitaciones cognitivas en el razonamiento y la comprensión, sino que además hay que enfrentarse a un ejército fantasmal de ideas muy arraigadas, aunque no siempre bien conocidas, que interfieren el aprendizaje de la ciencia y hacen aún más difícil la asimilación de las teorías y modelos científicos (Pozo, 1996, p. 18).

A pesar de lo que se ha dicho, el ámbito de la enseñanza y el aprendizaje de las Ciencias Naturales en la Educación Básica se ha convertido en un campo donde la práctica docente está mediada por el peso de las tradiciones en la educación, ejemplo claro de ello es que, aún con las intenciones declaradas en las recientes reformas educativas y los cursos de actualización docente, el conocimiento científico todavía suele presentarse en el aula como un conjunto de dogmas, donde el alumnado estudia conceptos cerrados, estáticos y con solo una formulación viable; se enseña y aprende conocimiento científico sin posibilidad de ser sometido a juicio por los alumnos, lo cual resta interés, emoción y autonomía al acto de aprender. Esta situación es un claro indicador de la necesidad de abordar y materializar enfoques diferentes en educación.

En la propuesta de la LEIP, se pretende que el futuro profesional de la educación asuma que el docente y su alumnado llevan a cabo el acercamiento a las explicaciones de los fenómenos de la naturaleza a través de un enfoque denominado como Constructivista. Este enfoque tiene un marco epistemológico característico que se aborda desde los primeros módulos, y que encuentra sus bases en teorías de la psicología de especialistas en el tema como Jean Piaget (1991), Jerome Bruner (1980), David Ausubel (2002), y Lev Semiónovich Vygotsky (2010).

Posteriormente, en módulos más avanzados, se retoman aportaciones como las de la enseñanza basada en los modelos científicos y la modelización, donde los modelos son instrumentos relacionados de manera estrecha “a la producción, divulgación y aceptación del conocimiento generado por la ciencia, actuando como un puente entre las teorías científicas y el mundo tal como es experimentado” (Gilbert, 2002, p. 3), y también aportaciones como las de Jiménez y Sanmartí (1999), quienes sugieren que la ciencia sea asumida como construcción de modelos de tipo provisional.

En la LEIP, los modelos provisionales, al ser concebidos como agentes de conocimiento para el diseño de estrategias didácticas, son asumidos como construcciones de la mente humana, por lo tanto se caracterizan por ser privadas y personales.

Durante el desarrollo de las actividades propuestas en los módulos, el estudiante de la LEIP deberá asumir que los alumnos de Educación Básica precisan aprender a cuestionar al mundo, a observarlo, a explorarlo, a comparar lo que en él observa, a elaborar deducciones, así como a generar hipótesis y supuestos, por lo que la ciencia escolar se posiciona como un recurso para que ellos piensen de manera reflexiva y crítica el ambiente que les rodea, además de que les permite la toma de decisiones de manera informada. Estas tres últimas características también estarán presentes en el proceso formativo de los estudiantes de la Licenciatura, ya que a partir de ellas, se cuestionará sobre la clase de ciencia y de tecnología que se quiere y necesita para la sociedad y, en consecuencia, la que él va a favorecer en el aula.

Conclusión

En suma, el proceso formativo en esta licenciatura supondrá entender los procesos de enseñanza y aprendizaje de las Ciencias Naturales en la Educación Básica como parte imprescindible de la formación integral del alumnado, involucrará desafíos como son el repensar y replantear la labor educativa en el aula. Incluirá pensar en los cambios sobre un tipo de conocimiento que tiene gran parte de su fundamento en la práctica y en la experiencia, pero que de manera tradicional llega a los alumnos de manera verbal y escrita, como parte de la tradición científica escolar.

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[*] Profesores investigadores de tiempo completo de la Universidad Pedagógica Nacional, Unidad Ajusco. Adscritos al Área Académica 5 Teoría Pedagógica y Formación Docente, y al Área Académica 3 Aprendizaje y Enseñanza en Ciencias, Humanidades y Artes.

Universidad Pedagógica Nacional. Carretera Picacho-Ajusco 24, Col. Héroes de Paiderna, C.P. 14200, Tlalpan, Ciudad de México.

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