Educar mentes para pensar: Desarrollo del pensamiento científico en el aula

Por Carlos Uribe Gartner y María Claudia Solarte

La ambición de todo profesor es qué sus estudiantes lleguen a ser pensadores competentes y aprendan su materia. En este libro se ejemplifican estrategias para mejorar el aprendizaje de las ciencias en secundaria a partir del estudio de las dificultades que enfrentan los estudiantes, destacando la discordancia entre su desarrollo cognitivo y el nivel de abstracción de las ciencias. Por ello la propuesta gira alrededor de la "intervención en el desarrollo cognitivo" de los estudiantes mediante una secuencia de actividades colaborativas diseñadas para suscitar una "zona de desarrollo próximo" (Vygotsky), denominada Pensar con la Ciencia. Las unidades que la constituyen están inspiradas en las tareas piagetianas cuya resolución requiere pensar formalmente, y han sido adaptadas en su mayor parte del exitoso programa inglés ThinkingScience. El libro concluye describiendo el pilotaje y la evaluación formativa de la secuencia en tres instituciones privadas de Cali, y un proyecto para su implementación en siete instituciones oficiales en municipios no certificados del Valle del Cauca.

• Idioma: Español
• Editorial: Universidad del Valle
• Fecha de lanzamiento: 4 mar 2024
• ISBN: 9786287683945

Vista previa del libro

CAPÍTULO 1

¡LO QUE IMPORTA ES PENSAR!

Un niño no es un recipiente para llenar,

sino una luz para encender.

(Atribuido a RABELAIS, 1494-1553)

Imagínese que en su tercer o cuarto día de clase con alumnos de básica secundaria, en el área de Ciencias Naturales, usted, amigo maestro o maestra, comienza escribiendo en el tablero la frase que titula este capítulo, mientras explica que además de las clases normales como las que se tuvieron en los primeros días habrá unas clases especiales; luego escribe debajo:

REGLAS PARA LAS CLASES DE

ENTRENAMIENTO DEL CEREBRO:

Lo importante no es obtener la respuesta correcta sino pensar por cuenta propia.

No hay calificación.

Van a trabajar en grupos de tres o cuatro estudiantes en los que todos deben participar.

¿Le parece descabellada la idea? Esperamos que tras la lectura del libro encuentre sentido a esta manera atípica de enseñar. Y no solo eso, sino que esté dispuesto a aprender nuevas competencias docentes, para aventurarse a adaptar e incluir en su práctica pedagógica por lo menos algunas de las ideas expuestas.

En este capítulo se ilustra el tipo de retos cognoscitivos que planteamos a nuestros alumnos en la experiencia de formación de competencias científicas descrita en el libro. Está organizado en dos secciones. La primera propone dichos retos, mientras repasa los conceptos de variable, valores y relaciones entre variables, en torno a los cuales aquellos han sido construidos. En la segunda veremos cómo funciona una clase real en la que los alumnos son enfrentados a este tipo de desafíos, y cómo responden a ellos.

1.1 ¿QUÉ VARÍA?

Observe con atención la Figura 1.1 y respóndase la siguiente pregunta: ¿Qué características o propiedades de las figuras u objetos individuales representados son diferentes en algunos de ellos e iguales en otros? En términos precisos, la pregunta indaga acerca de las distintas variables que se pueden definir en los objetos representados en la ilustración y sus respectivos valores. Se observan triángulos y cuadrados (forma), figuras negras y grises (color), grandes, medianas y pequeñas (tamaño). Este lenguaje puede sonarle algo extraño al principio, pero en el pensamiento científico el concepto de variable abarca, además de las variables numéricas (cuyos valores son números), variables no numéricas como la forma y el color, en nuestro caso. Este concepto es central en el abordaje científico de la naturaleza, pues nos permite plantear interrogantes susceptibles de ser investigados teórica o experimentalmente, a saber, los que se refieren a posibles relaciones entre variables. Por ejemplo, ¿cuán gruesos deben ser los pilares de un puente para poder sostener su peso y el del tráfico?, ¿cuánto oxígeno consume por minuto una persona dormida, según su edad, su peso, su sexo, etc.?

Figura 1.1

Para ilustrar el concepto de relación entre variables, lo invitamos a observar la Figura 1.2, que muestra un subconjunto particular de los objetos representados en la Figura 1.1. ¿Existe alguna relación entre las variables color y forma (para los objetos representados en la ilustración)? Antes de continuar la lectura, trate de formular su respuesta, ojalá por escrito, a la pregunta planteada y compárela con la respuesta que le proponemos en el siguiente párrafo.

Figura 1.2

Puesto que todos los cuadrados que vemos en esta figura son grises y todos los triángulos son negros, existe relación entre las variables forma y color: conociendo el valor que toma una de ellas podemos predecir el valor que toma la otra. Reflexione ahora acerca del proceso de análisis y razonamiento que ha realizado para captar esta relación, y acerca del tiempo que tardó en llegar a una conclusión sobre la que se sintiera razonablemente seguro. ¿Piensa que este razonamiento está al alcance de alumnos de 6o. o 7o. grado?, ¿cuáles serían las posibles respuestas que darían a este interrogante?

Para redondear el ejercicio responda las siguientes preguntas: ¿Sigue habiendo relación entre color y forma en la colección de objetos que aparece en la Figura 1.3?, ¿existe alguna relación entre otras dos variables cualesquiera?

Figura 1.3

En las presentaciones orales que hemos hecho de esta actividad ante grupos de docentes, siempre encontramos que estas preguntas les resultan bastante más difíciles que el interrogante referente a la Figura 1.2. Pero tras un cierto tiempo de reflexión, logran identificar una nueva relación, esta vez entre el color y el tamaño: los objetos grandes son grises, y los pequeños son negros.

Lo invitamos ahora a reflexionar acerca del diseño de una actividad educativa científica para sus alumnos basada en el material presentado; es decir, una pequeña unidad didáctica sobre el tema de variables, cuyo propósito esencial sea contribuir a desarrollar en ellos el pensamiento científico, y en la que los estudiantes trabajen en grupo de acuerdo con las normas que indicamos al principio del capítulo. Con ello esperamos que comprenda aún mejor la importancia de este empeño que queremos compartir, y pueda seguir con más provecho la descripción de la actividad que realizamos y la respuesta de los estudiantes ante la misma, que haremos en la sección 1.2.

Pero antes de contarle nuestra experiencia veamos cómo responden los docentes con quienes hemos trabajado a la propuesta de reflexionar sobre el diseño de una actividad educativa científica con el material discutido. La primera reacción común es de desconcierto y perplejidad, pues a pesar de encontrar muy interesante el material y de vislumbrar su gran potencial didáctico, no logran encontrar respuestas claras a preguntas como: ¿Esto serviría para enseñar qué?, ¿a cuál de los contenidos temáticos señalados en el currículo pertenecería? En efecto, no parece fácil definir los contenidos conceptuales de las asignaturas de ciencias naturales donde se ubicaría la unidad. La discusión al respecto conduce poco a poco a que algunos participantes se den cuenta de que el afán por situar la unidad en el currículo es consecuencia de una creencia inconsciente e implícita en la población docente, según la cual la enseñanza debe centrarse en los contenidos disciplinares específicos, tanto conceptuales (célula, disolución, peso), como procedimentales (observación, construcción de tablas de datos, titulación de soluciones, etc.). Pero se desconoce la necesidad de trabajar en el aula ideas fundamentales y modos de interpretar la realidad o de razonar, que subyacen en todo el trabajo científico, como son las que hemos recordado en este apartado. Estas ideas y pautas de pensamiento, a diferencia de los conceptos específicos de las ciencias, no son explicables de manera directa por referencia a fenómenos tangibles o perceptibles por nuestros sentidos; tampoco son, a diferencia de los procedimientos científicos, definibles mediante procesos manipulativos concretos. En contraste, los procesos de conceptualizar variables relevantes y de identificar relaciones entre ellas son de naturaleza más bien lógica y metodológica, que estructuran y orientan el abordaje científico a la naturaleza, pero que no suelen ser evidentes en los productos de la ciencia; a saber, los conceptos y teorías científicas.

Así, pues, hemos encontrado que la participación en la experiencia permite a los docentes comprender la necesidad de incluir en su programa este nuevo tipo de contenidos curriculares, que suele brillar por su ausencia. Pero no es fácil llegar a esta conclusión, pues ello requiere reconocer su centralidad en el quehacer científico o, lo que es igual, una cierta experiencia con el trabajo científico; por ejemplo, la mayoría de los docentes con quienes hemos colaborado consideraban que el tema de variables es un contenido específico de matemáticas, que no tiene nada que ver con su materia. Es probable que este arraigado preconcepto refleje un vacío en la formación docente inicial, en la que se ofrecen pocas oportunidades de practicar el pensamiento científico o de abordar problemas con el enfoque propio de la ciencia, en el que es esencial la búsqueda de relaciones entre variables —previa identificación de las variables mismas, que son una construcción mental, no algo dado en la misma naturaleza—. Sea como sea, pensamos que con actividades como a la que pasaremos revista en la siguiente sección, podemos subsanar este vacío, primero en nosotros mismos como docentes de ciencias, y luego en nuestros estudiantes.

1.2 LA PROPUESTA EN ACCIÓN

Hemos grabado en video nuestras clases, en las que probamos la actividad y la mejoramos progresivamente, de acuerdo con los resultados obtenidos y las dificultades observadas (en el capítulo séptimo haremos un recuento histórico de la construcción de las unidades y de todo el conjunto de la experiencia). Cuando nos consideramos satisfechos con el diseño, lo compartimos con otros docentes, quienes a su vez lo ensayaron en sus instituciones. En esta sección comentaremos el transcurso de la clase como se observa en los respectivos videos.

El docente inició la clase explicando las reglas de juego descritas al comienzo del capítulo, haciendo énfasis en la consigna que titula este capítulo y en las reglas que hemos anotado: "No nos vamos a preocupar por calificaciones en este taller; no necesitamos llegar a una respuesta perfecta, pues lo que queremos es poner a funcionar el cerebro". El maestro entró en materia, escribiendo en el tablero: Variables, valores y relaciones. Para ambientar el trabajo preguntó a toda la clase acerca de lo que hacen los científicos, llevando el diálogo más allá de las respuestas dadas (investigar, descubrir cosas nuevas) hasta concluir que estas palabras significan buscar conexiones o relaciones entre diferentes objetos y sucesos. Para que esta idea tan abstracta tome cuerpo se acude a cosas y a acontecimientos cotidianos: ¿Qué conexión hay entre la nubosidad y el clima (lluvioso o seco)? ¿Dónde se puede esperar que haya más gusanos: en una guayaba verde o en una madura? Estos ejemplos permiten introducir de manera muy natural los significados del vocabulario técnico (‘variable’, ‘valor’ y ‘relación’), alrededor del cual giran las clases iniciales para entrenamiento del cerebro. Para el efecto el profesor reformuló y resumió la información acerca de los dos ejemplos en la Tabla 1.1, con la ayuda de los estudiantes. Las flechas conectan los respectivos valores relacionados de las correspondientes variables, representando así gráficamente las relaciones discutidas, que se pueden expresar también en enunciados como mientras más oscuras sean las nubes, más lluvioso será el día.

Tabla 1.1

La explicitación del significado de esta red de conceptos y la práctica de las habilidades de abstraer y designar las variables relevantes para un problema, culminó con el siguiente diálogo, que trascribimos en su literalidad:

Maestro: ¿Ahora sí me pueden decir qué es una variable y qué es un valor? [Algunos (pocos) estudiantes levantan la mano. El maestro selecciona a uno en particular, que ha participado muy activamente en la discusión].

Alumno: Una variable ahí [con énfasis] es cada una de las cosas que pueden cambiar. Y los valores son las propiedades de cada uno de esos cambios que tiene la variable.

Maestro: Bueno. Sigamos adelante.

La pasividad de la mayoría de los estudiantes indicaba que no habían acabado de captar el tema, como era previsible, tratándose de ideas tan abstractas. Así que la siguiente fase de la actividad les ofreció una oportunidad de reforzar la introducción del concepto, de manera todavía más concreta. El docente mostró una pila de libros que había sacado de la biblioteca y leyó algunos títulos. Resulta que, de manera no casual, había traído libros de texto que suelen ser grandes, y libros de aventuras de formato mucho más reducido. En situación tan familiar, y enfrentados a objetos tangibles, los estudiantes identificaron de inmediato las variables relevantes al siguiente problema: ¿Cómo se relaciona el tamaño de los libros con su contenido? Respondieron la pregunta casi a coro, utilizando con confianza las nuevas palabras aprendidas en la clase, cuyos significados parecen, ahora sí, haber sido comprendidos por todos.

Después se pasó a la siguiente fase, el trabajo en equipos pequeños. Esta fase comienza con la organización en equipos de trabajo heterogéneos, definidos con anterioridad por el docente. La heterogeneidad de los equipos significa que están conformados por estudiantes con diferentes niveles de capacidad; ello obedece a razones pedagógicas fundamentales, que estudiaremos en la sección 3.3. Luego el docente fijó en el tablero, a la vista de todo el grupo, unos recortes de cartulina en forma de triángulos y cuadrados de dos colores y tres tamaños, como en la Figura 1.2. Repartió luego a cada equipo de alumnos la hoja de trabajo reproducida en el Recuadro 1.1, indicando que por el momento se va a trabajar en la actividad 1. Mientras los estudiantes trabajaban, el maestro se desplazó por el aula, en especial para asegurarse de que todos los integrantes de cada equipo estaban participando. Cuando le preguntaban se abstenía de responderles directamente; en lugar de ello los estimulaba a pensar por sí mismos y a discutir entre ellos, como en efecto sucedía. Habiendo constatado que casi todos los equipos habían llenado la correspondiente tabla y escrito su respuesta a la pregunta planteada, se hizo una puesta en común. Los alumnos respondieron según lo esperado, sin haber encontrado especiales dificultades. Por ejemplo, un equipo escribió: Según el color es la forma. Otros muchos simplemente respondieron: Los cuadrados son claros y los triángulos son oscuros.

Recuadro 1.1

Actividad 1. Figuras coloreadas