Estrategias Docentes y Aprendizaje Científico: Ideas Alternativas y Método Científico
Las Ideas Alternativas en la Educación Científica
Descubriendo lo que Piensan los Alumnos
Se pueden identificar dos grandes grupos de estrategias para explorar las ideas previas de los alumnos: conversacionales y escritas.
- Conversacionales: Entrevistas y coloquios.
- Escritas: Pruebas escritas y mapas conceptuales.
Mapas Conceptuales: Una Herramienta Clave
Los mapas conceptuales son una técnica valiosa no solo para detectar los marcos alternativos de los alumnos, sino también como método y recurso de aprendizaje. Sus características principales son:
- Elementos:
- Conceptos: Hacen referencia a acontecimientos.
- Palabras de enlace: Unen conceptos y señalan el tipo de relación que existe entre ellos.
- Características de los conceptos:
- Jerarquización: La estructura más utilizada es la piramidal.
- Selección: Se eligen los conceptos más relevantes.
- Impacto visual: Facilitan la comprensión y memorización.
Aplicación de los Mapas Conceptuales en el Aula
Los mapas conceptuales permiten una reestructuración y organización jerárquica del conocimiento, similar al propio proceso de aprendizaje.
Utilidad para el Profesor
- Organizador de contenidos.
- Diagnóstico previo de los conocimientos de los alumnos.
- Estrategia para compartir el conocimiento (comparación de mapas conceptuales entre alumnos).
- Técnica de evaluación.
Utilidad para el Alumno
- Toma de conciencia de sus conocimientos previos.
- Estructuración de la nueva información.
- Resumen de contenidos.
Las Ideas Alternativas en la Investigación Didáctica
Las ideas alternativas son concepciones no científicas que, a menudo, no se ven influenciadas por la formación científica recibida. Presentan las siguientes características:
- Son construcciones personales, elaboradas e interiorizadas por el sujeto, resultándole coherentes.
- Son generadas por la propia actividad intelectual del alumno, pero presentan rasgos comunes en diferentes contextos.
- Son científicamente incorrectas y distintas a las proporcionadas por la escuela.
- Pueden recordar a ideas sostenidas por científicos en etapas antiguas.
- Son persistentes y difíciles de cambiar, mostrándose insensibles al aprendizaje escolar.
Causas de las Ideas Alternativas
- Origen sensorial: Concepciones espontáneas.
- Origen social: Concepciones inducidas.
- Origen analógico: Concepciones basadas en analogías.
Ejemplos de Ideas Alternativas sobre Conceptos Físico-Químicos
Ideas de los Alumnos
- El aire y los demás gases no ocupan lugar.
- El aire y los demás gases no pesan.
- El aire caliente pesa menos que el aire frío.
Ideas Científicas
- Como cualquier sistema material, un gas ocupa un determinado lugar en el espacio.
- Como cualquier sistema material, un gas tiene una determinada masa.
- El aire caliente tiene una densidad menor que la del aire frío.
¿Qué es la Ciencia?
La ciencia es una forma de conocimiento que abarca todas las realidades que conocemos a través de los sentidos o mediante instrumentos de observación. Sus características principales son:
- Especializada: Estudia un objeto delimitado, lo que ha dado lugar a numerosas especialidades científicas.
- Comunicable: No es secreta ni esotérica.
- Verificable: Sus leyes y teorías son puestas a prueba y comprobadas experimentalmente.
- Metódica: No actúa por azar ni de forma caprichosa; sigue un método planificado.
- Sistemática: Presenta sus resultados de forma organizada.
- Explicativa: Busca explicar los fenómenos.
- Predictiva: Intenta hacer predicciones acerca de fenómenos.
- Clara y precisa.
Ideas Erróneas en Torno a la Ciencia
Se suele creer que las ciencias son exactas, pero solo se pueden realizar conjeturas y probarlas experimentalmente. Solo se pueden realizar predicciones y, si estas se cumplen y son aceptadas por la comunidad científica, se puede crear una teoría.
El Método Científico
El método científico es una serie de mecanismos que se usan para comprender un hecho de la naturaleza. Incluye:
- Observación: Observar la realidad.
- Hipótesis: Realizar una suposición.
- Experimentación: Comprobar experimentalmente si la hipótesis es acertada.
- Resultados: Recoger los datos y representarlos.
- Interpretación de resultados: Leer los resultados e intentar dar una explicación.
- Conclusiones: Establecer conclusiones basadas en la evidencia.
Diferencia entre Investigación y Experimento
La investigación es el proceso de aplicación del método científico para resolver problemas. El experimento es la metodología empleada en el proceso de investigación de las ciencias; consiste en la manipulación de una variable no comprobada con el fin de describir de qué modo se produce una situación.
Naturaleza de la Ciencia
El concepto de naturaleza de la ciencia engloba una diversidad de aspectos sobre qué es la ciencia, su funcionamiento y cómo se construye el conocimiento.
Ejes de la Naturaleza de la Ciencia
- Epistemológico: Qué es la ciencia y cómo se elabora.
- Histórico: Cómo cambia la ciencia en el tiempo.
- Sociológico: Cómo se relaciona la ciencia con la sociedad y la cultura.
La Ciencia según Merton
Para Merton, la ciencia se refiere a:
- Un conjunto de métodos mediante los cuales se certifica un conocimiento (ciencia-proceso).
- Un acervo de conocimientos acumulados que surge de la aplicación de estos métodos (ciencia-producto).
- Un conjunto de valores y normas culturales.
¿Qué no es Ciencia? Pseudociencia
La pseudociencia se caracteriza por:
- No poder demostrarse experimentalmente.
- Proclamar teorías que a menudo contradicen observaciones o resultados empíricos conocidos.
- No aplicar métodos característicos de las ciencias.
Concepciones Erróneas sobre la Ciencia
- Empirista y ateórica: La ciencia no se basa únicamente en la observación, sino también en la construcción de teorías.
- Rígida: No existe una serie de pasos rígidos que, al seguirlos, garanticen el resultado esperado.
- Acumulativa: El conocimiento científico no es simplemente una acumulación de hechos, sino una construcción dinámica.
- Individualista: El conocimiento teórico de la ciencia se obtiene a través de equipos de investigación que comparten su trabajo.
- Elitista y sexista: La ciencia debe ser accesible a todos, independientemente de su género o estatus social.
- Descontextualizada: La ciencia está influenciada por el contexto social y cultural.
El Papel de la Ciencia
La ciencia proporciona explicaciones de los fenómenos naturales y está inmersa en un contexto sociocultural, por lo que está influenciada por los valores sociales.
El Método de la Ciencia
La ciencia usa la evidencia empírica para comprobar las ideas, pero el conocimiento científico no surge directamente de los datos, sino a través de un proceso de interpretación y construcción de teorías. El trabajo científico es un trabajo en equipo.
Desarrollo del Conocimiento Científico
El trabajo científico es un proceso continuo y cíclico de hacer preguntas y buscar respuestas que conducen a nuevas preguntas. El conocimiento científico puede ser modificado en el futuro debido a nuevas interpretaciones de las evidencias.
¿Debemos Utilizar el Método Científico para la Enseñanza y Aprendizaje de las Ciencias?
El método científico no debería ser empleado de forma rígida al presentar los contenidos teóricos, ya que dificultaría su comprensión. Sin embargo, sí debería emplearse en experimentos en el aula donde sea fácil aplicarlo. De esta forma, el alumno trabaja el contenido a estudiar, comprende cómo se ha obtenido y aprende el método científico.
¿Deben ser los Alumnos Pequeños Científicos?
En términos generales, sí. Los alumnos podrían trabajar contenidos empleando el método científico y deduciendo la información a partir de la experimentación. Esto genera un aprendizaje significativo y una mayor implicación emocional. No obstante, en ocasiones, la falta de tiempo o el tipo de contenidos dificultan este tipo de aprendizaje.
Competencia Científica
La competencia científica hace referencia a los conocimientos científicos de un individuo y al uso de ese conocimiento para identificar problemas, adquirir nuevos conocimientos, explicar fenómenos científicos y extraer conclusiones basadas en pruebas sobre cuestiones relacionadas con la ciencia.
La Educación Científica y el Desarrollo Personal
La educación científica puede potenciar:
- La curiosidad, la creatividad y la imaginación al aprender a conservar la naturaleza.
- La estructuración al aprender a conversar con uno mismo.
- La honestidad y la cooperación al aprender a conversar con los otros.
Desarrollar estos valores es fundamental para los escolares en formación, quienes deben participar en el reto de encontrar reglas de pensamiento que permitan construir un mundo más justo y sostenible.
Procesos Científicos Propios de la Actividad Científica
Generar Datos
- Observación: Se necesitan los órganos sensitivos.
- Observación libre: Diferenciar materiales y objetos sin dirigir la observación.
- Observación dirigida: Tiene un fin, un significado y unos objetivos más claros.
- Experimentación: Conjunto de procedimientos que permiten resolver un problema. No es lo mismo que investigación.
Ejemplo de experimento: En una pecera en el aula, se quería saber si el alimento intervenía o favorecía el nacimiento de peces. En distintos días, se controlaba el alimento y se observaba el nacimiento de los peces.
Variables en un Experimento
- Variable independiente: La que se varía.
- Variable dependiente: Depende de la independiente; es la que se mide.
- Variables a controlar: Permanecen constantes.
Generar Ideas
Consiste en construir explicaciones formulando hipótesis, evaluando las explicaciones, etc.
Aprendizaje por Descubrimiento e Investigación Escolar
Aprendizaje por Descubrimiento (APD)
En el modelo de APD, aprender implica obtener directamente del medio, mediante experiencias de observación preparadas, los elementos de información necesarios para que el alumno elabore el conocimiento que se pretende enseñar.
Investigación Escolar (IE)
La IE plantea situaciones más abiertas. Intenta dar solución a problemas utilizando múltiples conocimientos de distinto tipo en diferentes grados de elaboración y no siempre previsibles con antelación, de tal forma que se promuevan los saberes y conocimientos relacionados entre sí. Desde el punto de vista teórico, la investigación escolar parte de un planteamiento constructivista, donde los conocimientos previos de los alumnos son el pilar fundamental. En el aprendizaje por descubrimiento, los conocimientos previos no tienen tanta importancia desde el punto de vista teórico, ya que su base está en el modelo inductivo y toma como referencia la reproducción del modelo científico.