Educar mentes para pensar E-Book

Carlos Uribe Gartner

• Herausgeber: Universidad del Valle
• Kategorie: Bildung
• Sprache: Spanisch

Seitenzahl: 359

Veröffentlichungsjahr: 2024

Beschreibung

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.

Leseprobe

Uribe Gartner, Carlos

Educar mentes para pensar: desarrollo del pensamiento científico en el aula / Carlos Uribe Gartner, María Claudia Solarte.-- Cali: Programa Editorial Universidad del Valle, 2017.

208 páginas ; 24 cm.-- (Colección libro de investigación)

Incluye bibliografía.

1. Aprendizaje 2. Teoría del conocimiento 3. Pensamiento científico 4. Métodos de enseñanza 5. Investigación científica

I. Solarte, María Claudia, autora II. Tít. III. Serie.

153.4 cd21 ed.

A1564129

CEP-Banco de la República-Biblioteca Luis Ángel Arango

Universidad del Valle

Programa Editorial

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

Autores:       Carlos Uribe Gartner - María Claudia Solarte

ISBN: 978-958-765-331-1

ISBN PDF: 978-958-765-332-8

ISBN EPUB: 978-628-7683-94-5 (2023)

Colección: Libros de Investigación

Primera edición: marzo de 2017

Primera reimpresión

© Universidad del Valle

© Carlos Uribe Gartner - María Claudia Solarte

Diseño de carátula: Anna Echavarria

Diagramación y corrección de estilo: G&G Editores - Cali

Libro publicado con recursos del proyecto de inversión 36205517.

Este libro, salvo las excepciones previstas por la Ley, no puede ser reproducido por ningún medio sin previa autorización escrita de la Universidad del Valle.

El contenido de esta obra corresponde al derecho de expresión del (de los) autor(es) y no compromete el pensamiento institucional de la Universidad del Valle, ni genera responsabilidad frente a terceros. Cada autor es el único responsable del respeto a los derechos de autor del material contenido en la publicación (textos, fotografías, ilustraciones, tablas, etc.), Razón por la cual la Universidad del Valle no asume responsabilidad alguna en caso de omisiones o errores.

Cali, Colombia, diciembre de 2017.

Diseño epub:Hipertexto – Netizen Digital Solutions

La primera tarea de la educaciónconsiste en formar la razón

(JEAN PIAGET, 1974)

AGRADECIMIENTOS

A Colciencias y a la Universidad del Valle, por la financiación de los proyectos de investigación: Aceleración cognoscitiva mediante la educación en ciencias en el contexto local (Código: 1106-11-14587, Contrato: 256-2003) e Implementación en municipios no certificados del Valle del Cauca del programa de desarrollo de competencias Pensar con la Ciencia (Código: 1106-11-17695; Contrato 240-2005), gracias a los cuales fue posible el trabajo sobre el que se basa este libro.

Al Departamento de Física de la Universidad del Valle, por el tiempo concedido al primer autor como investigador principal en ambos proyectos.

Al profesor Philip Adey y a su equipo de investigadores, por su hospitalidad en la estadía realizada por el primer autor en el King’s College, de Londres, en enero de 2003; por su autorización para utilizar los materiales Thinking Science como base de trabajo; por la asesoría prestada en el primer proyecto mencionado, y por su permiso para incluir en esta obra la Figura 5.2.

A los profesores, directivos y estudiantes de las instituciones educativas Colegio María Auxiliadora, Colegio San José (Champagnat), Colegio Juanambú, Institución Educativa Jorge Isaacs (municipio de El Cerrito), Institución Educativa Sagrado Corazón (municipio de El Cerrito), Institución Educativa Absalón Torres Camacho (municipio de Florida), Institución Educativa Regional Simón Bolívar (municipio de Florida), Institución Educativa Francisco Antonio Zea (municipio de Pradera), Institución Educativa Ateneo (municipio de Pradera) e Institución Educativa Heraclio Uribe Uribe (municipio de Sevilla), por haber participado formalmente en el desarrollo y evaluación de las unidades del programa Pensar con la Ciencia y en el proyecto de investigación-acción para su implementación posterior en instituciones educativas del sector oficial en municipios no certificados. En particular agradecemos, por su valioso tiempo y su abnegado esfuerzo, a los profesores que participaron en alguno o en ambos proyectos: Abel María Torres, Víctor Narváez, Miller Marín, Astrid Hurtado, Blanca Ruby Orozco, Carola Ramírez, Carmen Eliana García, Cecilia María Vivas, Esperanza Villegas, Félix Micolta Moreno, Freddy Escobar, Gabriel Ricardo Pérez, Luz Cenaida Cardona Puerta, María del Socorro Sanclemente, María Silvia Álvarez, Martha Castillo, Nancy Pérez Aramburo, Nelly Patricia Tascón Aya, Nolberto Ignacio Rivera, Omar Muriel, Orlando Pabón, Óscar Mauricio Esguerra y Patricia del Pilar Velásquez.

A los profesores Alfonso Claret Zambrano, director del grupo de investigación interinstitucional Ciencia, acciones y creencias UPN-UV, el cual avaló los proyectos ante Colciencias, y a Álvaro Perea, por su trabajo como coinvestigadores en los proyectos mencionados.

A Zoritza Marina Lugo, por su dedicación incondicional como asistente de investigación desde el comienzo del trabajo en el año 2003 hasta el presente. Igualmente, por su trabajo de grado en la licenciatura en Biología y Química titulado “Adaptación de actividades sobre la naturaleza corpuscular de la materia para la aceleración cognitiva mediante la educación en ciencias naturales enfocadas en el patrón de razonamiento de modelos formales”.

A Sandra Orozco, estudiante del programa de licenciatura en Matemáticas y Física, por el trabajo de grado “Diseño de actividades para la aceleración cognitiva mediante la educación en ciencias focalizadas en el esquema de proporcionalidad”. A los estudiantes del mismo programa Alexander Bonilla y Gerardo González, por su trabajo de grado “Diseño de actividades para la aceleración cognitiva mediante la educación en ciencias focalizadas en el esquema de probabilidad”.

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

Advertencia al lector

Contenido de la obra

CAPÍTULO 1

¡LO QUE IMPORTA ES PENSAR!

1.1 ¿Qué varía?

1.2 La propuesta en acción

CAPÍTULO 2

¿POR QUÉ LOS ESTUDIANTES APRENDEN POCA CIENCIA EN SECUNDARIA?

2.1 Eficacia educacional

2.2 Motivación, atención, memoria y desarrollo intelectual

2.2.1 Procesos de aprendizaje

2.2.2 Una aproximación al desarrollo cognitivo

2.3 El conocimiento científico y el conocimiento común

2.4 Implicaciones pedagógicas y didácticas

Bibliografía comentada

APÉNDICE: Bosquejo de algunos aspectos centrales de la teoría de Piaget sobre el desarrollo intelectual

Bibliografía comentada

CAPÍTULO 3

EL DESARROLLO EN EL AULA DE LA APTITUD PARA PENSAR CIENTÍFICAMENTE

3.1 Enriquecimiento de los procesos didácticos

3.2 Formación de habilidades metacognitivas

3.3 Intervención en el desarrollo cognitivo

Bibliografía comentada

APÉNDICE: Concepto de Zona del Desarrollo Próximo de Vygotsky

Bibliografía comentada

CAPÍTULO 4

PENSAR CON LA CIENCIA

4.1 Competencias científicas

4.1.1 Razonamiento proporcional

4.1.1.1 Razonando cuantitativamente sobre algunas situaciones comunes

4.1.1.2 ¿Qué tienen en común los razonamientos efectuados en las situaciones propuestas?

4.1.2 Noción general de “esquema operatorio formal” y de competencia científica

4.1.3 Otras competencias científicas

4.1.3.1 Generación sistemática de combinaciones

4.1.3.2 Comprobación sistemática de hipótesis (control de variables)

4.2 Pilares del modelo didáctico para las actividades de intervención en el desarrollo cognitivo

4.3 Estructura de una clase Pensar con la Ciencia

APÉNDICE: Competencias científicas que se trabajan en el programa Pensar con la Ciencia

CAPÍTULO 5

CLASIFICAR Y EXPLICAR: DOS PALANCAS PARA ELEVAR EL NIVEL INTELECTUAL DE LOS ADOLESCENTES

5.1 Semejanzas y diferencias

5.1.1 ¿Qué es clasificar, desde el punto de vista psicológico?

5.1.2 Clasificar animales

5.1.3 Inventar criterios de clasificación

5.2 Explicar las transformaciones de la materia

5.2.1 ¿Qué es explicar?

5.2.2 Observando y describiendo la transformación de la materia

5.2.2.1 Calentamiento de sustancias

5.2.2.2 ¿Qué le sucede al volumen del agua cuando se le esparce sal?

5.2.3 ¿Cómo EXPLICAR las transformaciones de la materia?

5.2.3.1 Explicando los cambios de estado

5.2.3.2 Explicando la disolución

5.3 Análisis didáctico de las actividades

APÉNDICE 1: Hoja de trabajo para la Unidad 23

APÉNDICE 2: Hoja de trabajo para la Unidad 24

CAPÍTULO 6

COMPETENCIAS DIDÁCTICAS PARA UN CURRÍCULO COGNITIVO

6.1 Creencias y conocimientos pedagógicos y psicológicos

6.2 Competencias del docente para la práctica del currículo cognitivo

6.3 Conocimientos y habilidades especiales como mediador del desarrollo cognitivo

Bibliografía comentada

CAPÍTULO 7

¿Y CÓMO HACER REALIDAD UN CURRÍCULO COGNITIVO EN NUESTRAS AULAS?

7.1 Diseño de actividades de intervención sobre el desarrollo cognitivo adaptadas al contexto colombiano

7.2 Formación para la intervención en el desarrollo cognitivo en el medio colombiano

7.3 Dificultades para la generalización del currículo cognitivo y estrategias para superarlas

7.4 Algunas reflexiones conclusivas

APÉNDICE: Condiciones y procesos del cambio escolar

Bibliografía

Notas al pie

Los autores

INTRODUCCIÓN

Lo que se escucha en las reuniones de maestroses eso [palabras]; pero ellos quieren algomás práctico y más vivencial1

Este libro se inició a propósito de la inquietud de algunos docentes de ciencias naturales deseosos de estar más a la altura de lo que se espera de nosotros en este cambio de época: ser formadores del pensamiento científico de los futuros ciudadanos, preparándolos para los desafíos presentes y futuros. Esta preocupación desembocó poco a poco en una experiencia educativa innovadora en las asignaturas de ciencias naturales, que pretendía fortalecer las competencias científicas en adolescentes, una edad especialmente propicia para ello. Estamos convencidos de que esta experiencia puede inspirar a muchos de nuestros colegas que también desean tomarse en serio este reto. En este esfuerzo aprendimos muchísimas lecciones, y nos gustaría compartirlas con tantos y tantos colegas que buscan despertar en sus alumnos el espíritu científico y el entusiasmo por el conocimiento.

En esta apasionante aventura hemos tenido que superar muchos retos. El principal de todos ellos tal vez sea que “enseñar a pensar científicamente” requiere que los docentes mismos hayamos desarrollado no solo las competencias que queremos en nuestros jóvenes, sino también nuevas estrategias prácticas para organizar y conducir nuestro trabajo en el aula y nuestro diálogo formativo con cada uno de quienes nos han sido confiados. Es decir, necesitamos competencias docentes más afinadas y potentes. Pero en el fondo no se trata tanto de aprender nuevas técnicas didácticas, como de un cambio de actitud hacia nuestro quehacer profesional. Pues estimular a nuestros estudiantes a pensar por su cuenta y riesgo nos exige mucho más que plantearles problemas interesantes y adecuadamente retadores, aunque desde luego sean un ingrediente fundamental. Nos exige sobre todo saber ponernos a un lado, de modo que sean ellos los protagonistas de su formación, no meros receptores de información. Pero eso no significa que estemos de más. Nuestras intervenciones pedagógicas son y seguirán siendo indispensables por muchas razones, aunque algunas de sus modalidades se han de transformar para acomodarse a los nuevos papeles docentes exigidos por el cambio de época que estamos viviendo al entrar al siglo XXI.

En efecto, nuestro papel fundamental como formadores de competencias científicas no es el de dispensadores de información ni proveedores de respuestas directas a las preguntas de los estudiantes, ni mucho menos controladores de su pensamiento mediante la calificación. Se nos invita a asumir en cambio el papel de gestores y motivadores de una comunidad de pensadores en interacción sociocognitiva, que razonan con autonomía, que “hablan ciencia” por cuenta propia. Estos nuevos papeles suponen un cambio de actitudes y la adquisición de nuevas habilidades, como la de analizar el desempeño de los estudiantes e intervenir con tino, sin inhibir sus procesos cognitivos, para ajustar el nivel de desafío cognitivo reformulando las preguntas o cuestionando las respuestas de los alumnos sin dar pistas no verbales acerca de lo que tiene en mente como mejor respuesta a los desafíos cognitivos.

Lo que acabamos de decir con respecto al protagonismo de los estudiantes en su formación vale también para los docentes. Somos aprendices del arte de formar personas, y la responsabilidad de formarnos como tales recae sobre nosotros mismos: somos nosotros quienes hemos de protagonizar, a lo largo de toda nuestra carrera docente, nuestro “desarrollo profesional”, como se tiende a llamar ahora a la actualización de los profesionales y su educación continua. Pero nosotros, como “docentes en formación permanente”, al igual que los estudiantes necesitan del ejemplo y apoyo de su maestro, también necesitamos el ejemplo y apoyo de nuestros colegas, en especial el de aquellos con mayor experiencia. Sin embargo, para mejorar nuestra competencia profesional tal vez no basta alimentarnos de la reflexión sobre nuestras prácticas pedagógicas. Quizás también necesitamos enriquecernos con algunos resultados sólidos establecidos por la reciente investigación en psicología y neurociencia sobre el desarrollo y el funcionamiento de nuestra mente y de nuestro cerebro. Estamos en una época crucial para la educación. Las tecnologías médicas de vanguardia como la resonancia magnética funcional y otras técnicas de estudio del cerebro en acción permiten “ver” cómo su estructura física se hace más compleja cuando aprendemos algo. Tenemos cada vez más elementos para dar respuesta a la gran pregunta a la que Piaget y tantos otros estudiosos del pensamiento y la educación dedicaron sus trabajos: ¿Cómo pasamos las personas, desde un estado de menor competencia, hasta un estado de mayor competencia?

Desconocer la necesidad de fundamentar nuestro quehacer docente en el conocimiento científico relevante pondría en entredicho nuestra profesionalidad: ¿quién se confiaría a un médico del todo empirista, que solo se vale del ensayo-y-error para decidir entre diferentes opciones de diagnóstico y tratamiento? Si tuviéramos en cuenta los elementos de respuesta a esa gran pregunta sobre el despliegue de las capacidades humanas que se han allegado, seríamos más eficaces en nuestro papel de formadores de competencias científicas. Así, pues, reconociendo que sin un cierto bagaje teórico acerca de la naturaleza del conocimiento humano, y acerca de los procesos de crecimiento de nuestras facultades cognoscitivas no se puede ir muy lejos en el fortalecimiento efectivo del pensamiento científico, los autores emprendimos un estudio del tema tan profundamente como nos fuera posible. No partíamos de cero. El primer autor, docente de Física en la Facultad de Ciencias de la Universidad del Valle, había realizado sus estudios doctorales en Didáctica de las Ciencias Experimentales y las Matemáticas en la Universidad Autónoma de Barcelona. En su trabajo de tesis estudió el papel de las prácticas de laboratorio en el desarrollo de las competencias científicas, tomando entre otros referentes las investigaciones de los “psicólogos evolutivos” —es decir, los dedicados al estudio del desarrollo cognitivo—, como Piaget y Vygotsky.

Pero, ¿cómo “transformar” las ideas teóricas de estos y otros investigadores en unidades didácticas modelo para fortalecer competencias científicas, que puedan ser la base para que los docentes sin una especial preparación psicológica diseñen sus propias unidades con esa finalidad? La respuesta a este interrogante está lejos de ser trivial. Para no detenernos en discusiones que no vienen al caso, nos limitaremos a enunciar nuestra respuesta, por supuesto tentativa. Creemos que la relación entre la práctica pedagógica y las teorías científicas es compleja y bidireccional, pero consideramos que la primera tiene prioridad sobre la segunda. La razón es el contraste entre la complejidad de las realidades cotidianas del aula con la simplicidad de los mundos teóricos construidos por los científicos sociales. A este respecto viene a propósito la siguiente cita:

La razón por la cual el proceso de enseñanza y aprendizaje —incluso la enseñanza deficiente transmisiva— no podrá ser nunca reemplazado por una máquina de enseñar, un computador, un video interactivo o un hipertexto multimedia, es que ninguna máquina puede aproximarse en lo más mínimo a manejar los billones de interacciones sutiles que se producen entre apenas 30 estudiantes y su profesor2.

Pues los problemas concretos y vitales que los docentes enfrentamos en nuestro trabajo diario están por fuerza alejados de los “problemas de investigación”, objeto de indagación en las ciencias sociales: mientras los primeros tratan situaciones confusas e inciertas, los segundos se han de delimitar y formular en términos precisos. Estas diferencias se reflejan en el contraste entre las teorías científicas sobre la educación, y las realidades concretas complejas del trajín pedagógico. Las primeras se refieren al “mundo de las ideas” abstractas, en el que habitan los iniciados; en cambio, las segundas se sitúan en el “mundo de la vida”, que todos compartimos, científicos y no científicos (Ministerio de Educación Nacional - MEN, 1998).

Así, pues, la inevitable distancia entre teoría y práctica, y otras razones cuya discusión no es necesaria en este contexto, nos imponen la obligación de tomar nuestras cotidianas decisiones laborales afincados en nuestra “intuición pedagógica educada”. La expresión entre comillas describe el llamado conocimiento profesional, esa especie de sexto sentido que madura progresivamente en todo profesional al aprender reflexionando sobre su propia experiencia, que es peculiar y específico de su profesión. Este mismo “criterio docente” nos sirve también para orientarnos en los debates entre los teóricos de la educación. Los autores de esta obra estamos convencidos de que los docentes con experiencia, y que han reflexionado ponderadamente sobre sus errores y aciertos, tienen un olfato especial para discernir —entre el mar de propuestas de innovación pedagógica que provienen de los investigadores educativos, tantas veces contradictorias— cuáles son las más beneficiosas para sus estudiantes. Podría decirse que ese sexto sentido les permite intuir la solidez de las teorías que fundamentan las orientaciones para mejorar su enseñanza; en consecuencia, buscan profundizar en esa fundamentación para no limitarse a aplicar a ciegas las orientaciones que reciben, menoscabando su profesionalidad.

En resumen, nuestro interés en el desarrollo de las capacidades científicas en el aula nos llevó a establecer tres criterios esenciales para evaluar las experiencias, propuestas prácticas y programas con esta orientación, que se han reportado en la literatura, de modo que nos sirvieran de base para nuestra propia propuesta3, a saber:

• Disponer de un fuerte sustento teórico; esto significa, entre otras características, ser consistente con los avances actuales en las ciencias de la mente.

• Disponer de evidencias empíricas sólidas acerca de su eficacia práctica en escuelas ordinarias con estudiantes normales, sin que se requieran profesores excepcionales ni una interacción personal cercana con los investigadores.

• Respetar la profesionalidad del docente y la prioridad de sus conocimientos prácticos; por ejemplo, ofreciéndoles un modelo para el diseño de sus propias actividades de formación del pensamiento científico adaptadas a sus circunstancias particulares.

La conjunción de estos tres criterios resultó ser bastante restrictiva. Encontramos muchísimas propuestas de “enseñar a pensar” que incorporan en su diseño una convincente armazón teórica; sin embargo, pocas son las que logran afianzarse a largo plazo y en una amplia diversidad de contextos educativos, de modo que las instituciones y docentes que desean adaptarlos puedan hacerlo sin supervisión de sus diseñadores, utilizando tan solo los materiales escritos producidos. Entre estas últimas se cuenta la propuesta realizada en Inglaterra a mediados de los ochenta, denominada Aceleración cognitiva mediante la educación en ciencias (designada mediante la sigla CASE, acrónimo de Cognitive Acceleration through Science Education), que consiste en una secuencia modélica de actividades educativas científicas que complementan las actividades didácticas destinadas a la enseñanza y aprendizaje de conceptos y habilidades científicas, secuencia designada Thinking Science4.

Cuando hablamos de actividades educativas científicas queremos significar actividades que ponen en juego las pautas de razonamiento e inferencia que los científicos realizan en sus investigaciones, pero en situaciones adaptadas y simplificadas para hacer viable su realización en las condiciones normales del aula. Los estudiantes deben interactuar entre sí y con materiales reales, o al menos con datos ficticios pero que se refieran a situaciones que pueden imaginar con facilidad pues les son familiares. Pero los problemas que enfrentan trabajando en equipo, y cuya “resolución” requeriría manipular los materiales o los datos dados, tienen una estructura lógica semejante a los problemas que enfrentan los científicos en su actividad cognitiva. Es importante advertir que no se espera que los alumnos lleguen a “la solución” del problema, sino que trabajen mancomunadamente para lograrla, sin importar hasta dónde lleguen. La razón es doble. Por una parte, se trata de problemas abiertos, que no tienen una única solución. Por otra parte, son problemas cuyo abordaje no requiere el dominio de conceptos y principios teóricos disciplinares. En una palabra, son problemas que constituyen ante todo oportunidades para ejercitar maneras de razonar sofisticadas y así acercarse al afianzamiento de la lógica científica.

A partir de la propuesta que encontramos en la literatura, y en especial del proyecto CASE, hemos empezado a construir nuestro propio camino, reflexionando sobre lo que lográbamos y las dificultades que aparecían e invitando a otros docentes innovadores a unirse al proceso de rediseñar sus prácticas docentes. Al probar en las aulas algunas de las actividades educativas científicas CASE (por supuesto, con el permiso de sus diseñadores), encontramos que una buena parte de ellas eran apropiadas para nuestras condiciones educativas, con las convenientes adaptaciones. En otros casos diseñamos nuestras propias actividades, tratando siempre que la complejidad de los equipos de laboratorio u otros recursos requeridos fuera la mínima posible. Buscamos así disminuir costos y evitar dificultades manipulativas innecesarias, puesto que el objetivo no es adquirir destrezas manuales. Pero ello no significa que estas actividades sean fáciles de realizar, por una razón comprensible: ¡si lo fueran no servirían para lo que se pretende: la formación de competencias científicas! Nuestra experiencia nos ha confirmado una y otra vez que la satisfacción que brindan al docente y a sus estudiantes compensa de sobra este mayor esfuerzo.

James Tobin, Premio Nobel de Economía de 1981, decía que cualquier país que se precie debe garantizar como mínimo que todos los niños “jueguen en un campo nivelado”. Con esta gráfica expresión quería decir que no han de existir diferencias en las oportunidades para adquirir las capacidades necesarias para una vida satisfactoria, rica y productiva, brindadas a los niños de distinta clase social, región, etnia, etc. En nuestro continente todavía nos falta muchísimo para lograr ese gran propósito, de que no haya niños que empiecen el partido de la vida teniendo que “jugar en subida”. Esta pequeña obra aspira a aportar un grano de arena a este respecto, sugiriendo ideas prácticas y utilizables por cualquier docente para asumir su papel de formador del pensamiento científico en sus estudiantes, esperando a la vez que los lectores nos acompañen en nuestra búsqueda y nos ayuden a mejorar lo que hemos logrado hasta el momento.

ADVERTENCIA AL LECTOR

Este libro ha sido concebido y escrito como un ensayo dirigido en primer lugar a los docentes de básica media y secundaria (aunque los diseñadores de políticas educativas podrían leerlo con mucho provecho), no tanto como una publicación para especialistas e investigadores en educación científica. Para facilitar a nuestra principal audiencia la lectura del libro, y para hacer la exposición tan fluida como sea posible, hemos considerado conveniente reducir al mínimo imprescindible las referencias formales a la literatura especializada. Sin embargo, siendo preceptivo en cualquier trabajo académico el reconocimiento de las deudas contraídas con los autores tomados como referentes o que nos han nutrido con sus trabajos a lo largo de nuestra formación docente, hemos añadido un buen número de notas al pie de página, cuya lectura puede ser omitida sin perder el hilo de la argumentación. Usamos el sistema académico de referencias bibliográficas cuando es estrictamente necesario, en el que se señala en el cuerpo del libro el autor o autores y el año de publicación; la referencia completa se encuentra en el listado de fuentes al final del libro. También presentamos una bibliografía comentada, al final de algunos capítulos, para aquellos lectores que deseen profundizar en los temas tratados.

CONTENIDO DE LA OBRA

Para orientarlo en la lectura presentaremos una panorámica de la obra. En el capítulo 1 se ofrece una mirada a un “aula para pensar”5, en la cual se realiza la primera de las actividades educativas científicas que hemos preparado, titulada ¿Qué varía? Esta actividad introduce toda la secuencia, que hemos denominado Pensar con la Ciencia. De esta manera queremos dar un enfoque práctico desde el comienzo, pero sin perder de vista la necesidad de fundamentar nuestra experiencia en el conocimiento científico acerca del desarrollo humano. Es por ello que en los dos siguientes capítulos se hace un breve recuento de las ideas teóricas que sustentan la propuesta. El segundo estudia, desde el análisis de las causas del bajo rendimiento escolar en las asignaturas de ciencias, porqué es conveniente no desentenderse de las diferencias entre los estudiantes respecto a sus disposiciones hacia el pensamiento6. Debido a nuestro interés específico en el diseño de actividades para fortalecer las competencias científicas, entre las muchas causas de este preocupante fenómeno identificadas en la literatura educativa nos hemos fijado en especial en las relacionadas con las diferencias en el ritmo de desarrollo cognitivo de los alumnos. Por ello, hemos añadido un breve apéndice al capítulo, en el que resumimos al máximo posible lo que hemos tomado del pensamiento de Piaget al respecto, como base para la concepción de las actividades Pensar con la Ciencia. Desde luego, se trata apenas de unos apuntes para refrescar la memoria del lector que en sus estudios pedagógicos recibió algunas clases teóricas sobre el tema, pero apenas conserva un vago recuerdo de ellas. Acompañamos estos apuntes de una bibliografía comentada y ampliada, para el lector interesado.

En el capítulo tercero proseguimos el estudio del desarrollo en el aula de la aptitud para pensar científicamente, discutiendo los tres grandes componentes de lo que llamaremos, para abreviar, un “currículo cognitivo”. Es decir, un currículo que integra aquel propósito pedagógico con la formación en contenidos disciplinares. El rasgo esencial de un currículo de este tipo es que propone actividades de aprendizaje de los contenidos disciplinares intelectualmente estimulantes y retadoras. Otro elemento básico de un currículo cognitivo es el trabajo sobre las habilidades metacognitivas de los estudiantes; por último se sostiene, como tesis principal del libro, que a los componentes anteriores deberían añadirse actividades focalizadas y dirigidas en particular a “mediar” en el desarrollo cognitivo de los estudiantes, especialmente en beneficio de los de menor rendimiento en ciencias. El verbo que hemos puesto entre comillas y en negrilla tiene un significado especial, y por ello nos detendremos en el concepto clave de “mediación en el desarrollo intelectual”. Su procedencia vygotskiana nos animó a incluir, como apéndice del capítulo, unos breves apuntes sobre los aportes de la psicología de Vygotsky al pensamiento educativo.

En el capítulo cuarto entramos propiamente en materia. El propósito es exponer nuestra propuesta para el tercer elemento de un currículo cognitivo. Presentamos el modelo de mediación en el desarrollo cognitivo utilizado en la experiencia. Esta propuesta se plasmó en las actividades Pensar con la Ciencia, las cuales se conciben, no como un programa prediseñado para ser implementado por el docente de manera mecánica, sino como una guía para facilitar el mejoramiento de su competencia como diseñador de sus propias actividades de mediación. En síntesis, en este capítulo presentamos qué “enseñan” estas actividades y cómo lo “enseñan”. Lo primero, lo que podría llamarse el objetivo de las actividades, se refiere a las pautas de razonamiento características de la actividad científica, que constituyen nuestro elenco de “competencias científicas”. Hemos puesto entre comillas la palabra ‘enseñan’, pues el papel del docente como mediador del desarrollo supone, como dijimos al comienzo de la introducción, hacerse a un lado, para que el primer plano lo ocupe el pensamiento de los estudiantes.

Queda entonces así listo el escenario para el capítulo quinto, de carácter mucho más práctico. Su objetivo es complementar la descripción de la experiencia en acción iniciada en el primer capítulo. Estudiamos en profundidad las actividades Pensar con la Ciencia enfocadas sobre las competencias científicas clasificar y explicar, partiendo de una breve reflexión sobre ellas desde las perspectivas psicológica y epistemológica. Mostramos luego la manera en que las actividades intentan fortalecer estas dos competencias. Para este efecto presentamos y analizamos algunas de las respuestas de los estudiantes obtenidas durante el estudio piloto (el cual se describe en el último capítulo).

Tras la lectura de los primeros cinco capítulos de la obra el lector tendrá claro que el papel del docente en las actividades dirigidas a mediar de modo específico en el desarrollo cognitivo es en ciertos aspectos diferente a su papel en las clases habituales, aquellas directamente enfocadas en la construcción de los contenidos disciplinares. Aunque ya en los capítulos anteriores se delinean algunos conceptos al respecto, consideramos importante explicitar con mayor detalle las competencias docentes requeridas para diseñar y aplicar actividades de formación de competencias científicas.

Concluimos el trabajo en el capítulo 7 abordando la pregunta: ¿Y cómo hacer realidad un currículo cognitivo en nuestras aulas? Para ello hacemos un recuento analítico del progreso histórico de la experiencia que queremos compartir mediante este libro con los docentes de ciencias de nuestra región, de nuestro país, y de otros países cuyos contextos culturales y educativos sean semejantes al nuestro. Es decir, narramos lo esencial del proceso que nos llevó progresivamente a concebir, probar y revisar las actividades Pensar con la Ciencia, a la vez que reflexionamos sobre la viabilidad de transformar las prácticas pedagógicas en Colombia en la dirección del currículo cognitivo, a la luz de lo que aprendimos en ese proceso. Es importante aclarar que, dado el público amplio al que nos dirigimos, no ofrecemos un reporte sistemático de su metodología, desarrollo y resultados; en su lugar, nos hemos restringido al mínimo posible de datos que permitan al lector formarse una idea sobre el cómo, dónde y cuándo se realizó la experiencia, y sobre los obstáculos que encontramos, de modo que tenga elementos de juicio para evaluar nuestra propuesta.

No obstante, sintetizaremos aquí el trabajo realizado, para que el lector se acabe de formar una primera idea global de la experiencia, que podrá refinar a medida que avanza en la lectura. La aplicación, pilotaje y revisión de las actividades Pensar con la Ciencia se realizó durante los años 2003 a 2005 en tres instituciones educativas privadas de la ciudad de Cali. Aunque el objetivo era la evaluación formativa de las actividades, se determinaron los niveles de desarrollo cognitivo (pretest - postest) del grupo de intervención y otro de comparación. Posteriormente, invitamos a seis instituciones de municipios vecinos a Cali, a saber: Florida, Pradera y El Cerrito, a vincularse a la experiencia, mediante la participación en un proyecto de investigación-acción (2006-2007). Este proyecto fue concebido como acompañamiento al desarrollo profesional de sus docentes de ciencias naturales, dirigido en última instancia a facilitar la transformación de las prácticas educativas en esas instituciones en la dirección planteada en nuestra obra.

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 DEENTRENAMIENTO 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

• ¿Cuáles son las variables y sus valores en las figuras puestas en el tablero? (Completen la tabla).• ¿Cuál es la relación entre las variables color y forma?

Variables

Valores

Actividad 2. Otras figuras coloreadas

Miren el nuevo conjunto de figuras. ¿Cuáles son las variables y sus valores? (Completen la Tabla)• ¿Sigue habiendo relación entre color y forma?• ¿Existe alguna conexión entre otras dos variables cualesquiera?Si ustedes piensan que la respuesta es ‘sí’, ¿cuáles son esas variables y cómo están relacionadas?

Variables

Valores

Luego el docente cambió las figuras puestas en el tablero, según la Figura 1.3; los estudiantes procedieron de nuevo a trabajar en equipo, prosiguiendo con la actividad 2. El docente pasó de equipo en equipo como antes. En uno de ellos en particular tuvo lugar el diálogo del Recuadro 1.27, en el que se puede de alguna manera evidenciar el momento feliz en que la interacción comunicativa entre el docente y el grupo de estudiantes generó una comprensión en estos, sin decirles la respuesta correcta. Leyendo con cuidado e imaginando lo que pasa entre las líneas 5 a 7, la transcripción permite vislumbrar lo que es evidente en el video: el maestro utilizó claves no verbales para sugerir a los estudiantes que repensaran su primera tentativa de respuesta, apuntando sutilmente a la raíz de la dificultad.

Recuadro 1.2

1 M: