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Para la Educación,
la Ciencia
y la Cultura

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Enseñanza de las Ciencias y la Matemática
CIENCIAS

Daniel Gil Pérez
Universitat de València

II.3. La innovación en algunos aspectos esenciales -pero habitualmente olvidados- en el planteamiento de la enseñanza/ aprendizaje de las ciencias: las relaciones enseñanza-medio y el clima escolar

Resumen II.3

Se fundamenta aquí la necesidad de incluir en el currículum el tratamiento de las relaciones ciencia/técnica/sociedad, con vistas a:

  • la formación de los futuros ciudadanos en una sociedad cada vez más impregnada por la ciencia y la tecnología y
  • la profundización en el conocimiento científico, rompiendo con visiones deformadas de una ciencia "pura".

Se proponen asimismo distintas formas de favorecer la integración entre la escuela y el medio.

Por último se aborda la influencia de los factores ambientales -particularmente, el clima del aula y del centro- en la construcción de los conocimientos científicos.

Se fundamenta aquí la necesidad de incluir en el currículum el tratamiento de las relaciones ciencia/técnica/sociedad, con vistas a:

Se proponen asimismo distintas formas de favorecer la integración entre la escuela y el medio.

Por último se aborda la influencia de los factores ambientales -particularmente, el clima del aula y del centro- en la construcción de los conocimientos científicos.

Hemos resumido a lo largo de esta segunda parte investigaciones e innovaciones de una cierta profundidad sobre los aspectos considerados clave en el aprendizaje de las ciencias -conocimientos teóricos, prácticas de laboratorio y problemas de lápiz y papel- cuyos resultados apoyan coherentemente una estrategia de enseñanza/ aprendizaje como investigación.

La actividad de los alumnos se convierte, en esa perspectiva, en un tratamiento de problemas con características semejantes a las de una investigación científica. Esta similitud entre aprendizaje de las ciencias e investigación dirige la atención hacia otros aspectos indisolublemente asociados al trabajo de los científicos, pero habitualmente ausentes en los currícula de educación científica (Solbes y Vilches 1989): nos referimos a cuestiones como las complejas interacciones ciencia/ técnica/ sociedad (C/T/S), marcadas a menudo por contradicciones y conflictos, o el "clima" en que se desarrolla el trabajo científico (grado de institucionalización, existencia de equipos capaces de integrar y formar a nuevas generaciones de investigadores, etc).

Trataremos aquí dichos aspectos, pero no sólo para dar una imagen más correcta de la ciencia, sino, sobre todo, porque -como ha mostrado la investigación- influyen de forma determinante en el aprendizaje, contribuyendo a dar sentido a los estudios realizados y favoreciendo, en particular, el interés de los alumnos. Abordaremos así:

Conviene señalar que estos estudios están considerados hoy entre los potencialmente más fructíferos de la investigación e innovación en la didáctica de las ciencias (Welch 1985). Abordaremos en primer lugar la cuestión de las relaciones enseñanza de las ciencias/medio.

II.3.1. La contextualización del trabajo científico.

El trabajo de los hombre y mujeres de ciencia -como cualquier otra actividad humana- no tiene lugar al margen de la sociedad en que viven y se ve afectado, lógicamente, por los problemas y circunstancias del momento histórico, del mismo modo que su acción tiene una clara influencia sobre el medio físico y social en que se inserta. Señalar esto puede parecer superfluo; sin embargo, la idea de que hacer ciencia es poco menos que encerrarse en una torre de marfil -"en el mundo de los libros", etc- desconectando de la realidad, constituye una imagen tópica muy extendida y a la que nuestra enseñanza lamentablemente contribuye con su reducción a la transmisión de contenidos conceptuales y, a lo sumo, entrenamiento en alguna destreza, pero dejando de lado los aspectos históricos, sociales,... que enmarcan el desarrollo científico (Bernal 1967).

Podría pensarse que priorizar la adquisición de conocimientos científicos constituye una opción razonable, en la preparación inicial de futuros científicos, pero dos tipos de razones cuestionan dicha opción:

Por una parte, es obvio que la educación científica en el nivel secundario no tiene como finalidad formar científicos, sino a los futuros ciudadanos de una sociedad, eso sí, cada vez más impregnada por la ciencia y la tecnología. Desde este punto de vista, la comprensión de las interacciones ciencia/ técnica/ sociedad se convierte en un aspecto esencial si se quiere que esos ciudadanos puedan adoptar una actitud responsable y fundamentada frente al desarrollo científico/ técnico y las consecuencias que se derivan.

El argumento anterior constituye, sin duda, una razón de peso para tener presente en el currículo las relaciones ciencia/ medio, aunque puede hacer pensar que se trata de una "desviación" de lo que constituye la educación científica sensu strictu: una desviación necesaria debido a que no se trata de formar científicos sino ciudadanos. Intentaremos mostrar, sin embargo, que contemplar las interacciones C/T/S es necesario también para la formación de futuros científicos y que -lejos de suponer una desviación- constituye una profundización en el conocimiento científico, saliendo al paso de visiones deformadas y muy extendidas acerca de una ciencia "pura", sin relación con las concepciones y problemática del mundo "exterior".

En primer lugar, ya nos hemos referido a las graves consecuencias que para el aprendizaje tiene el olvido de las concepciones formadas en la vida ordinaria: los conocimientos científicos se construyen a partir -y, en ocasiones, en contra de las ideas y formas de abordar los problemas en la vida cotidiana, y la enseñanza de las ciencias ha de tenerlos necesariamente en cuenta para que pueda tener lugar un aprendizaje efectivo de los conocimientos científicos.

En segundo lugar, la integración del aprendizaje de las ciencias con la problemática del medio en el que viven los alumnos está apareciendo como una de las estrategias más eficaces en la educación científica En efecto, en un análisis de 104 cursos altamente valorados por alumnos norteamericanos - que se ha dado a conocer gracias a un programa de "búsqueda de excelencia" iniciado en 1982 por la National Science Teachers Association- Penick y Yager (1986) señalan cuatro tendencias fundamentales en la enseñanza de las ciencias que cabe esperar ejerzan gran influencia en las orientaciones de la práctica docente y de la investigación didáctica. Dos de estas tendencias apuntan muy claramente a la integración escuela/ medio. Penick y Yager se refieren así a la implicación de las comunidades locales en el desarrollo de los programas y de su instrucción, ya que de esta forma se refuerza el conocimiento de las necesidades y recursos del medio ambiental próximo al estudiante, aumentando su actitud positiva hacia esos programas de estudios.

Como formas de favorecer esta integración entre escuela y medio, Penick y Yager citan, entre otras, las siguientes:

Puede pensarse también en otras formas como, por ejemplo, la elaboración por los alumnos de "productos" de interés para el público general (exposiciones monográficas, ferias científicas, etc) a través de las cuales la escuela se abre a la sociedad y los alumnos se implican en tareas que van más allá del ejercicio escolar (Freinet 1976).

Por otra parte, Penick y Yager señalan que las relaciones C/T/S constituyen una parte central de los cursos altamente valorados. La idea de que la tecnología es algo "demasiado mundano" para la clase esta siendo hoy revisada (Martinand 1986) y los diseñadores de programas reconocen que la ciencia sin sus implicaciones sociales no significa mucho ni para los estudiantes ni para los ciudadanos. Esta orientación C/T/S presenta la estructura de la ciencia en relación con la sociedad, sin olvidar los aspectos más conflictivos. Los estudiantes trabajan así algunos problemas con los que tendrán que enfrentarse como adultos -futuros científicos o no- y comienzan a comprender el papel de la ciencia y del desarrollo tecnológico, adquiriendo una formación necesaria para el ciudadano, particularmente en lo que se refiere a una actitud de responsabilidad hacia el porvenir del medio ambiente.

La importancia de estas interacciones C/T/S ha conducido al diseño de módulos de educación científica -e incluso de currículos enteros- centrados en el tratamiento de problemas específicos de interés social como, por ejemplo, el crecimiento de la población o el consumo energético (Rosenthal 1989) y se ha recurrido también al tratamiento interdisciplinar de temas como el desarrollo histórico de la ciencia, las responsabilidades sociales de los científicos, etc. En el programa DISS (Discussion of Issues in School Science) se favorece el debate de los alumnos en torno a aspectos sociales del desarrollo científico después de proyectarles un vídeo apropiado. Solomon (1990) utiliza esta actividad para registrar los debates y estudiar los valores personales de los estudiantes, los conflictos que se generan y los procesos a través de los cuales negocian sus ideas y valores. Ahora bien, como indican Aikenhead y Désautels (1989) o Solbes y Vilches (1989) lo más conveniente es que las interacciones C/T/S sean tratadas en conjunción con los contenidos "normales" de las disciplinas científicas, no renunciando a la construcción de cuerpos coherentes de conocimientos (sin lo cual no tiene sentido hablar de ciencia) ni presentando la construcción de estos conocimientos como algo ajeno a las interacciones C/T/S. Con ello el currículo de ciencias no sólo resulta mucho más valorado por los estudiantes, sino que su visión del trabajo científico se enriquece, superando algunos tópicos deformantes.

Se puede así salir al paso de la habitual distinción entre ciencia y técnica, que relega a esta última al papel de una "simple" aplicación de los conocimientos científicos. Interesa, pues, que los alumnos puedan constatar que en muchos casos la frontera entre ciencia y técnica no está bien definida y que uno de los motores del progreso científico es, precisamente, el intento de solucionar algún problema técnico, mientras que en otros casos (como ocurrió, p.e., con el telescopio) son los avances técnicos los que permiten un desarrollo espectacular del conocimiento científico. Del mismo modo se puede cuestionar la idea errónea de que las soluciones a muchos problemas sociales relacionados con las ciencias -como puede ser el de la lluvia ácida, etc- dependen únicamente de un mayor conocimiento científico y de tecnologías más avanzadas. Se trata de un cientifismo simplista que es preciso modificar haciendo ver que la toma de decisiones no constituye una cuestión puramente técnica (Aikenhead 1985). Y, por citar un último ejemplo relevante de preconcepción errónea sobre la ciencia y los científicos que el tratamiento de las interacciones C/T/S hace posible superar, nos referiremos al supuesto carácter neutral que suele atribuirse a la ciencia como depositaria de un conocimiento aséptico, objetivo e imparcial que ignora los graves conflictos históricos y su papel dinamizador del desarrollo científico (Apple 1986).

Podemos concluir, pues, afirmando que las relaciones aprendizaje de las ciencias/ medio no sólo no suponen una "desviación" que nos aleje de los conocimientos científicos, sino que constituyen una profundización en la problemática asociada a su construcción que le da sentido y favorece el interés de los alumnos por la ciencia y su estudio.

II.3.2. La importancia de los factores ambientales en la construcción de conocimientos científicos.

Otro aspecto al que la enseñanza de las ciencias ha prestado escasa atención, hasta muy recientemente, es el relativo a la influencia del clima del aula y del centro en el aprendizaje. Sin embargo, en una revisión de la investigación realizada en las últimas décadas en el campo de la didáctica de las ciencias, Welch (1985) incluye el clima escolar y el clima del aula entre las siete líneas de investigación que aparecen en la literatura como más prometedoras por su posible incidencia positiva en el aprendizaje de las ciencias.

La importancia de estos factores ambientales aparece claramente y con características específicas desde la orientación constructivista que estamos exponiendo en esta segunda parte y que concibe el aprendizaje de las ciencias como una actividad próxima a la investigación realizada por "científicos novatos" en campos que su formador/director de investigaciones domina. En ese caso, resulta sin duda determinante, entre otros:

Todos estos factores determinan un clima más o menos favorable para el desarrollo de la investigación científica y cabe preguntarse si jugarán un papel igualmente determinante en un aprendizaje de las ciencias concebido como investigación. Conviene tal vez situar esta cuestión en una perspectiva más amplia y plantearse cuales pueden ser los factores que ejercen una influencia determinante en el aprendizaje de las ciencias y explican el éxito o fracaso de alumnos y alumnas.

Cuando se plantea al profesorado de ciencias una cuestión como la anterior, los tres factores que son señalados con porcentajes más elevados son la influencia del medio sociocultural en que vive el alumno, su mayor o menor capacidad intelectual y su actitud hacia el aprendizaje de las ciencias; las referencias a la influencia de la propia escuela, en cambio, son muy escasas. Estudios diversos muestran que, en efecto, el profesorado atribuye espontáneamente el éxito o el fracaso escolar a factores externos a la escuela, particularmente, repetimos, al ambiente familiar y a la capacidad intelectual y actitud negativa de los alumnos (consideradas como algo fijo, predeterminado). Naturalmente hay hechos que apoyan aparentemente estas conclusiones: ¿acaso un profesor no explica por igual a todos los alumnos y, en cambio, unos aprenden y otros no?. Hay que rendirse a la "evidencia" -se dice- y reconocer que muchos alumnos y alumnas, ya sea debido a una escasa inteligencia, ya sea a causa del medio sociocultural -que ejerce una influencia determinante durante los primeros años de vida- tendrán serias dificultades de aprendizaje. Las ciencias y las matemáticas, además, son materias particularmente complejas que no están al alcance de todo el mundo.

¿Qué dice a este respecto la investigación? Numerosos estudios parecen verificar la concepción espontánea del profesorado de que las diferencias en los logros académicos de los alumnos son primordialmente una función del ambiente socioeconómico del que proceden: "De modo global, dos conclusiones parecían emerger de los estudios llevados a cabo, con gran intensidad, a lo largo de la década de 1960 (y parte de la de 1970). Una es que las diferencias que existen entre las escuelas parecen afectar muy levemente al rendimiento instructivo de los alumnos. Así pues, todas las escuelas serían igualmente (in)eficaces. La otra es que la institución sería incapaz de vencer las diferencias que afectan a los alumnos de ambientes socioeconómica y culturalmente deprimidos, no logrando que los alumnos pobres alcancen niveles educativos correspondientes a los alumnos de las clases medias" (Rivas 1986). Toda una serie de estudios (Coleman et al 1966; Averch et al 1972) parecían converger en negar incidencia real a la escuela, reforzando así, repetimos, las concepciones espontáneas de muchos profesores. Ello supondría, sin duda, un serio revés para la concepción del aprendizaje de las ciencias como investigación que atribuye, como ya hemos señalado, una influencia determinante a factores como el clima del centro y del aula. Sin embargo, si se miran más de cerca esas investigaciones, puede constatarse que responden a una tesis subyacente aceptada acríticamente: la de que la posible influencia de la escuela se mediría esencialmente por los recursos escolares "tales como diferencias en el tamaño de las clases, cantidad de libros de la biblioteca escolar, la 'longitud' de la formación de los profesores, los años de su experiencia docente, sus retribuciones económicas, etc" (Rivas 1986).

II.3.3. Factores de eficacia escolar.

Los resultados de las investigaciones que acabamos de resumir, sólo invalidaban, como hemos visto, la tesis de la influencia determinante de los recursos escolares, pero quedaba en pie la cuestión de si otros factores -los procesos psicosociales, el clima de trabajo, ...- jugaban o no un papel relevante. De hecho se conocían ejemplos de centros escolares que "funcionaban bien", es decir, que tenían una eficacia muy superior a la media para lograr que los alumnos -incluso aquellos de medios socioculturales desfavorecidos- adquirieran las competencias consideradas básicas.

Surgió así una nueva corriente de investigación denominada effective school research con un enfoque muy distinto, consistente en detectar un número suficientemente elevado de centros que funcionaran bien, estudiar sus características (con la hipótesis de que existirían algunas comunes que explicarían los mejores logros de sus estudiantes) y derivar, a partir de las mismas, acciones innovadoras aplicables a la generalidad de los centros. Los resultados de dicha investigación -que se ha desarrollado a lo largo de las dos últimas décadas- han sido del mayor interés, revelando la existencia de algunos factores de eficacia escolar:

Nos referiremos en primer lugar a las altas expectativas que los profesores de los centros eficaces poseen y transmiten a sus alumnos. Esta influencia de las expectativas del profesorado ha sido puesta en evidencia por investigaciones muy diversas: podemos recordar, por ejemplo, el conocido "efecto pigmalión" (Rosenthal y Jacobson 1968) consistente en indicar a los profesores los nombres de algunos alumnos especialmente dotados según los tests de inteligencia, pero en realidad escogidos completamente al azar: dichos alumnos hicieron progresos notable y objetivamente superiores al resto de sus compañeros en general.

Un estudio más reciente (Spears 1984) ha revelado el peso de las expectativas del profesorado en las diferencias de logro entre alumnos y alumnas en asignaturas como la física. Estas diferencias han sido reiteradamente señaladas por la investigación y han dado lugar a una línea de investigación sobre el sexismo en la enseñanza de las ciencias. El estudio de Spears a que nos referimos consistió en proponer la corrección de un cierto número de ejercicios a 306 profesores de Enseñanza Media con objeto de que evaluaran toda una serie de aspectos: nivel, precisión científica, aptitud para la ciencia, ... Cada ejercicio fue presentado al 50% de los profesores como realizado por un alumno y al otro 50% como obra de una alumna. Los resultados muestran claramente que los mismos ejercicios eran calificados más altos cuando eran atribuidos a chicos y que los profesores valoraban más positivamente la capacidad de los "varones" para proseguir estudios científicos. Estos resultados llevan lógicamente a preguntarse si las diferencias de logro detectadas por numerosas investigaciones entre chicos y chicas no serán debidas a los juicios y expectativas del profesorado, que refuerzan idénticas presiones del medio social. Y cabe también preguntarse si la escuela no será igualmente responsable, al menos en parte, de las diferencias entre alumnos procedentes de medios socioculturales favorecidos y desfavorecidos.

Por nuestra parte, hemos realizado un estudio similar consistente en solicitar la corrección de un mismo ejercicio a distintos profesores, pero dando a entender en unos casos que correspondía a un alumno brillante y en otros a un alumno mediocre. La nota media del alumno "brillante" fue superior en cerca de dos puntos (sobre 10) a la del mediocre. Resultados como éste no sólo prueban la extraordinaria influencia de las expectativas del profesor -y de las que logra generar en los alumnos (Hasan 1985; Simpson y Oliver 1990)- sino que muestran hasta qué punto es falsa la creencia ingenua de que las diferencias en los logros de los alumnos se explican por su distinta capacidad o por su origen sociocultural: es cierto que el profesor puede apreciar diferencias reales en la comprensión, actitud hacia el aprendizaje, etc, de sus alumnos; pero lo realmente determinante no son esas diferencias iniciales, sino las distintas expectativas que ello produce en el profesorado. La creencia profunda, fruto de innumerables "evidencias" parece ser: no todos los alumnos pueden tener éxito; a partir de ahí las observaciones iniciales permiten distinguir los "buenos" de los "malos" alumnos, generando expectativas que se traducen en retroalimentaciones selectivas que apoyan al alumno que va bien y rechazan o ignoran al que va mal.. Los resultados, en general, terminan ajustándose a las expectativas. Por el contrario, si el profesor adquiere el convencimiento de que la mayoría de los alumnos pueden tener éxito -contando con la ayuda necesaria- su retroalimentación será sistemáticamente positiva para todos los alumnos y los resultados, en general, terminan siendo positivos también. Esto es precisamente lo que se ha constatado en las escuelas eficaces y lo que cabe esperar de un "director de investigaciones": el apoyo a cada uno de los investigadores, transmitiéndoles expectativas positivas y proporcionándoles la ayuda necesaria para que esas expectativas se conviertan en realidad.

Un segundo factor de eficacia escolar que puede incluirse en el clima del aula, puesto de relieve por la effective school research, es el tiempo escolar de aprendizaje, entendiendo por tal, como precisa Rivas, el que corresponde a una activa implicación del alumno en las tareas, siempre que éstas estén adecuadamente programadas para producir una notoria proporción de éxitos. De nuevo esto contrasta con lo que ocurre en la enseñanza habitual, pero es coherente con el modelo de aprendizaje de las ciencias como investigación: en efecto, un buen director intentará programar el trabajo de los investigadores -teniendo en cuenta niveles de dificultad, dosificación, etc- y proporcionará la ayuda que estos precisen (¡pero no más!) para que se produzca un adecuado progreso en la tarea. En este sentido cobra toda su importancia la organización de la clase en equipos de trabajo y la facilitación de los intercambios entre los equipos a que nos hemos referido mas arriba.

Un ambiente ordenado de disciplina compartida constituye otro de los rasgos que caracterizan a las escuelas efectivas. No se trata, como señala Ausubel "de sometimiento explícito a la autoridad ni de hábitos implícitos de obediencia (...) la buena disciplina es ordinariamente un producto derivado y natural de lecciones interesantes y de una saludable relación entre maestro y alumno" (Ausubel 1978, capítulo 14). La implicación de los alumnos en tareas interesantes, los progresos en dichas tareas y la valoración positiva que ese trabajo recibe constituyen los requisitos para un ambiente de trabajo ordenado y distendido, más próximo, una vez más, de un centro de investigación que de esas aulas en las que se percibe "una atmósfera de control (...) que el profesor mantiene con grandes y deliberados esfuerzos" (Ausubel 1978) como corresponde a una situación de "trabajos forzados".

Otra característica especialmente relevante de las escuelas eficaces es la continua retroalimentación que los profesores proporcionan sobre los progresos en las tareas, siempre desde la óptica de una valoración positiva, de una ayuda. Todos estos factores de eficacia escolar en torno al clima del aula pueden interpretarse coherentemente como implicaciones del modelo de aprendizaje de las ciencias como investigación. Algunos de dichos factores -ambiente ordenado de trabajo, autodisciplina compartida, etc- son igualmente válidos en lo que se refiere al clima del centro, pero, como es lógico, este tiene sus exigencias propias que son también resaltadas por la effective school research y que resultan coherentes con el modelo de aprendizaje de las ciencias que venimos proponiendo.

Destacaremos fundamentalmente dos factores de eficacia escolar relacionados con el clima de centro: en primer lugar, la existencia de un proyecto de centro, el establecimiento de un conjunto limitado de objetivos básicos, bien definidos y alcanzables, sobre los que se concentren los esfuerzos de los miembros de la comunidad escolar. Podría entenderse que ello es necesario en la medida en que la educación secundaria no es exclusivamente científica y resulta inevitable alcanzar consensos sobre los objetivos generales de esa educación que impliquen a todo el profesorado. Sin embargo hay que insistir en que la vinculación del aprendizaje de las ciencias al resto de lo que constituye una amplia preparación cultural es un objetivo de la misma educación científica, que no puede considerarse un compartimento estanco, como reflejan las complejas interacciones ciencia/ técnica/ sociedad a que nos hemos referido en el apartado anterior.

Conviene señalar que, con la adopción de las propuestas de un Diseño Curricular Base y de distintos niveles de concreción curricular (Coll 1989, Nieda 1990), la nueva Ley General de Ordenación del Sistema Educativo ha reconocido en España la posibilidad de que los centros concreten su propio proyecto , en función de los múltiples factores que configuran una situación educativa particular (MEC 1989).

En estrecha relación con el punto anterior destaca la participación del profesorado de las escuelas eficaces en tareas de (auto)formación permanente y su implicación en innovaciones e investigaciones educativas. Los profesores adquieren así las características de "investigadores en la acción" (Stenhouse 1975, Porlan 87) que realizan un trabajo abierto, creativo, que les permite superar el clima de frustración que acompaña a menudo a la actividad docente. Se cierra así el círculo de una serie de factores indudablemente interdependientes: ¿cómo podría pensarse, en efecto, que el aprendizaje de los alumnos tenga las características de una investigación, si la dirección de ese trabajo no constituye para el profesorado una actividad creativa?

La importancia del clima escolar se manifiesta claramente en la serie de factores que hemos comentado, contribuyendo a profundizar, como hemos visto, el modelo emergente de aprendizaje de las ciencias como investigación que venimos presentando y que constituye, en nuestra opinión, la orientación innovadora más fructífera hoy en la enseñanza de las ciencias. Abordaremos ahora, para terminar esta segunda parte, la cuestión fundamental de la evaluación.

Parte II.4
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