Algunos de los elementos que obstaculizan el aprendizaje de las
ciencias son:
- La poca conciencia que hay para formar una
cultura científica en los estudiantes y no limitarse a la simple instrucción de
conceptos científicos.
- La descontextualización de los conceptos
científicos.
- La persistencia de algunos de los preconceptos
que no permiten que el estudiante interprete su entorno.
El aprendizaje no es escribir en una pizarra vacía, las mentes de
los niños no son folios en blanco sobre los que se puede plasmar conocimientos
de modo neutral. Lo que los niños son capaces de aprender depende tanto de “lo
que tienen en la cabeza” como del contexto de aprendizaje en el que se
encuentren. Cada individuo
interioriza su experiencia de una forma propia, al menos parcialmente,
construye sus propios significados. Estas “ideas” personales influyen sobre la
manera de adquirir la información. Las ideas alternativas de los alumnos son
uno de los factores clave que debemos tener en cuenta como condición necesaria
(aunque no suficiente) para conseguir un aprendizaje significativo de las
ciencias.
Si bien es necesario tener en cuenta las ideas de los alumnos al
enseñar, ciertamente no es fácil llevar esta exigencia a la práctica. El profesor
tiene la responsabilidad de la clase como un todo y puede considerar poco
realista prestar atención a las distintas nociones de cada estudiante. El carácter personal de estas ideas no
significa necesariamente que no puedan ser compartidas por muchas personas.
Aunque los conceptos que los alumnos emplean para interpretar los fenómenos son
diferentes, existen ciertas pautas generales en los tipos de ideas que tienden
a utilizar los niños de diversas edades. Diversas investigaciones han
evidenciado que los estudiantes, aún de países diferentes, pueden tener las
mismas ideas o hacer idénticas interpretaciones de hechos semejantes.
Las ideas previas forman la estructura cognoscitiva que a través
del proceso educativo se modifican, amplían o corrigen parcial o totalmente
para llegar a unas estructuras cognoscitivas más complejas.
Los
alumnos desarrollan ideas sobre su mundo, construyen significados para las
palabras que se usan en ciencia y despliega estrategias para conseguir
explicaciones sobre cómo y por qué las cosas se comportan como lo hacen
(Osborne y Wittrck, 1983, pág. 490).
A pesar de la aparente variedad de ideas sugeridas en las clases
de ciencias, puede ser útil tratar de tener en cuenta las tendencias generales
del pensamiento infantil para mejorar el aprendizaje.
Las ideas previas han sido
ya desde hace algunos siglos objetos de estudio, los empiropositivistas
aseguraban que los prejuicios con los cuales llegaban los estudiantes al aula
debían de ser eliminados para hacer posible el acercamiento a la ciencia. En la
actualidad, la importancia de los preconceptos en la enseñanza de las ciencias
ha sido reconocida. En un principio las ideas alternativas recibieron
denominaciones con claras connotaciones negativas (como por ejemplo:
concepciones erróneas, errores conceptuales, preconcepciones, etc.), pero poco
a poco se ha pasado a una terminología menos agresiva. El cambio terminológico
refleja el cambio de mentalidad que se ha producido entre la comunidad investigadora
sobre la naturaleza de las ideas alternativas y su papel en el aprendizaje.
Esto ha sido acompañado de un mayor conocimiento sobre los mecanismos
cognitivos mediante los que se procesa la información y por lo tanto una mayor
comprensión del origen de las ideas alternativas.
Origen:
Se podrían atribuir dos fuentes de ideas alternativas, por un lado
existen determinados esquemas conceptuales extendidos en todas las culturas que
a veces chocan con determinados fenómenos científicos. Y por otro lado, muchas
ideas alternativas tienen su origen en la experiencia cotidiana y también
pueden ser originadas por la imprecisión del lenguaje que se ve reforzado
por los medios de comunicación.
Algunas de las causas de estas ideas previas podrían deberse a que
se intenta encontrar algún tipo de semejanza entre las causas y los efectos,
mediante un razonamiento causal lineal que considera que una acción produce un
efecto; además del intento de aplicar modelos
correspondientes a fenómenos conocidos ante fenómenos desconocidos con
los que existe algún tipo de semejanza.
Las ideas previas pueden tanto facilitar como obstaculizar el
aprendizaje, su modificación ya se
parcial o totalmente, no debe ser un proceso forzado en el cual el estudiante
sienta violentadas sus ideas, sino al contrario, debe ser una transformación en
la que el estudiante sea parte activa de la construcción de nuevos
conocimientos.
Características de las ideas previas:
Las ideas previas se caracterizan por ser casi siempre científicamente incorrectas. A pesar de
ser construcciones personales y propias de cada sujeto, existen bastantes
semejanzas entre ellas como su carácter contradictorio ya que un mismo alumno
puede explicar e mismo fenómeno desde varios puntos de vista inconsistentes entre
sí. Con frecuencia estas ideas son estables,
incluso después de ser enseñada una cuestión, los estudiantes no modifican sus
ideas a pesar de los intentos de combatirlas con evidencias experimentales.
Por qué es difícil modificarlas:
Las ideas alternativas son resistentes al cambio; los alumnos
tienden a mantener dos sistemas de conocimientos: por una parte poseen sus
conocimientos académicos sobre fenómenos, teorías, leyes y métodos que
emplearán para resolver ejercicios y hacer exámenes. Pero por otro lado, los
estudiantes mantienen casi intacto sus ideas alternativas que emplean para
entender la realidad e interaccionar con su entorno.
El modelo introducido por los científicos cognitivos para explicar
la solidez de estas ideas previas se
basa en la hipótesis de que la información se almacena en la memoria de
diferentes formas y de que todo lo que decimos y hacemos depende de los
elementos de esta información almacenada, que han sido denominados “esquemas”.
El modelo de asimilación de un nuevo elemento de información depende tanto de
la naturaleza de dicha información como de la estructura del aprendiz de
“esquemas”. Por tanto, la misma experiencia facilitada a los estudiantes puede
ser asimilada de manera muy distinta por cada sujeto. Cada uno de nosotros tiene
una organización de esquemas característica; la información adquirida está
ligada a otra información y el enlace establecido entre esta información
adquirida y la ya almacenada será distinto para cada individuo.
Las ideas previas de un estudiante aunque sean contradictorias
entre sí, pueden ser estables en tanto en cuanto los esquemas las mantengan
integradas en estructuras, de manera que el cambio de una de ellas requiera la
modificación de una estructura y no meramente de un elemento de la misma. Por lo
tanto para eliminar dicha idea previa será necesaria una restructuración de las
ideas del estudiante, y esto requiere tiempo y circunstancias favorables ya que
se trata de un proceso largo y
laborioso. Los cambios conceptuales constituyen un proceso lento y a largo
plazo. Los niños tienden a interpretar las nuevas situaciones en relación con
lo que ya conocen, reforzando así sus concepciones precedentes. Sólo cuando se
producen situaciones en las que el estudiante ve la necesidad de darles un
sentido coherente, pueden darse las condiciones necesarias para el aprendizaje
conceptual.
Es posible eliminar las ideas previas, para ello es necesario
desarrollar un esquema de trabajo del siguiente modo:
- Primero dar a los alumnos ocasiones para que
pongan de manifiesto sus propias ideas; realizando lluvia de ideas o
discusiones sobre el tema científico a tratar se identifican los preconceptos
de los estudiantes.
- Una vez hecho esto, introducir hechos
discrepantes; se provoca así un conflicto conceptual que puede llevar a que el
alumno se encuentre insatisfecho con sus ideas y sienta la necesidad de
modificarlas.
- Después se aborda el tema científico en el
aula, se explica y se desarrollan experiencias. Una vez hecho esto cabe esperar
que el estudiante haya construido su propio concepto, entonces se realizan de
nuevo preguntas similares a las que permitieron identificar el preconcepto,
para reconocer el nuevo concepto.
-
Posteriormente
se realizan actividades donde las ideas alternativas se relaciones y apliquen
en acciones cotidianas. Y se hace un análisis comparando los preconceptos y el
nuevo concepto.
- Cuando se identifiquen preconceptos sobre un
tema científico que no se han modificado a pesar de haber sido explicados en el
aula, se debe analizar la metodología utilizada en busca del obstáculo por el
cual el alumno no se asimila los nuevos
conceptos ni modifica los que ya tiene.
De este modo se logrará tanto identificar las conceptos previos de
los estudiantes como discutirlos y lograr que desaparezcan, a pesar de lo
explicado anteriormente acerca de la dificultad y el largo proceso que esto
supone; mejorando así notablemente el aprendizaje de las ciencias.
A continuación se muestran dos de las ideas previas generales
que todo alumno de secundaria suele poseer en relación con la conservación de
la materia.
Procesos de disolución
La profesora suiza Bärbel Inhelder y el psicólogo
suizo Jean Piaget realizaron diversos
estudios acerca del desarrollo de las ideas de los niños sobre la conservación
de la materia.
Uno de
estos estudios se centraba en las ideas de los niños acerca del proceso de
disolución; en él pedían a los niños que predijeran lo que ocurriría, en cuanto
a los cambios en peso y volumen, al disolver azúcar en agua.
Muchas de las respuestas obtenidas mostraban que
el razonamiento de los niños de menor edad está regido por la experiencia
perceptiva, ya que predecían que no se
iban a dar cambios de peso ni de volumen en el agua puesto que el azúcar
“desaparecía” al disolverse. Los niños mayores de 10 años, por el contrario,
afirmaban que el azúcar todavía estaba en la disolución aunque repartido en
trocitos muy pequeños; no se veían tan influidos por la percepción inmediata y
basaban su razonamiento en que el azúcar seguía existiendo. En muchas de las
respuestas dadas por distintos alumnos de edades comprendidas entre los 10 y 15
años se veía reflejada la idea de que el azúcar estaba definido por sus
características macroscópicas, ya que cuando éste cambiaba de forma ya no era
azúcar a pesar de permanecer su sabor en la disolución.
En la
respuesta referida al peso de la disolución final los alumnos más jóvenes
predijeron que la masa de la disolución final sería menor que la suma de las
masas iniciales de azúcar y de agua razonando que el azúcar desaparecía al
disolverse. Las razones dadas por los alumnos señalaban también una confusión
entre los términos masa, volumen, densidad y solidez. Sostenían que el azúcar
al disolverse hacía que la masa fuese algo mayor o que al disolverse no
quedaría peso del agua debido a que los gránulos se habían disuelto, por lo que
sólo podría pesarse el agua. Sin embargo los alumnos de entre 14 y 15 años
predijeron que la disolución resultante sería la misma que la de los dos
constituyentes, ya que aunque el azúcar se hubiese disuelto, no había
desaparecido.
En este
caso, para rebatir la idea de que el azúcar desaparece al disolverse, podría
realizarse un experimento en el que se pesasen los compuestos de partida antes
de ser disueltos y después para comprobar que no hay cambio de masa, por lo que
no desaparece nada, simplemente se disuelve. Acompañando dicho experimento con
una breve explicación teórica acerca de la composición de la materia en
pequeñas partículas capaces de recombinarse o simplemente de mezclarse sin
desaparecer nunca.
A modo de
curiosidad, se realizó la misma pregunta a un alumno de 1º ESO y esta fue la
respuesta obtenida:
Queda así
demostrada la gran influencia de las percepciones en el razonamiento de los
niños y la importancia de descubrir e intentar combatir estos preconceptos para
mejorar el aprendizaje.
Procesos de combustión
Al igual que en el caso anterior, se realizó un estudio
acerca de los conceptos que tienen los niños de edades comprendidas entre 11 y
12 años sobre el proceso de combustión. Para ello se les planteo el caso de una
tablilla de madera ardiendo y se les
pidió responder a las preguntas del papel que desempeñaba el aire u oxígeno en
la combustión y de si cambiaría o no la masa de dicha tablilla una vez
finalizada la combustión.
Muchos niños sabían que el aire o el oxígeno eran necesarios
para la combustión, aunque le asignaban diferentes funciones. La mayoría de
ellos predijo que el peso tras la combustión sería menor, bien porque se
centraban en el humo que se desprendía asumiendo que se perdía con ello algo de
la madera o porque afirmaban que la ceniza resultante sería mucho más ligera que
la tablilla de madera inicial, en ambos casos resulta evidente la influencia de
su experiencia perceptiva.
Posteriormente se impartió una clase teórica en la que se
explicó el fenómeno de la combustión y se realizaron diferentes demostraciones
prácticas. Muchos de los niños
comprendieron que el aire o el oxígeno son necesarios para que se produzca la
combustión, pero muy pocos comprendieron realmente que la combustión se trataba
de una combinación química entre el oxígeno y la sustancia que se quema. En lo
relativo al peso muchos seguían manteniendo la idea de que al calentarse el
material y transformarse en ceniza, éste se hacía más ligero y parte de él escapaba en forma de humo por
lo que la masa final sería menor. Los alumnos integraban las ideas enseñadas
acerca del papel del oxígeno en la combustión a su esquema previo, pero
mantenían la idea de que tras la combustión la masa se habría visto reducida
debido a que el humo es más ligero que un sólido (idea prototípica sobre la
combustión). Confirmando así lo sólidas, estables y arraigadas que pueden llegar a ser las
ideas previas en los alumnos y la difícil labor que supone intentar
combatirlas.
De nuevo se realizó la misma pregunta a un niño de 1º ESO y
está fue la respuesta obtenida:
Que concuerda con el estudio llevado a cabo.
Bibliografía:
- “La Enseñanza de las Ciencias en Preguntas y Respuestas”- Juan
Miguel Campanario.
- “Los Preconceptos: un acercamientos al conocimiento científico”
- " Ideas científicas en la infancia y la adolescencia"- Rosalind Driver, Edith Guesne, Andrée Tiberghien; capítulos
I, VIII , X.
