Ideas previas en materia de Física y Química.

    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.