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Aprender a enseñar ciencias experimentales en laformación inicial del profesorado.

Estudios de caso sobre la enseñanza de la energía

Vicente Mellado JiménezLorenzo J. Blanco NietoConstantino Ruiz MacíasDpto. de Didáctica de las Ciencias Experimentales y de las Matemáticas.Facultad de Educación. Universidad de Extremadura.

ISBN: 84-86782-34-1Deposito Legal: BA-474-1999

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INDICE

A modo de prólogo

Introducción.

PARTE I: Las investigaciones sobre el profesorado de cienciasexperimentales

1.1. Antecedentes1.2. Concepciones del profesorado sobre la naturaleza de la ciencia.

1.3. Concepciones del profesorado sobre la enseñanza y aprendizajede las ciencias1.4. Actitudes del profesorado al enseñar ciencias1.5. El conocimiento del contenido del profesorado de ciencias1.6. El conocimiento de didáctica de las ciencias

PARTE II: Un marco para aprender a enseñar cienciasexperimentales en la formación inicial del profesorado

2.1. Conocimientos profesionales del profesorado de cienciasexperimentales2.2. La formación inicial del profesorado en la enseñanza de lasciencias2.3. Las prácticas de enseñanza2.4. Un modelo para aprender a enseñar ciencias experimentalesdurante las prácticas de enseñanza en la formación inicial delprofesorado de primaria

PARTE III: Metodología

3.1. La naturaleza de los datos3.2. Los estudios de caso

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3.3. El video en la formación del profesorado de ciencias3.4. Planteamiento del problema, selección de participantes yprocedimientos de recogida, análisis de datos y de edición - Participantes - Procedimientos de recogida y análisis de datos - Elaboración del video

PARTE IV: Estudios de caso sobre la enseñanza de la energía

4.1. La enseñanza de la energía4.2. Resultados de la investigación - Concepciones, planificación y conducta docente - El comienzo de la secuencia de la enseñanza de la energía4.3. Conclusiones e implicaciones sobre la enseñanza de la energía

Reflexiones finales

Referencias bibliográficas

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A modo de prólogo.

El presente trabajo, con cuya presentación me honran sus autores,se ha realizado en el marco de los Proyectos de Innovacióndocente que convoca el I.C.E. de la Universidad de Extremaduradentro del Plan de Formación del Profesorado.Los Proyectos de Innovación pretenden la promoción de gruposde trabajo que persigan mejoras en los programas de trabajodocente, contenidos o metodologías en la universidad, a través dela verificación de hipótesis o la búsqueda de alternativas para laoptimización de la enseñanza.El grupo de colegas que componen los doctores Blanco Nieto,Mellado Jiménez y Ruiz Macías conforman un grupo de trabajode cierta tradición, con numerosos trabajos publicados enrevistas españolas y extranjeras, dentro del ámbito de laenseñanza de las Ciencias y de las Matemáticas, particularmenteen lo que afecta a la formación del profesorado de las mismas ensus niveles de Primaria y Secundaria. No supone, pues, estetrabajo un hecho aislado, sino que es continuidad en una línea detrabajo en equipo, dentro del que podíamos denominarparadigma práctico colaborativo.El trabajo revisa el estado de la enseñanza de las CienciasExperimentales y coloca al conocimiento práctico como marcoconceptual del estudio que pretende revisar distintasintervenciones de profesores sobre aspectos que intentan resolverdificultades de aprendizaje en las Ciencias Experimentales.Dentro de dicho marco, estudia la metodología de cuatro casosconcretos, lo que nos parece una aportación valiosa, porque elestudio de casos es, para nosotros, un instrumento metodológicopara la deliberación profesional crítica de los profesores.Como sabemos, la metodología de los estudios de casos derivade diferentes tradiciones cualitativas de investigación

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(psicología, ecología, etnografía, antropología cognitiva, etc.) yocupa un espacio significativo en determinados ámbitos de lainvestigación cualitativa. Parte del principio que compartimos deque la observación sobre el terreno y la profundización ensituaciones particulares posibilita obtener un conocimientocualitativo de los hechos y problemas sobre los cuales latradición positivista, por su preocupación generalizadora, ofreceun tipo de información menos significativa y relevante.A ello añaden el uso del vídeo como instrumento de análisis delos primeros minutos de las intervenciones analizadas.Una segunda parte prevista de este trabajo, a la que animo a losautores, permitirá poner a disposición de los interesados losvídeos que han servido de base al estudio y que pueden resultarde interés a los especialistas.Pero, además, el estudio de casos compromete a losinvestigadores, como es nuestro caso, de modo que éstos nopuedan mantenerse al margen de los hechos de un modo asépticoo neutral. Además, al ser un método sencillo para planificarsituaciones de progreso en relación con tareas y/o estrategias deenseñanza, permite una fácil interpretación de situaciones yposibilita su revisión desde parámetros fundamentados enexperiencias prácticas, tal cual hacen nuestros colegas. Así elestudio es útil tanto de cara a los sujetos para quienes sediseminan las conclusiones como para los investigadores y lospropios investigados.El material elaborado, además de servir de recursos para lamejora de las disciplinas que imparten: Intervención endificultades de aprendizaje de Ciencias Experimentales yMatemáticas, será, sin duda, útil para los estudiosos de laenseñanza de las ciencias y, muy particularmente, para los quese dedican a la formación del profesorado en este ámbito.El trabajo confirma importantes proposiciones sobre la

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enseñanza de las ciencias, para cuyos profesores el conocimientodel contenido de las mismas está inseparablemente unido con elproceso de enseñarlas. De ahí que aprender a enseñar cienciasexperimentales suponga algo más que dominar ciertosconocimientos académicos convencionales sobre la didáctica delas ciencias, como nuestros colegas concluyen. Será, por tanto,en contextos escolares concretos donde se plasme la componentedinámica de la formación; contextos y prácticas docentes, paracuya capacidad de análisis y reflexión hemos de preparar con elmayor esmero a nuestros estudiantes de profesores.Sirvan estas modestas reflexiones para agradecer a sus autores eltrabajo comprometido, así como de estímulo a otros grupos deprofesores acerca de la posibilidad del intercambio cooperativode reflexiones, experiencias e información. Todas ellas amplíanel horizonte profesional y pueden generar nuevas capacidadespara actuar sobre los hechos educativos, aprendiendo sobre ellosy cambiándolos en el curso del propio aprendizaje.

Florentino Blázquez EntonadoDirector del ICE de la Universidad de Extremadura

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Introducción.

En el curso 1995-96 comienza a impartirse en la Facultad deEducación de Badajoz la Licenciatura de Psicopedagogía. Estalicenciatura contempla en el Plan de Estudios la asignatura“Intervención en dificultades de aprendizaje en CienciasExperimentales”, adscrita al Departamento de Didáctica de lasCiencias Experimentales y de las Matemáticas. El Plan deEstudios establece que esta asignatura tratará sobre lasdificultades en el aprendizaje de las Ciencias Experimentales, asícomo de las estrategias de diagnóstico e intervención en dichasdificultades.El comienzo de esta nueva licenciatura, implica en elDepartamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales y delas Matemáticas la asunción de una nueva responsabilidad tantoen el plano docente como investigador. En cuanto a la docenciasupone una oportunidad de preparar nuevos programas, connuevos enfoques y con una metodología innovadora. Ellicenciado en Psicopedagogía tiene que realizar en los centros,además de las funciones generales de orientación, otrasespecíficas en relación al aprendizaje de las CienciasExperimentales: contribuir al desarrollo de capacidades para elaprendizaje, colaborar con el profesor especialista paraanticiparse a la aparición de problemas de aprendizaje, contribuira la adaptación curricular, realizar evaluación de los aprendizajey colaborar con los profesores especialistas en el diseño deactividades de intervención. En la asignatura de Intervención endificultades de aprendizaje de Ciencias Experimentales sepretende no sólo impartir los contenidos mínimos que permitenlos créditos asignados, sino adoptar una metodología queposibilite a los estudiantes el conocimiento de situaciones realesde aprendizaje generadas en las propias aulas escolares.

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Por otra parte, en el Departamento de Didáctica de las CienciasExperimentales y de las Matemáticas venimos trabajando desdehace años en el estudio de las concepciones y prácticas de auladel profesorado de Ciencias y Experimentales y Matemáticas, yen el desarrollo del conocimiento didáctico del contenido delprofesorado en estas materias. Resultados que hemos aplicado enla propia formación inicial del profesorado de Primaria.El sentido del presente proyecto, aprobado por el ICE de laUniversidad de Extremadura, fue recopilar algunos trabajos yarealizados en el Departamento sobre la formación delprofesorado de ciencias experimentales, analizar grabaciones devideo sobre las situaciones de enseñanza/aprendizaje en losniveles de escolaridad obligatoria en las Ciencias Experimentales,elaborar material curricular como "estudios de caso" con lasgrabaciones anteriores, y, finalmente, utilizar el materialdidáctico elaborado para la docencia en la asignatura deIntervención en Dificultades de Aprendizaje en CienciasExperimentales de Psicopedagogía, así como en las de Didácticade las Ciencias Experimentales en la formación inicial deMaestros.Los sujetos de nuestro estudio son los profesores, ya que aunqueen la enseñanza intervienen una gran cantidad de factoresinterrelacionados, y la mejora de la misma hay que considerarladesde una perspectiva global, es indudable que el profesor siguesiendo un elemento decisivo en el aprendizaje de los alumnos.Asumimos, por ello, que el profesor es el factor clave quedetermina el éxito o el fracaso de la puesta en práctica decualquier innovación curricular (Mitchener y Anderson, 1989),que las reformas de las escuelas y del currículo de ciencias tienenque estar en consonancia con lo que se realice en los programasde formación del profesorado de ciencias (Shymansky y Kyle,1992), y que cualquier reforma educativa estará condenada al

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fracaso si no cuenta con un profesorado adecuadamentepreparado y dispuesto a llevarla a cabo.Hace ya 25 años que Busquet (1974) formuló la metáfora delnadador para ilustrar el problema de la relación teoría-práctica enla formación del profesorado.

"Imagínese una escuela de natación que se dedicara un año aenseñar anatomía y fisiología de la natación, psicología delnadador, química del agua y formación de los océanos, costesunitarios de las piscinas por usuarios, sociología de la natación,antropología de la natación y, desde luego, la historia mundialde la natación, desde los egipcios hasta nuestros días. Todoesto, evidentemente, a base de cursos magistrales, libros ypizarras, pero sin agua. En una segunda etapa se llevaría a losalumnos-nadadores a observar durante varios meses anadadores experimentados; y después de esta sólidapreparación, se les lanzaría al mar, en aguas bien profundas, enun día de temporal de enero" (Busquet, 1974, p. 50).

En la metáfora de Busquet parece que en la escuela de nataciónharía falta una piscina poco profunda, en la que los futurosnadadores se iniciasen en la práctica de la natación sin peligro deahogarse. Quizá la piscina era lo que intentaba poner en prácticael paradigma de racionalidad técnica, por esa época todavía laprincipal referencia en investigación educativa, que buscabacomo conseguir una enseñanza eficaz desarrollando en elprofesorado las destrezas esperadas a través de métodos como laenseñanza programada, la microenseñanza, las técnicas demodificación de conducta, etc. En este paradigma, con basespositivistas y conductistas, el profesor era un técnico queaplicaba conocimientos adquiridos en la teoría, y susmetodologías de investigación asociadas eran fundamentalmentede tipo cuantitativo.

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En la década de los ochenta se produce un cambio en lainvestigación sobre el profesorado desde los paradigmas deracionalidad técnica, a paradigmas como el del “pensamiento delprofesor” (Marcelo, 1987) que conciben al profesor como unsujeto reflexivo, que tiene concepciones, emite juicios, tomadecisiones y genera rutinas y conocimiento práctico propias desu desarrollo profesional, y en los que predominan los métodoscualitativos de investigación. Otra importante línea deinvestigación, iniciada a partir de los estudios de Shulman(1986) considera que los profesores desarrollan unConocimiento Didáctico del Contenido (CDC) específico paracada materia, que es elaborado por los profesores de formapersonal en la práctica de la enseñanza, constituye un cuerpo deconocimientos que distingue a la enseñanza como profesión, y esuna forma de razonamiento y acción pedagógica por medio de lacual los profesores transforman la materia en representacionescomprensibles a los estudiantes.En didáctica de las ciencias experimentales se produce unaconsolidación del constructivismo como marco teóricomayoritario, que impregna la investigación del profesorado deciencias, y comienzan a ponerse en práctica programas deformación de profesores de ciencias con un fundamentoconstructivista. Desde una perspectiva constructivista (Gil,1993a; Hewson y Hewson, 1989) se considera que los profesoresde ciencias tienen concepciones sobre los conceptos científicos,sobre la naturaleza de la ciencia, y sobre la forma de aprenderlay enseñarla, fruto de sus años de escolaridad, que estánprofundamente arraigadas. Estos programas de formación partendel análisis de las propias concepciones, roles, conocimientos,actitudes y conducta en el aula de los profesores, para a partir deellos construir nuevo conocimiento profesional.Destacamos la confluencia que se produce entre la didáctica

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general y la didáctica de las ciencias al resaltar la importanciadel profesorado y de la materia a enseñar, lo que ocasiona desdeel final de los años ochenta un desplazamiento de lasinvestigaciones, inicialmente centradas fundamentalmente enproblemas de aprendizaje, hacia el profesorado y la enseñanza.Para avanzar en la mejora de la enseñanza y aprendizaje de lasciencias es necesario investigar al profesorado y conocer susconcepciones, sus problemas y motivaciones, sus actitudes, susconocimientos, su conducta docente, su formación y sudesarrollo profesional. Las investigaciones sobre el profesoradode ciencias han aumentado considerablemente en los últimosaños, y sus resultados tienen enorme importancia en el diseño ydesarrollo de la formación del profesorado.En la primera parte del libro revisamos las investigaciones sobreel profesorado de ciencias experimentales en los siguientesaspectos: antecedentes, concepciones sobre la naturaleza de laciencia, concepciones sobre la enseñanza y aprendizaje de lasciencias, conocimientos científicos, conocimientos sobredidáctica de las ciencias, y actitudes.En la segunda parte, basándonos en los paradigmas actuales y enlos resultados de las investigaciones anteriores, formulamos unmarco de formación del profesorado, que desarrolle losconocimientos profesionales necesarios para el profesorado deciencias. En esta parte describimos un programa de formacióninicial en el que los profesores aprendan a enseñar ciencias deacuerdo con el marco propuesto.En la tercera parte analizamos los métodos de investigacióncualitativos, centrándonos especialmente en los estudios de casoy en la ayuda que para estos estudios suponen las nuevastecnologías de análisis y tratamiento de datos integrando elordenador, el video y las nuevas tecnologías audiovisuales. Enesta parte planteamos el problema de investigación con cuatro

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profesores con distinta formación inicial.En la cuarta parte aplicamos el marco teórico anterior yanalizamos las grabaciones de clase de cuatro profesores enformación sobre el comienzo de la secuencia de la enseñanza dela energía. Finalmente con el material analizado editamos unvideo que sirva de material de enseñanza en la formación delprofesorado en ciencias experimentales.

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PARTE I:LAS INVESTIGACIONES SOBRE EL PROFESORADO

DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

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En trabajos anteriores (Mellado, 1996; 1998b y d; Mellado, Ruizy Blanco, 1997) hemos revisado las investigaciones sobre elprofesorado de ciencias experimentales. A continuaciónseñalamos los resultados más relevantes.

1.1. Antecedentes.Cando los futuros profesores comienzan su etapa de formaciónuniversitaria tienen ideas, concepciones y actitudes sobre laciencia y sobre la forma de aprenderla y enseñarla, fruto de losmuchos años que han pasado como escolares, asumiendo orechazando los roles de los profesores de ciencias que han tenidoen su etapa escolar (Abell, Bryan y Anderson, 1998). Losantecedentes escolares de los profesores y sus experiencias comoalumnos al aprender ciencias influyen en los profesores deprimaria en formación inicial y principiantes (Gustafson yRowell, 1995) y con experiencia (Wallace y Louden, 1992), asícomo en los profesores de ciencias de secundaria en formacióninicial (Gunstone et al., 1993) y con experiencia (Pavón, 1996).Esto tiene mucha importancia para su futuro profesional, porquemuchos profesores enseñan con métodos didácticos muysimilares a los que ellos mismos preferían en sus profesorescuando eran alumnos (Huibregtse et al., 1994), o simplementeenseñan de la misma forma en que fueron enseñados (Tobin etal., 1994).Además, algunas creencias e imágenes pedagógicas personalesde los profesores son muy estables (figura 1) y sufren muy pocoscambios durante la formación inicial del profesorado (Marcelo,1995), formación que a menudo incluso refuerza las creencias yroles de los profesores de ciencias. En otros aspectos, en cambio,los profesores en formación entran en la Universidad conmuchas dudas y ambigüedades, y aunque tienen ideas quepermanecen durante la formación inicial, también tienen

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percepciones y actitudes que pueden cambiar a través de unadecuado programa de formación (Tamir, 1991).Los resultados de numerosas investigaciones señalan que lasconcepciones de los profesores se van formando paulatinamentedesde su etapa escolar, y son más estables cuanto más tiempollevan formando parte del sistema de creencias de cada persona,por lo que los antecedentes escolares de los profesores enformación son una variable que hay que tener en cuenta en elanálisis de sus concepciones y conducta en el aula al enseñarciencias, así como en el diseño de los programas de formacióninicial y permanente. Además si no se analizan adecuadamentelos orígenes de las creencias, es muy posible que éstas seperpetúen a pesar de las contradicciones causadas por la razón,el paso del tiempo, la escolaridad y las experiencias (Pajares,1992).Además, muchas de las concepciones de los profesores enformación son implícitas, por lo que durante sus cursosuniversitarios tienen que reflexionar sobre ellas y hacerlasexplícitas; aunque como veremos a continuación la reflexiónsobre sus concepciones no garantiza de forma automática sutransferencia a la práctica del aula.

ANTECEDENTES DEL PROFESORADO EN FORMACIÓN

* Han tenido un largo periodo de escolaridad.* Les influyen los roles de sus profesores.* Prefieren los métodos que les gustaban como alumnos.* Enseñan de la misma forma en que fueron enseñados.* Tienen creencias e imágenes pedagógicas: - formadas a lo largo de su etapa escolar - muy estables y resistentes al cambio - implícitas* Tienen una organización fragmentada del contenido científico.

Figura 1. Antecedentes del profesorado en formación

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1.2. Concepciones de los profesores sobre la naturaleza dela ciencia.

Lederman (1992) señala que desde la década de los 50existen investigaciones que abordan desde una perspectivaproceso-producto las concepciones de los profesores sobre lanaturaleza de la ciencia. Estas primeras investigacionesasumen que las concepciones de los profesores sobre lanaturaleza de la ciencia afectan a las concepciones de losestudiantes sobre la naturaleza de la ciencia e influyen en laconducta de los profesores en el aula y en el ambiente declase. Una conclusión general de estos primeros trabajos esque la mayoría de los profesores analizados de primaria ysecundaria no poseen puntos de vista adecuados sobre lanaturaleza de la ciencia, así como que los antecedentesacadémicos de los profesores no están significativa-menterelacionados con sus concepciones sobre la naturaleza de laciencia.

Brickhouse (1990) considera tres aspectos de laepistemología de la ciencia que pueden ser cruciales para losprofesores de ciencias: la naturaleza de la construcción socialde las teorías científicas, las relaciones entre la observación yla teoría, y la naturaleza del progreso científico.

En los últimos años el estudio de las concepciones de losprofesores sobre la naturaleza de la ciencia es un temaprioritario en la investigación didáctica. Numerosasinvestigaciones encuadran a la mayoría de los profesores enalguna de las formas del positivismo, no encontrándosediferencias significativas en este aspecto entre los profesoresexpertos y los principiantes. Sin embargo otros resultados noshacen pensar que la situación no es tan simple y que aunque

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los profesores tienen rasgos empiristas, no pueden encuadrarseen un inductivismo ingenuo, sino que un alto porcentaje poseeun punto de vista ecléctico sobre la naturaleza de la ciencia ysus concepciones no pueden considerarse consistentementeasociadas con una orientación filosófica particular (figura 2).Una causa puede ser que la filosofía de la ciencia es apenastratada en los programas de formación del profesorado deciencias, por lo que debería abordarse ayudando a losprofesores en formación a reflexionar sobre sus propiasconcepciones epistemológicas (Jiménez, 1995; Mellado yCarracedo, 1993).

CONCEPCIONES DEL PROFESORADOSOBRE LA NATURALEZA DE LA CIENCIA

* Falta de reflexión sobre estos temas.* Rasgos de positivismo.* Tópicos sobre el método científico.* Concepción generalmente ecléctica* Escasa relación entre sus concepciones y su conducta docente al enseñar ciencias.

Figura 2. Concepciones del profesorado sobre la naturaleza de la ciencia.

En cuanto a la influencia de las concepciones de losprofesores sobre la naturaleza de la ciencia en su docencia enel aula, existen investigaciones que encuentran correlaciónentre las concepciones de los profesores sobre la naturaleza dela ciencia y su conducta en el aula al enseñar ciencias.Hashweh (1996) estudió a profesores de ciencias de primaria ysegundaria y señala que sus creencias epistemológicas semantienen estables y tienen una fuerte correlación con susestrategias de enseñanza: los profesores constructivistasidentifican mejor las ideas alternativas de los estudiantes y

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usan estrategias de enseñanza variadas y consideradaspotencialmente más efectivas que los profesores empiristas.

Sin embargo otras investigaciones no encuentran unainfluencia directa entre las concepciones de los profesoressobre la naturaleza de la ciencia y su conducta docente en elaula. Los profesores justifican las contradicciones por lapresión de las situaciones de clase y del curriculum impuesto.En un trabajo con profesores de primaria y secundaria al finalde su etapa de formación universitaria realizado con unacombinación de cuestionarios y entrevistas (Mellado, 1996 y1997), hemos detectado que los profesores no tienenconcepciones bien definidas sobre la naturaleza de la ciencia,porque no han reflexionado antes sobre estos aspectos, sinosólo orientaciones dominantes (uno de ellos positivista, otrorelativista y dos de ellos con concepciones mixtas), peroconservando fuertes contradicciones en todo lo referente a lametodología científica. Al analizar su conducta en el aula nose encuentra relación directa entre las concepciones de losprofesores sobre la naturaleza de la ciencia y su conductadocente: la profesora con una concepción más positivistasobre la ciencia era la más constructivista en el aula, encambio el profesor con una concepción relativista de la cienciaseguía en el aula una estrategia instruccional tradicionaltransmisiva en la que los alumnos eran meros receptorespasivos de conocimiento externo.

Estos resultados unidos a otros realizados por Lederman(1992) cuestionan la relación entre concepciones de losprofesores sobre la naturaleza de la ciencia y la conductadocente en el aula e indican que lo que más influye en lascreencias de los estudiantes sobre la naturaleza de la cienciason las actividades, conductas y decisiones instruccionalesllevadas a cabo en el aula dentro del contexto de la lección.

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1.3. Concepciones de los profesores sobre la enseñanza yaprendizaje de las ciencias.

Algunas investigaciones asignan a los profesoresconcepciones tradicionales transmisivas sobre la enseñanza, enlas que el alumno actúa como receptor de conocimientoexterno. Estos profesores tienen también una visiónespontaneista en la que consideran a las actividades yexperiencias prácticas como las mejores para la enseñanza yaprendizaje de las ciencias. Para Hashwet (1996) es similar elnúmero de profesores de ciencias de primaria y secundariaanalizados que tienen una concepción constructivista delaprendizaje, que los que la tienen empirista; además encuentrauna fuerte correlación entre las concepciones sobre elaprendizaje y sus concepciones sobre las estrategias deenseñanza. En los trabajos de Horak (1980) se identifican trestipos de profesores de primaria: el primero centrado en elalumno con actividades individuales y métodos indirectos; elsegundo centrado en la transmisión, con fuerte énfasis en elorden y en la disciplina; y el tercero basado en la flexibilidad,en las actividades de gran grupo y en la variedad de técnicas ymateriales de clase.

Sin embargo aunque algunos profesores muestren unacuerdo aparente con la orientación constructivista, el valorepistemológico que dan a las ideas de los alumnos puede sermuy diferente: desde simples errores que el profesor tiene quecambiar a través de la explicación o del libro de texto, hastaauténticas teorías alternativas con valor didáctico yepistemológico (López, 1994).

En todo caso, coincidimos con Fernández y Elortegui (1996)en que el establecimiento de modelos o tipologías docentes

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pueden mostrar tendencias, pero en un profesor lo habitual noes encontrar versiones puras sino una mezcla de rasgoscaracterísticos de varias tipologías.

Para algunos autores existe una relación parcial entre lasconcepciones epistemológicas de los profesores y susconcepciones curriculares. Por ejemplo para Koulaidis yOgborn (1995) los profesores que consideran reales las teoríascientíficas prefieren la enseñanza por asignaturas separadas envez de por ciencia integrada, así como los procesos separadosde los productos.

Desde el paradigma del pensamiento del profesor seconsidera que las creencias educativas de los profesores y suconducta en clase se influyen mutuamente. ¿Qué resultadosobtienen las investigaciones sobre la posible relación entre lasconcepciones de los profesores sobre la enseñanza yaprendizaje de las ciencias y su conducta docente en el aula?

En algunos estudios de caso de profesores, como elrealizado por Appleton y Asoko (1996) con un profesorexperto, se encuentra coherencia entre su concepciónconstructivista sobre la enseñanza y aprendizaje de lasciencias y su planificación y práctica docente. Sin embargo laconsideración de la complejidad del aula, lleva a algunosinvestigadores a matizar la influencia de las concepciones delos profesores en su conducta docente en el aula, y a resaltar laimportancia del conocimiento práctico. Los profesoresexpertos tienen un conocimiento práctico sobre las situacionesde clase que les permite actuar y tomar decisiones en lacomplejidad del aula. El conocimiento práctico no es simple,sino complejo y polifacético, y se desarrolla de forma lenta ygradual a través de la experiencia y de un considerableesfuerzo (Duffe y Aikenhead, 1992).

En otros trabajos sólo se produce una relación parcial, con

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frecuentes contradicciones, entre las concepciones educativasy la conducta docente en el aula, especialmente en losprofesores en formación (Mellado, 1998c), aunque tambiénexisten contradicciones en profesores con experiencia, comoel caso del maestro experto estudiado por Louden y Wallace(1994) cuyos principios constructivistas se contradicen conuna enseñanza de las ciencias centrada en el profesor. Inclusoprofesores expertos con fuertes compromisos filosóficos conel constructivismo y el cambio conceptual (Abell y Roth,1995) reconocen contradicciones entre sus creencias sobre elaprendizaje y la enseñanza de las ciencias y sus conductasdocentes en el aula (figura 3).

CONCEPCIONES DEL PROFESORADO SOBRE LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS

* ¿Profesores transmisivos, espontaneistas o constructivistas? - muestran tendencias y no modelos puros - nan un significado ambiguo a los modelos.* Existe un relación parcial entre sus concepciones y su conducta docente al enseñar ciencias, con fuertes contradicciones.* Se resalta la importancia del conocimiento práctico.* Existe mayor consistencia entre sus concepciones en el profesorado con experiencia que en los principiantes.* Los profesores en formación suelen tener una conducta docente más tradicional que sus concepciones previas.* Los profesores con experiencia suelen tener una conducta docente más innovadora que sus concepciones previas.

Figura 3. Concepciones del profesorado sobre la enseñanza y aprendizaje delas ciencias

Las investigaciones anteriores nos indican que las creenciasy la práctica del aula son más consistentes en los profesorescon experiencia que en los principiantes y en los estudiantespara profesores; en estos últimos pueden darse notables

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contradicciones entre las teorías expuestas y las implícitas ysuelen tener una conducta docente más tradicional que lamanifestada en sus concepciones previas.

Una línea de investigación importante para el cambio delprofesorado está relacionada con los roles y metáforas queadoptan los profesores de ciencias. En ocasiones lasconcepciones personales de los profesores son tácitas ydifíciles de articular, y las metáforas utilizadas en el lenguajese han mostrado como una poderosa herramienta para articularel pensamiento de los profesores. Tobin et al., (1994) realizanuna extensa revisión sobre este tema. Numerosasinvestigaciones señalan que los profesores de ciencias desecundaria conceptualizan sus creencias y roles en términos demetáforas, las cuales tienen un considerable efecto sobre lapráctica que llevan a cabo en el aula. Las metáforas de losprofesores de secundaria también están relacionadas con susactitudes hacia la enseñanza y aprendizaje de las ciencias.Además los profesores de ciencias realizan cambios en susprácticas pedagógicas si simultáneamente adoptan oconstruyen nuevas metáforas compatibles con tales cambiosteniendo en cuenta el contexto social en la que se lleva a caboy los apoyos que el profesor recibe (Tobin y Tippins, 1996).

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1.4. Actitudes del profesorado al enseñar ciencias

También los aspectos afectivos y actitudinales tienenimportancia en el conocimiento práctico de los profesores alenseñar ciencias, influyendo las expectativas sobre losalumnos y el conocimiento de la materia a enseñar (figura 4).

LAS ACTITUDES DEL PROFESORADOAL ENSEÑAR CIENCIAS

* Autoconfianza en su propia eficacia como profesores.* Importancia de las expectativas sobre el alumnado.* Inseguridad en las asignaturas de ciencias.* Importancia del clima social del aula.

Figura 4. Las actitudes del profesorado al enseñar ciencias

Algunos profesores de primaria se sienten poco cualificadospara enseñar ciencias y tanto los que tienen experiencia comolos que se encuentran en formación inicial consideraninsuficientes sus conocimientos científicos, creen que lasasignaturas de ciencias tienen dificultades para ser enseñadasy con ellas se sienten inseguros y con poca confianza, lo quepuede fomentar actitudes negativas hacia la enseñanza de lasciencias. Además la ansiedad que provoca en los profesores deprimaria en formación enseñar ciencias les repercute en suautoeficacia en la enseñanza de las ciencias (Czerniak yScriver, 1994).

Los estudios basados en las teorías socio cognitivas deBandura (1977) sobre las creencias de los profesores deciencias en su propia eficacia como enseñantes, así como losque se han llevado a cabo sobre las expectativas de losprofesores en los resultados del aprendizaje de los estudiantes

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han mostrado la relación de ambos constructos con laconducta docente del profesor en el aula. Además laautoconfianza en la propia eficacia como enseñantes dependede la materia a enseñar. Los profesores dedican más tiempo ymás interés a las áreas en los que se creen más eficaces, lo querepercute en su enseñanza y en el aprendizaje de los alumnos(Huinker y Madison, 1997). La confianza de los profesoresprincipiantes en la enseñanza de las ciencias también estárelacionada con la percepción que tienen de los estudiantes;cuando los profesores aumentan la confianza en los resultadosde sus estudiantes, se produce un aumento de la confianza ensí mismos.

Otras investigaciones nos indican que los alumnos parecenpercibir a los buenos profesores de ciencias según el climasocial que generan en el aula (Tobin y Fraser, 1990),relacionándolos con aspectos afectivos más que con loscognitivos. En la misma línea, Yager y Penick (1986) señalanque la actitud de los estudiantes hacia la ciencia y hacia laclase de ciencias es más negativa al aumentar su edad yescolarización; los profesores de primaria, a pesar de tenermenos conocimientos científicos que los profesores desecundaria, generan actitudes más positivas entre losestudiantes. Los propios profesores perciben que el clima declase es más favorable en las escuelas de primaria que desecundaria (Fraser, 1994).

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1.5. El conocimiento del contenido de los profesores deciencias.

El conocimiento de la materia a enseñar es esencial para elprofesorado de ciencias (Figura 5). En primer lugar porque lasestrategias didácticas de los profesores son muy diferentessegún la materia que enseñen y sus actividades y prácticaspedagógicas no son fijas, sino que dependen sobre todo de laasignatura, ya que cada materia tiene unas tradiciones sobre lamejor manera de enseñarlas y aprenderlas (Stodolsky, 1991), yla asignatura no sólo influye en el profesor, sino también en elcomportamiento de los estudiantes.

EL CONOCIMIENTO DEL CONTENIDO EN EL PROFESORADO DE CIENCIAS

* Las estrategias didácticas dependen de la asignatura.* El contenido se organiza en los profesores de forma diferente que en los científicos. - Por el aprendizaje de los alumnos. - Por el proceso de enseñanza. - Conceptos mas jerarquizados y menos interrelacionados. - Integrado con conocimiento didáctico.* La falta de conocimientos de ciencias puede generar: - Una enseñanza menos eficaz. - Dificultad para realizar cambios didácticos. - Dedicar menos tiempo a los temas. - Inseguridad en la enseñanza de las ciencias. - Refuerzo de las ideas alternativas de los estudiantes. - Mayor dependencia del libro de texto. - Mayor dependencia de la memorización y transmisión de la información. - Preguntas de menor nivel cognitivo.* Algunos profesores tienen ideas alternativas sobre determinados conceptos científicos.

Figura 5. Importancia del conocimiento sobre el contenido de ciencias

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En segundo lugar, porque los profesores que enseñenciencias tienen que tener ellos mismos un sólido conocimientode las materias de ciencias. Las investigaciones realizadas nosindican que el bajo conocimiento científico del profesorado esuna barrera para una eficaz enseñanza de las ciencias. Cuandolos profesores tienen bajos conocimientos de ciencias, tienendificultades para realizar cambios didácticos (Grimellini yPecori, 1988); evitan enseñar los temas que no dominan(Smith y Neale, 1991); tienen inseguridad y falta de confianzaen la enseñanza de las ciencias (Appleton, 1995); refuerzan loserrores conceptuales de los estudiantes (Tobin et al., 1994),tienen mayor dependencia del libro de texto, tanto en lainstrucción como en la evaluación y dependen más de lamemorización de la información.

Un tercer grupo de investigaciones tratan de las ideasalternativas de los propios profesores sobre los temas deciencias. El constructivismo comenzó estudiando las ideasespontáneas de los estudiantes sobre conceptos científicos.Ideas que están profundamente arraigadas y que a menudo nocoinciden con las teorías científicas. Pero tener ideasalternativas sobre conceptos científicos se ha demostrado queno es exclusivo de los estudiantes; también los profesorestienen ideas alternativas sobre conceptos científicos, enocasiones coincidentes con las de los alumnos, lo quedemuestra la persistencia de las mismas. Estas ideas científicasalternativas forman auténticos sistemas de creencias quefiltran la información recibida y persisten y sobreviven, apesar de las contradicciones con el conocimiento científico,coexistiendo con él en dominios específicos. Aunque nosiempre desde un marco constructivista, se han realizadoinvestigaciones que detectan ideas alternativas en temas de

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ciencias en el profesorado, tanto en formación como conexperiencia.

Un cuarto aspecto es que el propio conocimiento científico de losprofesores de ciencias se organiza de forma diferente que el de loscientíficos. Los profesores son mediadores entre dos subculturas diferentes,la de los científicos y la de los estudiantes y tienen que decidir qué aspectosde la ciencia son accesibles para ellos. La estructura inicial del conocimientodel contenido científico de los profesores se va formando en sus experienciasde aprendizaje, pero se modifica al enseñarlo (Gess-Newsome y Lederman,1995). La visión de cómo los estudiantes aprenden ciencias influye en lapropia concepción científica de los profesores (Pomeroy, 1993) y hace queel conocimiento científico de los profesores de ciencias sea más jerarquizadoy menos interrelacionado que el de los científicos (Hauslein et al., 1992).Los profesores de ciencias a lo largo de su experiencia profesional integranel conocimiento de la materia y el conocimiento pedagógico en elconocimiento didáctico del contenido (Gess-Newsome y Lederman, 1993),lo que parece indicar que para los profesores de ciencias el conocimiento delcontenido está inseparablemente unido con el proceso de enseñarlo. Sinembargo la transferencia de la estructura del contenido a la práctica del aulano es un proceso automático, incluso para los profesores de ciencias conexperiencia, e influyen factores como las intenciones del profesor, elconocimiento del contenido y el pedagógico, los estudiantes, la autonomíadel profesor y el tiempo.

Estos aspectos tienen gran importancia para la formación del profesoradode secundaria ya que todavía en muchos sitios los conocimientos de cienciasque recibe un profesor de secundaria no difieren de los licenciados que van adedicarse a la industria o a la investigación básica. Además los profesores deciencias de secundaria reciben los conocimientos científicos de una formafragmentada y poco integrada, lo que influirá en la forma en queposteriormente enseñarán ciencias a sus alumnos (Ledermanet al., 1994).

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1.6. Los profesores expertos y noveles.

Una línea de investigación que nos aporta notablesresultados para conocer los conocimientos profesionales delprofesor de ciencias es la comparación entre profesoresexpertos y profesores noveles o en formación (figura 6).

La dirección de la clase y el proceso instruccional estánestrechamente relacionados y es una de las características quedistingue a los profesores expertos. Estos profesores dirigenactivamente la conducta de los estudiantes y mantienen elcontrol de toda la clase. En estas clases los estudiantes sabentrabajar individualmente o en grupos y los profesores no estánsometidos a la presión de mantener el orden, sino que dedicansu tiempo a dirigir el aprendizaje de los alumnos (Tobin et al.,1994).

PROFESORES NOVELES

* Tienen problemas de control y disciplina.* Pasan del descontrol al autoritarismo.* Piensan en términos globales sobre la clase y están más preocupados por ellos mismos que por el aprendizaje de los estudiantes.* Tienen mayor preocupación por completar todo el contenido, que por el aprendizaje..* Dan explicaciones largas con pocas pausas* Tienen un ritmo de clase demasiado rápido.* Incluyen pocos ejemplos y analogías.* Estructuran el contenido de forma poco significativa para el aprendizaje.* Realizan preguntas generales de bajo nivel cognitivo.

PROFESORES EXPERTOS

* Mantienen el control de la clase por la actividad de los alumnos.* Mantienen un clima constructivo.* Dirigen el aprendizaje individualizado - Diagnostican las dificultades. individuales de aprendizaje. - Dirigen la actividad de cada alumno.* Realizan explicaciones sencillas con pequeñas pausas.* Anticipan contenidos y hacen resúmenes.* Incluyen más ejemplos y analogías.* Estructuran el contenido de forma significativa para el aprendizaje.* Motivan y hacen preguntas de alto nivel cognitivo.

Figura 6. Comparación de profesores expertos y noveles al enseñar ciencias.

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Los profesores principiantes al enseñar ciencias piensangeneralmente en términos globales sobre el grupo de clase,mientras que los expertos piensan diferenciadamente sobre losindividuos, por lo que pueden diagnosticar mejor lasdificultades de aprendizaje de los niños. Los expertosprefieren explicaciones sencillas con pequeñas pausas queayuden a los estudiantes a centrarse en los conceptosimportantes, y tienen más ejemplos, analogías y alternativaspara representar los conceptos; también destacan en laanticipación de contenidos y en los resúmenes que utilizan(Clermont et al., 1994). Un aspecto a destacar es que losprofesores considerados excelentes mantienen en la clase deciencias un clima constructivo en el que los estudiantes estánmotivados para el aprendizaje.

Las explicaciones utilizadas por los profesores en las clasesde ciencias, así como las distintas formas de representar elcontenido también ha sido objeto de investigación. El lenguajeutilizado por el profesor es una poderosa herramienta decomunicación que puede influir en los estudiantes. Laspreguntas que realiza el profesor en clase están relacionadascon la calidad de la enseñanza y a través de ellas puedeprovocar intervenciones de alto nivel cognitivo en losestudiantes (Watt, 1996). Algunos estudios se centranespecífica-mente en el uso de analogías por los profesores alenseñar ciencias (Ogborn y Martins, 1996) ya que consideranque las analogías son una estrategia útil para el aprendizaje ypara el cambio conceptual de los estudiantes. Kruger et al.(1992) defienden que las analogías no sólo son útiles alprofesor para enseñar ciencias, sino también al profesor enformación para aprender a enseñar y para desarrollar elconocimiento didáctico del contenido.

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PARTE II:UN MARCO PARA APRENDER A ENSEÑAR

CIENCIAS EXPERIMENTALES EN LA FORMACIÓNINICIAL DEL PROFESORADO

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2.1. Conocimientos profesionales del profesorado deciencias experimentales.

El conocimiento profesional del profesor de ciencias escomplejo, en parte implícito, integra saberes epistemoló-gicamente muy diferentes (Porlán et al., 1997), y cadaprofesor va evolucionando en un continuo desde la etapaescolar hasta el desarrollo profesional.

Durante su etapa de formación inicial el profesor de cienciastiene que aprender una serie de conocimientos profesionalesacadémico-proposicionales que incluyen, entre otros, los delcontenido de ciencias, los psicopedagógicos generales y los dedidáctica de las ciencias (Blanco, Mellado y Ruiz, 1995;Mellado, 1996 y 1998a). Esta parte constituye un cuerpo deconocimientos, general para todos los estudiantes paraprofesores y el Centro de Formación debe potenciarmetodologías estimulantes y ejemplares para adquirir losconocimientos académicos. Sin embargo la componenteacadémica puede ser independiente del estudiante concretopara profesor en su faceta de futuro profesor, y del contextoespecífico del aula donde se vaya a desarrollar su actividaddocente. La componente académica es una condiciónnecesaria, pero no suficiente para que el profesor aprenda aenseñar, ya que el conocimiento teórico, proposicional oestático del profesor puede no afectar a su conocimientopráctico que es el que guía su conducta docente en el aula.

Además, como hemos señalado anteriormente, losprofesores en formación comienzan sus estudios universitarioscon unos conocimientos, concepciones, actitudes, roles sobrela ciencia y su enseñanza y aprendizaje sobre los que esnecesario reflexionar durante su etapa de formación inicial.Esta reflexión es una condición necesaria pero todavía

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insuficiente en el proceso de aprender a enseñar ciencias yaque la conducta docente del profesor puede no correspondersecon sus concepciones previas.

En nuestra opinión, existe una componente profesional delos profesores que denominamos dinámica (figura 7), y quetiene un estatus diferente que la componente académica oestática, tanto del conocimiento del contenido, como delconocimiento psicopedagógico general o del propioconocimiento académico proposicional de didáctica de lasciencias.

Desarrolladaa partir de:

- Componente académica- Conocimiento de sí mismo- Reflexión personal- Prácticas de enseñanza

ANTECE-DENTES

Valores

Creencias

Actitudes

Roles

Conoci-mientos

Componente académica

Incluye cono-cimientos de:

- Ciencias

FORMACION INICIAL

Componente dinámica

DESARROLLOPROFESIONAL

Desarrolloprofesionaldel C.D.C.

Conocimiento de sí mismo (Creencias, actitudes, roles, etc.)

- Psicopedagó- gico general

- Didáctica de las ciencias

- Otras materias

Figura 7. Componentes del conocimiento profesional del profesor deciencias

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La componente dinámica se genera y evoluciona a partir de los propiosconocimientos, creencias y actitudes, pero requiere de la implicación yreflexión personal sobre el proceso de enseñanza y de la práctica de laenseñanza de la materia específica en contextos escolares concretos. Esteproceso permite al profesor reconsiderar su conocimiento estático y susconcepciones, modificándolos o reafirmándolos. La relación entre elconocimiento proposicional y el conocimiento práctico, componentesacadémica y dinámica , no está exenta de tensiones y dificultades, sinembargo un factor decisivo en la calidad de los programas de formación delprofesorado es el grado de integración entre ambas componentes (Mumby yRussell, 1998).

También Shulman (1986) considera que los profesores desarrollan unconocimiento específico sobre la forma de enseñar su materia, quedenomina el Conocimiento Didáctico del Contenido (CDC) que eselaborado por los profesores de forma personal en la práctica de laenseñanza, constituye un cuerpo de conocimientos que distingue a laenseñanza como profesión, y es una forma de razonamiento y acciónpedagógica por medio de la cual los profesores transforman la materia enrepresentaciones comprensibles a los estudiantes.

Es importante considerar que en el proceso de aprender a enseñar elprofesor tiene un desarrollo personal y social junto al desarrollo profesional(Bell y Gilbert, 1994), y sólo en la medida en que se contemplen los tresaspecto se conseguirá una formación equilibrada, sólida y duradera. Tobinetal. (1994), desde el constructivismo social, también destacan la necesidad dela interacción social con los compañeros y con los demás profesores en elproceso de aprender a enseñar. En nuestro contexto, Martínez y Sauleda(1997 a y b) están llevando a cabo investigaciones que refuerzan elaprendizaje colaborativo y la componente social en la construcción delconocimiento profesional de los profesores.

La componente dinámica es la más específicamente profesional y la quedistingue a los profesores de ciencias expertos de los principiantes. A lo largode sus años de enseñanza, el profesor experto va desarrollando la

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componente dinámica e integra en una estructura única las diferentescomponentes del conocimiento formando su propio conocimiento didácticodel contenido en ciencias.

2.2. La formación inicial del profesorado en la enseñanza de lasciencias.

¿Puede hacerse algo más desde la formación inicial del profesorado quetenga que impartir ciencias para que vaya desarrollando desde la misma unconocimiento profesional específico? Consideramos que la formación deprofesores debe contribuir a generar y desarrollar en los profesores lacomponente dinámica, a partir del análisis por los profesores de susconocimientos, creencias y actitudes en relación a la enseñanza-aprendizajede las ciencias y de su propia práctica de enseñanza. Como señala Kagan(1992), los centros de formación de profesores no pueden limitarse atransmitir conocimiento proposicional, sino que tienen que introducir másconocimiento procedimental y esquemas estratégicos de acción; la quehemos denominado componente dinámica.

En un trabajo anterior (Mellado, 1998d) hemos realizado una revisión delas investigaciones actuales sobre la formación del profesorado de cienciasexperimentales, cuyos resultados más destacables resumimos acontinuación.

Numerosas investigaciones rechazan los modelos de formaciónsumativos (contenidos + didácticas + prácticas) y abogan por integrar losdistintos tipos de conocimientos (Pro, 1995). En relación al conocimientodel contenido científico, las investigaciones realizadas señalan la importanciade dos aspectos: la metodología con la que se imparten los contenidos en loscentros de formación (Gil, 1993b) y la relación con la propia didáctica de lasciencias. Se trataría de que el conocimiento del contenido que adquiera elprofesor sea, desde el comienzo de la formación inicial, significativo, útil yrelacionado con su profesión de profesores de ciencias, para que losprofesores puedan desarrollar destrezas y actitudes para transformar y

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organizar el conocimiento del contenido en ciencias para su enseñanzaefectiva a otras personas (Hauslein et al., 1992). Otras investigaciones(Lederman et al., 1994), coinciden en que los contenidos deben impartirseen los programas de formación de profesores de ciencias relacionados con ladidáctica de las ciencias y no de una forma fragmentada. Aprender lasdificultades de aprendizaje y de enseñanza de los conceptos científicosayuda a comprenderlos mejor y a desarrollar esquemas sobre la estructura dela materia.

En relación a la didáctica de las ciencias, existen numerosos trabajos ennuestro contexto que tratan específicamente los contenidos de didáctica delas ciencias en la formación del profesorado tanto de primaria como desecundaria (Furió y Gil, 1989; Furió et al., 1992). También sobre laformación en historia y filosofía de la ciencia contamos con trabajos ennuestro contexto (Jiménez, 1995; Moreno, 1995).

La didáctica de las ciencias experimentales se ha desarrollado de formaespectacular en los últimos quince años, y a través de los estudios de losprofesores de ciencias y de la investigación en didáctica de las ciencias, se hagenerado en este área un cuerpo específico de conocimientos que seencuentran en numerosos libros, revistas y demás publicacionesespecializadas.

La didáctica de las ciencias experimentales se considera ya una disciplinapropia con una comunidad científica que ha generando un cuerpo teóricoemergente de conocimientos, y que cuentan con unos objetivos y métodosde investigación propios (Aliberaset al., 1989).

Los profesores de ciencias en formación tienen que tener conocimientosde las teorías del aprendizaje de las ciencias, estrategias de enseñanza deciencias, resolución de problemas, trabajos prácticos de ciencias y delaboratorio escolar, cambio conceptual y metodológico, ideas intuitivas delos estudiantes de distintas edades sobre cada tópico específico,características de los alumnos (actitudes, motivación, nivel de maduración,etc.), conocimiento del currículo escolar de ciencias, organización del aulade ciencias (principios, reglas y rutinas, uso del tiempo, etc.), los recursos en

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la clase de ciencias (textos, medios audiovisuales, mate-riales didácticos,etc.), la evaluación de las ciencias, etc.

En la figura 8 resumimos algunos de los aspectos de didáctica de lasciencias señalados anteriormente.

LA DIDACTICA DE LAS CIENCIAS

* Los alumnos y el aprendizaje de las ciencias. - Teorías del aprendizaje. Ideas alternativas. Constructivismo.. - Actitudes de los alumnos y aprendizaje de las ciencias. - Características de los estudiantes y aprendizaje de las ciencias. - Aprendizaje de las ciencias para alumnos con necesidades educativas especiales. - Diagnóstico de dificultades de aprendizaje de las ciencias.

* El profesor y la enseñanza de las ciencias. - El profesor de ciencias (concepciones, roles, actitudes, etc). - Estrategias de enseñanza. El cambio conceptual y metodológico. - Resolución de problemas. - Trabajos prácticos. - Representación del contenido (explicaciones, metáforas, analogías, ejemplos, mapas conceptuales, etc.) .

* Currículo y organización del aula de ciencias. - Selección y organización de contenidos. - Ciencia, tecnología y sociedad.. - La historia de la ciencia en la enseñanza. - Recursos (textos, M.A.V., materiales, etc.). - Organización del aula escolar de ciencias. = Clima aula. = Reglas y rutinas. = Uso del tiempo. = Agrupamientos, etc. - La evaluación en ciencias.

Figura 8. Contenido de Didáctica de las Ciencias

Desde el final de la década de los ochenta, por analogía conlos procesos de aprendizaje de las ciencias de los estudiantes,comienzan a ponerse en práctica programas de formación de

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profesores de ciencias que tienen un fundamentoconstructivista. Si los profesores comienzan su formación conconocimientos, creencias y actitudes sobre la ciencia y sobrela enseñanza y aprendizaje de las ciencias, fruto de sus propiosaños de escolaridad, la formación tiene que partir de estasconcepciones. El conocimiento de sí mismo por parte de losprofesores en formación significa la reflexión de sus propiasconcepciones sobre la ciencia, la naturaleza del conocimientocientífico, y la enseñanza y aprendizaje de las ciencias, de símismos como aprendices de ciencias y de su propio rol comoprofesores de ciencias (Furió et al., 1992). La dificultad dediagnosticar las concepciones de los profesores en formaciónha sido expresamente señalada (Sequeira, Leite y Duarte,1993) lo que obliga a utilizar en los programas de formaciónmetodologías cualitativas de indagación, basadas en lasnecesidades individuales de los profesores y adaptadas alcontexto específico en que se encuentren: entrevistas clínicas,entrevistas sobre ejemplos, diarios, estudios de caso grabadosen video, mapas conceptuales y cognitivos, carterapedagógica, metáforas, analogías, relatos, anécdotas, etc.

Los programas de formación han ido evolucionando desdeaplicar el constructivismo como un método; por ejemploproponer estrategias de cambio conceptual de formación deprofesores aplicando las cuatro condiciones de Posner et al.(1982): conocer y valorar las ideas de los profesores enformación por medio de la reflexión y de la colaboración y, sison insatisfactorias, se presentan nuevas ideas que seaninteligibles, plausibles y útiles (Gunstone et al.., 1993),rebajando al mismo tiempo el status de las ideas anteriores(Hewson, 1993), hasta considerar el constructivismo como unreferente de reflexión que permite actuar de forma flexible yplural según las circunstancias.

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Sin embargo el cambio en los profesores en formaciónraramente implica el completo abandono de las viejas ideas enfavor de las nuevas, sino que más bien son adquisiciones yretenciones parciales (Gunstone y Northfield, 1994). Porlán etal., (1996) proponen un marco evolutivo para la formación delprofesorado, organizado en torno a problemas relevantes de lapráctica de la enseñanza de las ciencias (Azcárate, Martín yPorlán, 1998), partiendo de los modelos didácticostradicionales, pasando por niveles intermedios en que dominanlas tendencias espontaneistas y tecnológicas, y teniendo comonivel de referencia los modelos alternativos más innovadores(Porlán y Rivero, 1998).

Un aspecto que podíamos asociar con el cambiometodológico (Furió, 1994) es la consistencia entre losprincipios pedagógicos que se expresan en los programas deformación y la conducta docente de los formadores deprofesores (Gunstone et al., 1993). Si los profesores enformación toman como referencia, positiva o negativa, para laenseñanza de las ciencias, a los profesores que han tenido a lolargo de su etapa escolar, es fundamental que la metodologíautilizada durante la formación inicial por los formadores deprofesores sea consistente con los modelos teóricos quepropugnan. En caso contrario, los estudiantes para profesoresaprenderán más de lo que ven hacer en clase, que de lo que seles dice que hay que hacer (Tobin et al., 1994). De la mismaforma que el cambio conceptual de los estudiantes se vedificultado si no va unido a cambios ontológicos ymetodológicos (Duschl y Gitomer, 1991), el cambio de losprofesores no sería posible si no va acompañado de cambiosmetodológicos y actitudinales (Gil, 1993a).

Un aspecto resaltado en varias investigaciones (Kruger etal., 1992, Shulman, 1993) es el diseño de nuevos materiales y

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recursos de enseñanza durante el programa de formación, yaque se constata que el éxito de las estrategias de cambioconceptual está muy relacionado con el diseño y uso demateriales instruccionales especial-mente adaptados para ello,pues los textos y materiales tradicionales no proporcionanoportunidades para desarrollar estas estrategias.

Sin embargo ya hemos señalado que aunque el profesor enformación haya reflexionado sobre sus concepciones einiciado un desarrollo de las mismas, no está garantizado ni elcambio conceptual ni su transferencia al aula como conductadocente. Un profesor de ciencias puede tener determinadasconcepciones y sin embargo no realizar una práctica de aulaconsistente con sus creencias, porque le falten esquemasprácticos de acción en el aula (Gess-Newsome y Lederman,1993; Mellado, 1996; Tobin, 1993). En consecuencia esnecesario que el profesor en formación pueda reconstruir suspropias teorías personales sobre la enseñanza y el aprendizajeen contextos específicos de enseñanza, y que simultáneamentepueda construir más conocimiento procedimental y másesquemas prácticos de acción en el aula (Sanders et al., 1993).En este proceso, en el que el profesor en formación vaadquiriendo la que hemos denominado componente dinámica,las prácticas de enseñanza juegan un papel esencial.

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2.3. Las prácticas de enseñanza.

Desde la didáctica general las prácticas de enseñanza que realizan losprofesores en formación en los Centros de Primaria y Secundaria han sidouno de los temas más ampliamente tratados y una de las prioridades de lainvestigación educativa. En España la preocupación e insatisfacción por lasprácticas del profesorado en formación, se ha manifestado en los numerosostrabajos realizados sobre el tema, en los planes de prácticas elaborados porlos Centros Universitarios y en los congresos, jornadas y seminarios en losque ha sido una constante en los últimos años (Montero et al., 1994;Zabalza, 1990). Las prácticas no pueden considerarse como un fenómenoaislado sino que participan de los planteamientos y fundamentos generalesreferidos a la formación del profesado. Plantearnos el tipo de prácticas estarácondicionado por múltiples factores, entre ellos el paradigma de profesorque se adopte (Zeichner, 1983) y la concepción que se tenga respecto delcurrículo y de la relación teoría-práctica dentro del mismo (Montero, 1987).

La reflexión en y sobre la práctica de la enseñanza (Blázquez, 1989;Schön, 1983) permite al profesor en formación analizar su conducta enclase, contrastarla con sus conocimientos y concepciones previos, y con laconducta docente de profesores expertos y de sus propios compañeros, y, enun proceso de retroacción continuo, redefinir sus conocimientos,concepciones y estrategias de enseñanza y volverlos a poner en práctica.

Este complejo proceso en el que se desarrolla la componente dinámica delconocimiento profesional requiere unas mínimas condiciones organizativasde las prácticas en los centros universitarios en que se forman los profesores.En primer lugar las prácticas no pueden ser finalistas, propias de paradigmascaracterizados por la separación y supeditación de la práctica a la teoría, sinosecuénciales a lo largo de los estudios (Hacker, 1988) e interconectadas conel conocimiento académico. Un segundo aspecto es que no se puede dejaren exclusiva la responsabilidad de la práctica a lo que en el currículo deformación de profesores constituyen las Prácticas de Enseñanza, sino quehay que aprovechar el resto de las asignaturas para que contribuyan con las

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prácticas al proceso de aprender a enseñar (Marcelo, 1994). Las asignaturasde didáctica de las ciencias, concebidas en íntima conexión con las prácticasdocentes, deberían ser el núcleo integrador de los distintos aspectos de laformación docente en el proceso de aprender a enseñar ciencias (Furióet al.,1992).

Las investigaciones sobre las prácticas de enseñanza, desde la didáctica delas ciencias, nos aportan numerosos resultados que hay que considerar en elproceso de aprender a enseñar ciencias (Mellado, 1998d):

- La necesidad de que haya varios períodos de prácticas, ya que laformación es un proceso lento y continuo, y en un sólo periodo de prácticasno se consolidan los cambios. En el primer periodo el profesor en formaciónadopta el rol de alumno y pasa por una fase de descontrol, como reaccióndurante el segundo periodo aumentan las conductas autoritarias de controldel aula, y en el tercer periodo es cuando se produce mayor reflexión yaumento de las actividades de enseñanza de las ciencias. Además, si en unperiodo se produce el análisis de la conducta en el aula y su comparacióncon las concepciones previas, es necesaria otra fase en la que, después deuna nueva preparación, se pongan en práctica las nuevas estrategias y seevalúen los progresos (Mellado, Ruiz y Blanco, 1997).

- La planificación y actuación de los profesores en formación durante lasprácticas es distinta que la que han mostrado en el centro universitario,incluso respecto a anteriores sesiones de microenseñanza (Lederman yGess-Newsome, 1991).

- Hay aspectos importantes como la secuencia de enseñanza para undeterminado contenido, que el profesor en formación organiza desde susprimeras prácticas, y que posteriormente son muy resistentes al cambio en suvida profesional (Gess-Newsome y Lederman, 1995).

- Hay que considerar los aspectos sociales en el proceso de aprender aenseñar, por ello se destaca la necesidad de la interacción social con loscompañeros y con los demás profesores y la reflexión en grupo, además dela personal. Las prácticas cooperativas - más de un profesor en formación enel aula- aumentan el concepto de la propia eficacia de los profesores de

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ciencias en formación (Cannon y Scharmann, 1996).- El profesor en formación va definiendo su estilo personal al enseñar

ciencias cuando consigue reflexionar sobre los aspectos globales de supráctica de aula al enseñar contenidos concretos (Clarke, 1994). El análisisde suspropias metáforas, y de otras introducidas en los cursos de formación,se ha mostrado como una poderosa herramienta para ayudar al profesor enformación a analizar los aspectos globales de su práctica y a definir ycambiar su propio rol como profesor.

- La relevancia para su propia práctica y la utilidad de las nuevasestrategias para el progreso de los alumnos es un factor que contribuye alcambio didáctico del profesor en formación, por lo que también se analizandurante las prácticas las ideas de los alumnos y los progresos que hacen en elaprendizaje (Ebenezer y Hay, 1995).

- Durante las prácticas los profesores en formación: a) suelen encontrarseen situaciones conflictivas de disciplina y de control, b) tienen tensionesentre sus teorías personales, sus conocimientos académicos y la práctica dela enseñanza, y c) se encuentran con obstáculos que les impiden o dificultanenseñar según su propio punto de vista - falta de tiempo, falta deequipamientos, las directrices curriculares, la presión de los demásprofesores, etc. - (Eiriksson, 1997). Estas circunstancias les pueden hacergenerar destrezas de supervivencia más que destrezas instruccionales, queles supongan hábitos negativos para su vida profesional.

- Es fundamental el apoyo que el profesor en formación reciba del tutoruniversitario, del tutor del centro y de sus propios compañeros. Los tutoresuniversitarios y los de los centros de prácticas tienen que formarseespecíficamente para ello, para que puedan articular e interpretar elconocimiento práctico (Sequeira et al., 1993) y ayudar a relacionarlo eintegrarlo con el conocimiento académico. El tutor del centro tiene quetrabajar entre la responsabilidad que tiene en el aprendizaje de sus alumnos yla libertad que debe dar a los profesores en prácticas para que éstosdesarrollen, reflexionen, evalúen y reconstruyan sus propias ideas sobre laenseñanza de las ciencias (Powell, 1994).

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- La colaboración entre los profesores universitarios de didáctica de lasciencias, los profesores tutores de los Colegios e Institutos, y los propioscompañeros de los profesores en formación, es un aspecto que contribuyedecisivamente al éxito de los programas de formación inicial (Ericksonet al.,1994). Para ello se programan seminarios conjuntos para coordinar loaprendido en el centro universitario y el centro de prácticas, que en algunoscasos incluyen también a especia-listas en contenidos (Shroyer, Wrigh yRamey-Gassert, 1996).

- Los estudios de caso, en texto y en video, combinados con las prácticasde enseñanza se están utilizando en numerosas investigaciones en laformación del profesorado de ciencias. Sin embargo, hay que resaltar que losestudios de caso no nos dan recetas sobre la enseñanza eficaz, como podíaesperarse en el paradigma proceso-producto, sino nuevas ideas sobreestrategias de enseñanza (Bell y Gilbert, 1994), así como elementos queayuden al profesor a reflexionar sobre sus propios conocimientos y creenciasy sobre su propia práctica.

Sabemos que los contextos de las escuelas y las característicasmotivacionales de los niños son muy diferentes (Martín-Díaz y Kempa,1991) y que no existe una única estrategia de enseñanza válida para todos.También los profesores en formación son muy diferentes unos de otros ycon este proceso no se pretende dar recetas a los profesores en formación,sino fomentar en ellos la reflexión, la capacidad de formación y desarrollo, yla confianza y motivación que les permita salir de la Universidad con unbagaje profesional mínimo que les ayude en su iniciación docente, aencontrar su propio estilo personal (Abell y Roth, 1994) y a tener lacapacidad crítica para reaccionar ante diversos contextos (Lederman y Gess-Newsome, 1991).

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2.4. Un modelo para aprender a enseñar ciencias experimentalesdurante las Prácticas de Enseñanza en la formación inicial delprofesorado de primaria.

En la Facultad de Educación de la Universidad de Extremadura estamosiniciando el desarrollo de un modelo de Prácticas de Enseñanza para laformación inicial de maestros, basado en el marco de formación delprofesorado anteriormente expuesto (Mellado, Ruiz y Blanco, 1997;Mellado, Blanco y Ruiz, 1998).

El paradigma de profesor adoptado en la Facultad de Educación deBadajoz para los profesores de primaria es el del profesor reflexivo (Melladoy González, 1992). El modelo de prácticas está basado en la colaboraciónentre la Facultad y los Colegios de Primaria, integra en el currículo la teoría yla práctica y fomenta la reflexión en los profesores en formación. El Plan dePrácticas estaba inicialmente estructurado en tres períodos, uno en cada añode la carrera universitaria, lo que permitía una primera toma de contacto conlos centros y las aulas en primer curso (dos semanas), unas prácticas con untratamiento de los problemas generales en segundo (cinco semanas), y unasprácticas con mayor responsabilidad y especialización en tercer curso (cincosemanas). Actualmente el Plan de Prácticas se ha modificado y se hanagrupado en dos períodos en segundo y tercer curso.

En la Facultad de Educación de Badajoz existe una Comisión dePrácticas integrada por una representación de los supervisores universitarios,los tutores de los Colegios de Primaria y los estudiantes para profesores,encargada de la planificación, seguimiento de las prácticas. Los estudiantesde Magisterio tienen asignados tutores en los centros de primaria y tutoresuniversitarios. Los tutores universitarios son los encargados de impartir unprograma sobre las prácticas antes de las mismas y de coordinar losseminarios realizados semanalmente durante los períodos de prácticas.

El programa de formación que proponemos consta de seis fases (figura 9),y a lo largo de las mismas el profesor de didáctica de las ciencias vaintroduciendo los distintos tópicos de la asignatura aplicados al caso personal

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del profesor en formación en el contexto de sus prácticas de enseñanza.

PRACTICAS-I

PRACTICAS-II

FASE-I: Reflexión previa sobre lasconcepciones sobre la ciencia y su E/A

FASE-II: Grabación clases deConocimiento del Medio Natural

FASE-III: Análisis Conducta docente ycomparación con concepciones previas

FASE-IV: Contraste conducta docenteestudiantes de Magisterio/maestrosexpertos al enseñar C. del Medio Natural

FASE-VI: Análisis evolución docente delos estudiantes de Magisterio y nuevaspropuestas curriculares

FASE-V: Grabación clases deConocimiento del Medio Natural

ASIGNATURAS DE DIDACTICA DELAS CIENCIAS EXPERIMENTALESPRACTICUM

Figura 9. Fases del programa de formación para desarrollar lacomponente dinámica

Fase I: La primera fase es la reflexión y el análisis por losmaestros en formación de sus concepciones previas sobre laciencia, sobre la enseñanza y aprendizaje de las mismas y desu propio rol como profesor de ciencias. Esta fase se realizaríaen primer o segundo curso antes del periodo de prácticas desegundo curso.

Fase II: Observación y grabación durante las prácticas desegundo curso de alguna lección de Conocimiento del Medio

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Natural. En todo el proceso resulta esencial la colaboraciónentre el profesor de didáctica de las ciencias, el tutoruniversitario y el profesor tutor de primaria.

Fase III: Análisis posterior individual y en grupo de lagrabación realizada, reflexionando sobre la práctica de laenseñanza, comparando la conducta docente con lasconcepciones previas y con otras grabaciones de profesores deprimaria en formación en un proceso de retroacción.

Fase IV: Comparación de las clases de los profesores deprimaria en formación con las de profesores expertos. Elcontraste entre los profesores en formación y los expertos enla enseñanza de los temas más relevantes de ciencias encontextos concretos es un aspecto esencial para que losprofesores de ciencias puedan desarrollar su propiacomponente dinámica.

En estas fases puede fomentarse el razonamiento prácticodel profesor en formación planteando casos de situacionesproblemáticas reales de clase de ciencias sin una soluciónpredeterminada, para que el profesor las analice y resuelva, yposteriormente compare con las soluciones adoptados en elaula por otros profesores en los estudios de caso disponibles.

Fase V: Observación y grabación durante las prácticas detercero de alguna lección de ciencias del currículo de primaria.

Fase VI: Análisis posterior individual y colectivo de laslecciones grabadas que permita realizar un seguimiento de losprogresos que se realizan y de la evolución que ha tenido elestudiante de Magisterio al enseñar ciencias. En esta fase elprofesor de primaria en formación puede reflexionar y revisarsus progresos en un proceso de retro-acción. Finalmenterealización individual y en grupo de nuevas propuestascurriculares. A lo largo del programa el profesor de primariapuede ir adquiriendo su cartera pedagógica personal con casos

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y situaciones de enseñanza y aprendizaje de las ciencias queles pueden ser muy útil en su futuro profesional.

Este proceso se facilitaría notablemente si las asignaturas dedidáctica de las ciencias experimentales se impartiesen ensegundo y tercer curso de la Diplomatura, y no en primero ysegundo como ocurre actualmente. No obstante el procesopuede llevarse a cabo, parcialmente para algunos alumnos,aprovechando las asignaturas optativas y de libre elección detercer curso o la propia tutoría de Prácticas de Enseñanza.

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PARTE III:METODOLOGÍA

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3.1. La naturaleza de los datos.

Hasta la década de los sesenta los paradigmas dominantes eninvestigación educativa eran los denominados proceso-producto, racionalista, o de racionalidad técnica y lasmetodologías asociadas a ellos eran de tipo positivista,principalmente de tipo experimental y estadístico, y con laatención dirigida a los datos cuantitativos. Estas corrientesbuscaban verdades universales, predictivas y objetivas.

La aparición de paradigmas como el etnográfico (Woods,1987; Goetz y Lecompte, 1988), naturalista (Guba, 1983) odel pensamiento del profesor (Marcelo, 1987) se alejan delpositivismo y tienen premisas metodológicas distintas ymétodos de investigación más cualitativos. Los casosestudiados son más una guía que nos dan datos en contextosconcretos que predictores generalizables.

Estas metodologías de investigación educativa denominadasetnográficas, naturalistas, cualitativas han sido plenamentedesarrolladas y validadas y lejos queda ya la queja de Gubasobre la actitud despreciativa de algunas autoridadesacadémicas hacia la investigación naturalista:

"Los tribunales de tesis, dudosos ya sobre la legitimidad dela investigación naturalista, probablemente rechazarán unatesis naturalista porque no desean arriesgar su status, dereconocidos críticos de investigación. En todas las instanciasel planteamiento naturalista será barrido con el calificativo de'investigación inconsistente'." (Guba, 1983, p. 164).

En la investigación naturalista, etnográfica o interpretativa,es habitual utilizar métodos cualitativos y los datos no sonnuméricos susceptibles de seguir un tratamiento estadístico,

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sino más bien palabras, descripciones, mapas cognitivos, etc.que requieren un tratamiento de naturaleza distinta.

En el cuadro siguiente, elaborado por Guba (1983), secomparan los aspectos básicos de los paradigmas naturalista yracionalista.

NATURALISTA RACIONALISTA

Naturaleza de la realidad Múltiple e interrelacionadaUnica y fragmentableen partes independientes

RelaciónInvestigador-Objeto Influencia recíproca Independientes

Los enunciados legales El contexto no permitegeneralizar

Son posibles lasgeneralizaciones

Métodos Cualitativos Cuantitativos

Criterios de calidad Relevancia Rigor

Fuentes de la teoría Los datos en sí mismos Hipotético-deductivoHipótesis previas

Tipos de conocimientosutilizados

Proposicional y tácito Proposicional

Instrumentos Frecuentemente elpropio investigador

Ajenos al investigador(más "objetivos")

Diseño Abierto Preestructurado

Escenario Naturaleza (real) Laboratorio (ideal)

Figura 10. Comparación entre los paradigmas naturalistas y racionalistas(Guba, 1983).

En todo caso, es necesario especificar la selección de losparticipantes en la investigación, las técnicas de recogida dedatos y los procedimientos de análisis para que lainvestigación tenga fiabilidad y pueda validarse.

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La fiabilidad de una investigación está relacionada con lareplicabilidad de los resultados. La fiabilidad externa indica siun investigador independiente en el mismo escenario obtendríasimilares resultados. La fiabilidad interna se refiere a si unsegundo investigador, a partir de los constructos elaborados enla investigación, ajustaría a ellos sus datos como en lainvestigación original (Goetz y Lecompte, 1988). En cambiola validez de una investigación está relacionada con laexactitud. La validez externa indica el grado en que losresultados son comparables si se aplican a otros grupos. Lavalidez interna indica la autenticidad de la investigación(Goetz y Lecompte, 1988).

Durante unos años ha existido una fuerte polémica entre dostradiciones de investigación en educación que de una manerareduccionista podríamos decir que enfrentaba a los métodoscuantitativos y a los cualitativos. Hoy esta dicotomía estásuperada para la mayoría de los autores (Estebaranz, 1992), ya menudo se emplea una combinación de métodos variados(Marcelo, 1992). Fenstermacher (1989) supedita lametodología al beneficio práctico de la investigación ydefiende el pluralismo metodológico.

También Liston y Zeichner (1993) abogan porque lametodología utilizada esté determinada por los problemasplanteados en la investigación:

"Por regla general, sostenemos que no existe una metodología deinvestigación ni marco conceptual general que goce de algún tipo decategoría privilegiada. Tanto los enfoques estructural, estadístico yexplicativo como los más interpretativos, hermenéuticos e históricosconstituyen vías adecuadas de investigación. Es posible que las cuestionesplanteadas y los problemas formulados desempeñen un papel importante ala hora de determinar la metodología adecuada." (Liston y Zeichner, 1993,p.158).

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Aunque la observación participante es el método más puro en etnografía,la observación no participante es mucho más común en la investigacióneducativa. En la observación no participante, el investigador observa losfenómenos sin interferir en el desarrollo de los mismos. Sin embargo,aunque el investigador no intervenga es muy difícil no ejercer una ciertainfluencia en la situación observada. La propia presencia del investigador ode los instrumentos de grabación en las aulas condicionan en parte laactuación de los profesores y de los alumnos observados.

Algunos investigadores realizan un análisis cuantitativo de lasobservaciones, tal es el caso de Stodolsky (1991) que realiza observacionesde clase de profesores de Primaria de matemáticas y sociales. Para ellodivide las sesiones en segmentos de tiempo y cuantifica en cada uno de elloslas actividades instruccionales del profesor, las actividades de aprendizaje delos alumnos, el ritmo, los materiales empleados, etc.

Roberts y Chastko (1990) utilizan la observación de clase como uninstrumento para fomentar la reflexión de profesores de ciencias deSecundaria en formación durante sus Prácticas de Enseñanza en 7º grado.Las sesiones son grabadas en vídeo y transcritas en dos columnas, en laprimera la transcripción de la clase tal cual y en la segunda los comentariosreflexivos del profesor en formación sobre su propia actuación.

Abell y Pizzini (1992) analizan en un programa de formación en serviciode profesores de ciencias de Secundaria con experiencia las grabaciones envídeo de las propias lecciones. Su objetivo es mejorar el conocimientodidáctico del contenido de estos profesores. Para ello codifican las leccionesy analizan la estructura de las lecciones y las conductas docentes de losprofesores.

Otros muchos trabajos con profesores de ciencias utilizan la observaciónde clase sobre todo combinándolas con las entrevistas.

3.2. Los estudios de caso.

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Dentro de la investigación educativa, los "estudios de caso" estáncobrando una especial importancia en la investigación sobre la formacióndel profesorado.

Un caso "es el examen de un ejemplo en acción" (Walker, 1983, p. 45).Marcelo y Parrilla (1991) sintetizan en los siguientes rasgos lascaracterísticas de los estudios de caso:

a) Totalidad. Deben reflejar en una unidad todos los elementos quecomponen la realidad del caso.

b) Particularidad. Reflejan el detalle y la idiosincrasia del caso y ofrecenuna imagen única de la situación.

c) Realidad. No sólo informan de la realidad sino que forman parte deella.

d) Participación. El investigador se convierte en participante y los sujetosparticipantes lo son también de la investigación.

e) Negociación. Se negocian los roles de cada uno, el uso de lainformación, los significados, etc.

f) Confidencialidad. El anonimato es garantía de veracidad.g) Accesibilidad. La información obtenida del estudio de caso debe ser

accesible a audiencias no especializadas.Los estudios de caso no son generalizables, pero tienen la ventaja de que

al estar más próximos a la realidad conectan la teoría y la práctica, y susdatos pueden transferirse para múltiples propósitos.

En los estudios de caso es necesario cuidar la exactitud en la forma derepresentar los hechos por la propia validez interna del estudio, así como lafiabilidad y consistencia de los datos:

"la fiabilidad se asegura a través del uso de procedimientos claros yexplícitos que permitan a cualquier persona intentar una réplica del caso 'através de los datos' que éste ha dejado tras de sí. Por eso, los estudios de caso,se suelen acompañar de amplias y detalladas bases de datos que posibilitenla vuelta al caso a través de los datos, y la réplica del estudio a través de esteprocedimiento." (Marcelo y Parrilla, 1991).

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Los estudios de caso de profesores expertos o principiantesson una herramienta importantísima para el desarrollo delconocimiento didáctico del contenido de los profesores enformación (Shulman, 1993).

En la formación inicial del profesorado de cienciasexperimentales se utilizan estudios de caso de profesores deciencias del mismo nivel educativo, en distintas etapas de sudesarrollo profesional:

- Estudios de caso grabados en vídeo de los propiosprofesores en formación para que reflexionen y analicen suconducta docente en el aula al enseñar ciencias y la comparencon sus concepciones previas y con los conocimientosacadémicos adquiridos.

- Estudios de caso de otros profesores en formación y deprofesores principiantes para comparar problemas y solucionesen distintos contextos, potenciar el aprendizaje cooperativo ypara facilitar la socialización de los futuros profesores (Abelly Roth, 1994).

- Estudios de caso de profesores de ciencias consideradosexcelentes, para que a partir de ellos los profesores enformación pueden reflexionar sobre las actividades de clase, elritmo y la secuencia de la misma, los ejemplos y analogíasutilizados, el diagnóstico y la intervención en las dificultadesde aprendizaje de los alumnos, la evaluación, etc. Lasexperiencias ejemplares de enseñanza de otros profesores, lespueden inducir a construir nuevas imágenes y metáforas de símismos, a mejorar las actitudes y las creencias en su propiaeficacia, y a aumentar su motivación y confianza (Huinker yMadison, 1997).

Una dificultad es la escasez de estudios de caso,especialmente de profesores considerados excelentes, “lo cual

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condena a cada gene-ración de profesores de ciencias aredescubrir el conocimiento de sus predecesores a través de laexperiencia, en vez de construir el conocimiento sobre el éxitode los anteriores profesores de ciencias." (Anderson, 1989, p.9). Si la investigación no recoge las experiencias de estosprofesores para que sean una referencia para los que empiezanen la profesión estaremos perdiendo una de las fuentes másimportantes de conocimiento profesional.

Los estudios de caso pueden también fomentar elrazonamiento práctico del profesor en formación planteandocasos de situaciones problemáticas reales de clase de cienciassin una solución predeterminada, para que el profesor lasanalice y resuelva, y posteriormente compare con lassoluciones adoptados en el aula por otros profesores en losestudios de caso disponibles. Hay que tener en cuenta quecuando inicialmente los profesores en formación utilizan losvídeos de otros profesores para determinar sus propias teoríaspersonales, a menudo se dejan llevar por juicios de valor queno tienen fundamento en lo observado sino más bien en supropia experiencia como escolares o en lo que ellosconsideran otras fuentes de autoridad para el conocimiento.Otra fuente inicial de inconsistencia es que los profesores enformación observan los videos combinando tres puntos devista distintos sobre sí mismos, que van evolucionando en lassucesivas fases de prácticas: como alumnos que aprendenciencias, como alumnos de didáctica de las ciencias, y comoprofesores de ciencias (Abell et al., 1998).

3.3 El vídeo en la formación del profesorado de cienciasexperimentales.

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El vídeo en nuestros días se ha convertido en un importanterecurso en el proceso educativo. Ello ha sido posible comoconsecuencia de la gran capacidad comunicativa que puedelograrse con este medio. A través del vídeo pueden fácilmentecombinarse imágenes, sonidos y textos escritos, lográndoseuna gran versatilidad de mensajes. Ello posibilita adecuarfácilmente un mensaje a un objetivo concebido. Este últimoaspecto puede perfeccionarse, utilizando las posibilidadesinteractivas que permite el ordenador en coordinación con elvídeo, con lo cual se potencia la acción de este recurso. A todoesto hay que añadir la facilidad de manipulación y elabaratamiento de los medios para su utilización práctica.

El vídeo es un perfecto auxiliar del profesor unido a otrosrecursos audiovisuales que pueden utilizarse simultáneamenteen el aula. Desde nuestro punto de vista, es un adecuadomedio de comunicación entre el profesor y los alumnos, si losobjetivos que trata el vídeo se adaptan a los fines que seplantean en el aula. Su grado de adecuación decreceráconforme los objetivos marcados en el vídeo se desacoplen alos marcados por el profesor en el aula. En estascircunstancias, se convierte en un mero material de apoyo demucha menor transcendencia. Este último aspecto, es la causade que en la mayoría de los casos, el vídeo se proyecte ajeno ala dinámica que requiere un tema determinado e incluso se ledesvincule en el tiempo de los objetivos marcados de formaprioritaria. Es fácil apreciar en los centros de enseñanza laproyección de videos, una vez terminada una unidad didáctica,como elemento para reforzar indirectamente determinadosobjetivos. En estos casos, no habrá actuado como un medioque acompaña de forma continua al proceso educativo eintegrado en la propia dinámica de la clase y sí como unelemento accesorio. Este problema surge porque la mayor

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parte de los videos que se utilizan son videos comerciales,donde el autor lo gestó de acuerdo con unos objetivosdifícilmente coincidentes con los proyectados por un profesoren su clase. Por ello, su utilización se convierte en estos casosen mera anécdota y su proyección no se circunscribe a lapropia dinámica de la clase.

Las transparencias, por ejemplo, son un recurso que elprofesor utiliza normalmente, como elemento visual acopladoa la dinámica de su clase, ya que son realizadas por el propioprofesor de una forma artesanal, donde su mensaje seacomoda en alto grado a los objetivos marcados y el ajuste lorealiza el propio gestor de la clase.

Convertir el vídeo en un elemento artesano de fácil realización paraacoplarse a la dinámica de una clase es uno de nuestros objetivos y en estelogro ocupa un lugar prioritario el dominio de las nuevas tecnologías paralograr una fácil y amplia versatilidad de mensajes.

Otra de las utilidades del video está en la microenseñanzacomo un recurso instruccional para la formación delprofesorado (Villar, 1992). La microenseñanza ha sidoutilizada por Roberts y Chastko (1990) en la formación inicialde profesores de ciencias de secundaria. Cada profesor preparay enseña una lección de ciencias a tres de sus compañerosdurante cinco minutos. Las lecciones son grabadas, transcritasy analizadas por el grupo. La microenseñanza sirve depreparación a estos profesores para analizar la grabación deuna clase durante sus Prácticas de Enseñanza. No obstante,Lederman y Gess-Newsome (1991) señalan que elcomportamiento que tienen en la microenseñanza losprofesores en formación es diferente que el que tienenposteriormente en la realización de las Prácticas deEnseñanza.

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Nuestro trabajo de investigación se centra en el proceso deaprender a enseñar ciencias experimentales en la formacióninicial del profesorado. En nuestro marco teórico no sepretenden obtener objetivos basados, en sí mismos, en lautilización combinada del vídeo y del ordenador, sino en lautilización de un recurso que acoplado de forma integrada yalternante a la acción del formador pueda ayudar al profesoren formación en el proceso de aprender a enseñar ciencias.

Los videos en este marco tendrán un doble objetivo: por unlado, servirán de material de análisis para abordar laresolución de un problema de investigación sobre la enseñanzay aprendizaje de las ciencias; por otro, una vez que hemosllegado a determinadas conclusiones y una vez analizados losmateriales utilizados en la investigación, servirán de base parala edición de vídeos que analicen las secuencias del proceso.Este material puede servir, con los retoques de ediciónnecesarios, para elaborar distintos casos sobre situaciones deenseñanza/aprendizaje de las ciencias, que posteriormentepodremos utilizar como recurso en la formación inicial delprofesorado de ciencias experimentales.

Con un mismo tipo de imágenes, a través de la selección desecuencias determinadas y alternando mensajes adecuados pormedio de la combinación de imágenes, textos escritos,esquemas, gráficos, información oral, etc., podrán editarsevideos diferentes acordes a un abanico de objetivosespecíficos, y cuyos mensajes finales sean distintos.

Estas posibilidades que ofrece el vídeo son idóneas para serutilizadas por el profesor en clase y poder solventar losdesajustes a los que nos referíamos anteriormente; es decir,dominar la técnica al objeto de que, con una facilidadsemejante a la realización de transparencias, podamos, de una

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forma artesanal, editar videos adecuados a los objetivos yparticularidades que nos propongamos en el aula.

Como ya hemos indicado, el profesor expresa suConocimiento Didáctico del Contenido en el desarrollo de laclase. A lo largo de ella muestra sus peculiaridades, ejemplos,esquemas, analogías y toda una serie de representaciones quepermiten a los alumnos comprender una materia determinada.Esta componente se desarrolla funda-mentalmente a través dela reflexión personal sobre la práctica de la enseñanza de lasciencias, y se diferencia de la componente académica, queaprenden los estudiantes de profesores en las distintasasignaturas de la carrera. La reflexión sobre casos ysituaciones de enseñanza/aprendizaje de las ciencias, grabadosen vídeo, del propio profesor en formación o de otrosprofesores con distinto grado de experiencia ayuda adesarrollar la componente dinámica del CDC. La componentedinámica de un profesor es personal e idiosincrásica, y tienegrandes dificultades de transmitirse a otros profesores en lasclases convencionales, por lo que la ayuda del vídeo puedeser, con las peculiaridades que mostramos, de una granutilidad para ser utilizado en el proceso de formación deprofesores.

A través de la edición de videos podemos, de una formaartesanal, combinar mensajes que muestren una faceta de larealidad del aula. Esta realidad puede ser un conjunto deprofesores expertos, explicando un concepto, la alternancia enlas intervenciones de profesores expertos, inexpertos y enformación, la conducta de los alumnos ante talesintervenciones, etc.; en suma, distintas situaciones que reflejenla componente dinámica que se desarrolla a través de laactividad profesional en el aula. El vídeo no mostrará, tan sólola marcha lineal del transcurso de unas clases, sino que

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intentará ir a una nueva dimensión, donde mezclandomensajes, incluso de distintas clases, distintos profesores,distintas situaciones, etc., refleje un proceso, adaptado a losobjetivos diseñados, para que a través de un procesoformativo podamos enseñar a los profesores en formaciónfacetas de la componente dinámica.

El esquema de la figura 11 muestra una visión global denuestro marco de investigación en relación con el vídeo,considerando todos los aspectos que hemos ido señalandoanteriormente. En la parte superior del esquema, en unaprimera fase, pretendemos guiar los pasos seguidos en elproceso de investigación. En la inferior, en una segunda fase,esquematiza un camino mas relacionado con el desarrollo derecursos, es decir la elaboración de vídeos, fundados en losresultados de investigación, que puedan servir a profesores enformación para obtener concepciones acerca de la componentedinámica del CDC, y por ello les ayuden a aprender a enseñar.

La primera fase del esquema se corresponde con un proceso deinvestigación educativa con el que pretendemos llegar a una serie deconclusiones ante un problema o una serie de problemas de investigación,relativos a la componente dinámica del CDC que abordamos yrelacionamos a través del marco teórico general. Las conclusiones delestudio, a las que llegamos después de analizar los problemas deinvestigación, pueden obtenerse a través de la observación y análisis de lascintas de vídeo o de otras técnicas de investigación que podamos aplicar anuestro estudio. En este apartado nos centramos en la elaboración de cintasde vídeo para el análisis de los problemas de investigación ya que es, elvídeo en la enseñanza de las ciencias nuestro actual objetivo, dejando paraotras partes de este trabajo la descripción de otras técnicas de investigación.

Este proceso requiere una serie de pasos, el primero de los cuales es laredacción de un guión de grabación de una determinada actuación en

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el aula, que contemple de forma pormenorizada, todo elproceso de captación de imágenes. Lo que nos exigirá elconocimiento del escenario donde va a tener lugar lagrabación: sonoridad, iluminación, disposición del aula,disposición del alumnado, zona de actuación del profesor,encerado, medios audiovisuales a utilizar, etc.

MARCO GENERAL

GUIÓN DEEDICIÓN - A

GUIÓN DEEDICIÓN - B

GUIÓN DEEDICIÓN - C

SECUENCIACIÓNTEMPORAL

EDICIÓNA

EDICIÓNB

EDICIÓNC

GUIÓN DEGRABACIÓN

GRABACIÓN

VISIONADO

OTRASTÉCNICAS

CONCLUSIONES DEL ESTUDIO

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Figura 11. Fases en la elaboración del video

También se considerarán los objetivos que hayamosformulado en el planteamiento general; según estos, podrávariar, por ejemplo, la disposición de las cámaras en el aula.El número de cámaras que se utilizarán es variable ydependerá igualmente de los objetivos que nos hayamospropuesto, sin embargo un hecho a considerar es que elambiente de la clase debe distorsionarse lo menos posible.Aunque las cámaras supongan un elemento de perturbaciónque se introduce en el aula, coincidimos con López-Arenas(1989) y Blanco (1991) en que no se altera sustancialmente laconducta del profesor o los alumnos. Nuestra experiencia en lagrabación de las clases, nos ha hecho ver, en contra de lo quese pueda pensar, que el ambiente dentro del aula sólo sedistorsiona en los primeros minutos de la actuación, dondetanto el profesor como los alumnos normalizan su actuaciónrápidamente. Normalmente se utilizan dos cámaras unadirigida al profesor y otra a los alumnos. No obstantedeterminadas circunstancias, tales como la observación devarios grupos de alumnos distribuidos en el aula, nos puedeexigir el colocar un mayor número de cámaras. Ritchie (1999)utiliza hasta cuatro cámaras en un mismo aula.

Posteriormente realizaremos el visionado de las cintas devídeo que nos llevará a determinadas conclusiones acordes alos objetivos planteados. A estas conclusiones y otrascomplementarias se llega, así mismo, a través de otras técnicasde recogida y análisis de datos descritas a lo largo del trabajo,como se indica en el esquema general. No descartamos laobtención de nuevos datos que no habían sido planteados yque pueden ser de mucha utilidad en la formación del

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profesorado.A continuación abordamos la segunda fase del esquema, en

el que nuestro fin es que queden reflejadas, a través de lasimágenes grabadas, las conclusiones del estudio queposteriormente utilizaremos en el proceso educativo. Nopretendemos cintas de larga duración, sino pequeños procesosde edición que enmarquen paquetes de objetivos, para queposteriormente de una forma dinámica, motivadora e integradapuedan utilizarse en el aula, tal como se utilizan otros medios,como la transparencia, aunque ésta no puede suplir paranuestros fines al vídeo. Largas ediciones no facilitan lainteractividad del profesor y el vídeo con los alumnos. Paraello, realizamos varios guiones de edición asociados a losobjetivos, en los que contemplaremos las imágenes aseleccionar, su secuenciación temporal, así como los mensajesorales y escritos que insertaremos para la edición final.

En el proceso siguiente de secuenciación temporalrealizamos el cronometrado de las cintas de vídeo quegrabamos en la primera fase. Con esta operación conseguimosdetallar cada grupo de imágenes conociendo el tiempo inicialy final de cada una de ellas y un breve comentario descriptivode la acción que transcurre en cada imagen. Al realizar, através del visionado, el cronometrado, es necesario quesincronicemos las cintas grabadas, con las distintas cámaras,para que la acción y el cronometrado vayan parejos en cadauna de ellas, y sepamos en cualquier momento qué imágenesse corresponden de las distintas cintas, dentro de una accióndeterminada.

Con esta operación y una vez definidas las distintasimágenes correspondientes a determinadas acciones ysiguiendo las conclusiones del estudio, realizaremos conposterioridad los guiones de edición. Acorde con estos guiones

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se digitalizan las pequeñas secuencias, que posteriormente seordenarán y se tratarán incluyendo los mensajes adecuados,que nos llevarán a las ediciones finales.

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3.4. Planteamiento del problema, selección departicipantes y procedimientos de recogida, análisis dedatos y de edición.

Desde hace más de una década hemos desarrollado una líneade investigación, dirigida a conocer las concepciones yconocimiento didáctico del contenido de profesores deciencias experimentales y matemáticas en diversos momentosde su formación y desarrollo profesional (Blanco, 1991;Mellado, 1995).

En este trabajo describimos y analizamos un aspectoconcreto de las investigaciones anteriores -la secuencia de laenseñanza de la energía por profesores con distinta formacióninicial- y, a partir de sus resultados, desarrollamos y editamosmateriales de enseñanza de estudios de caso de profesores,para aplicarlos en la formación del profesorado. El trabajoforma parte de una investigación más amplia (Mellado 1995)en la que analizamos las concepciones y la conducta docentede cuatro profesores al final de su etapa de formación inicialuniversitaria: dos de ellos maestros de la especialidad deCiencias y dos de ellos licenciados en Ciencias

A partir de la LOGSE, la Educación Infantil y Primaria esimpartida por Maestros, con las especialidadescorrespondientes, y la Educación Secundaria por licenciados otitulados equivalentes. Sin embargo los maestros especialistasdel Ciclo Superior de la EGB pudieron optar por seguirindefinidamente impartiendo el primer ciclo de la EducaciónSecundaria Obligatoria. La consecuencia, es que en el área deCiencias de la Naturaleza del primer ciclo de la EducaciónSecundaria Obligatoria confluyeron dos colectivos deprofesores con una formación inicial y tradiciones formativasy curriculares muy diferentes: Profesores de EGB

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Especialistas en Ciencias y licenciados en Cienciasprocedentes del BUP.

El Profesor de EGB especialista en Ciencias era ante todomaestro, con conocimientos generales en psicopedagogía, y enotras materias del currículo, y con una formación un poco máscentrada en ciencias experimentales y matemáticas y en lasdidácticas específicas correspondientes, pero abarcando todaslas materias básicas de su área: Matemáticas, Biología,Geología, Física y Química. Por otra parte, el Profesor deCiencias de BUP y COU era, y es, normalmente licenciado enuna materia concreta: Física, Biología, Química o Geología y,por efecto de la oposición, profesor de dos de ellas: Física yQuímica o Ciencias Naturales.

La formación didáctica para el profesorado de Secundaria,desde la Ley General de Educación, sólo contemplaba enciertos casos el Certificado de Aptitud Pedagógica, que no haconseguido generar en estos años una tradición organizativa yacadémica en la formación de este profesorado (Marcelo,1993). La LOGSE opta para la formación didáctica delprofesorado de secundaria por un curso de especialización depostgrado para los licenciados universitarios, pero este cursoapenas se ha puesto en marcha ya que está encontrando fuertesresistencias para su iniciación.

La pregunta de qué tipo de profesor se requiere para cadauno de los niveles educativos, tiene una especial pertinencia.En Infantil y Primaria existe una tradición de formación,mejorable en muchos aspectos, pero que es un punto departida para formar a los nuevos maestros que requiere laLOGSE. Pero, ¿qué ocurre con la Educación Secundaria, ydentro de ella la Secundaria Obligatoria?, un tramo en el quese amplía la obligatoriedad de la enseñanza hasta los dieciséis

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años, y para el que no existen modelos en el marco actual. Laspreguntas, que nos hacemos con Marcelo (1993: "¿Quémodelo de profesional de la enseñanza buscamos? ¿Cuales sonlos conocimientos, destrezas, actitudes, disposiciones que hade poseer un profesor de Enseñanza Secundaria?", no tienenuna fácil respuesta.

¿Tienen los actuales profesores de la ESO, concepciones,conocimientos y actitudes, sobre la ciencia, el currículo, y elaprendizaje y la enseñanza de la ciencia acordes con lasorientaciones de la LOGSE? ¿Qué relación e influencia tienenéstos en la práctica del aula? Las respuestas a estas preguntasnos darán datos importantes sobre los profesores de cienciasde Secundaria Obligatoria y podremos planificar mejor laformación inicial y permanente que debe tener esteprofesorado.

Participantes.Los dos profesores de EGB participantes pertenecen a la

última promoción de la especialidad de Ciencias de la Escuelade Magisterio de Badajoz (1990-93), ya que en el curso 1991-92 comenzaron en la Escuela de Magisterio de Badajoz lasnuevas especialidades del título de Maestro de acuerdo a laLOGSE.

La investigación se llevó a cabo durante el curso 1992-93,cuando realizaban tercer curso. El investigador no había sidoprofesor de la especialidad en los dos cursos anteriores y entercero fue supervisor de Prácticas de Enseñanza.

Al comienzo de las sesiones de preparación de las prácticasde tercer curso se realizaron unas sesiones de microenseñanzaque se grabaron en video y posteriormente fueron vistas ycomentadas por el grupo. Después de las sesiones demicroenseñanza hubo cinco estudiantes de Magisterio que

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decidieron participar en la investigación que finalmentequedaron reducidos a dos.

Otro aspecto que consideramos inicialmente para laselección de los participantes fue que tuviesen concepcionesdiferentes. Para ello los cinco estudiantes de Magisteriorealizaron el cuestionario INPECIP (Porlán, 1989; Porlán etal., 1997). Sin embargo posteriormente no utilizamos elcuestionario como criterio de selección porque los resultadosno nos parecían suficientemente discriminatorios.

Con la referencia del cuestionario y de la microenseñanza seela-boró un guión específico para la entrevista, que fuerealizada antes del mes de Prácticas en el Colegio de EGB. Laobservación de la lección "Energía y medio ambiente" serealizó al final de las prácticas en el curso que cada uno teníaasignado en el Colegio de EGB.

Los maestros en formación participantes, al ser de laespecialidad de Ciencias, habían cursado durante la carrera deforma obligatoria las asignaturas: Física y su Didáctica,Química y su Didáctica, Geología y su Didáctica y Biología ysu Didáctica, de cuatro horas semanales cada una; yMetodología de las Ciencias de dos horas semanales.

Uno de los cinco participantes iniciales no completó larecogida de datos. En otro de ellos quedó incompleta lagrabación de la lección en el aula por fallos técnicos. Por tantofueron tres los maestros en formación que completaron todo elproceso de recogida de datos. Posteriormente el volumen dedatos manejados nos llevó a completar el análisis sólo de dos,seleccionando a los dos maestros que nos parecía que teníanmás expresividad y podían aportar un mayor número de datos.Para mantener el anonimato a los dos profesores de EGBparticipantes los denominamos Ana y Julio.

Ana es una profesora de EGB en formación de la

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especialidad de Ciencias. Esta profesora es natural de unpueblo de Badajoz de unos 10.000 habitantes. Sus estudios deEGB y Bachillerato los realizó en el Colegio Público eInstituto de Bachillerato de su pueblo, respectivamente. LasPrácticas de Enseñanza de tercer curso las realizó en elColegio Público de su pueblo, en el área de Ciencias de laNaturaleza de 6º curso de EGB.

Julio es un profesor de EGB en formación de la especialidadde Ciencias. Este profesor vive en la ciudad de Badajoz donderealizó sus estudios de EGB y Bachillerato en un ColegioConcertado gestionado por una Orden Religiosa. Las Prácticasde Enseñanza de tercero las hizo en 8º de EGB de un ColegioFemenino Concertado de Badajoz gestionado por una OrdenReligiosa.

Los dos licenciados participantes terminaron la licenciaturaen Ciencias el curso 1991-92. La investigación se llevó a cabodurante el curso 1992-93 en el que ambos estaban realizandoel CAP en la Universidad de Extremadura. El investigador noconocía previamente a estos participantes, ya que no habíasido profesor de la Facultad de Ciencias, ni ese año eraprofesor del CAP.

El primer contacto entre el investigador y los licenciadosparticipantes tuvo lugar en Noviembre de 1992. En unintermedio de una de las sesiones del CAP, se le explicó a loslicenciados en Ciencias del CAP el objetivo de lainvestigación. Inicialmente manifestaron su interés enparticipar en la investigación siete licenciados.

Los siete realizaron una sesión de microenseñanza sobre untema de ciencias que cada uno eligió libremente. La sesión demicro-enseñanza fue grabada en video y posteriormentecomentada. Uno de los objetivos de la sesión demicroenseñanza era que los participantes tuviesen más

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elementos de juicio para decidir sobre su participación en lainvestigación.

Para seguir con la misma metodología que la realizada con los maestros,después de la sesión de microenseñanza los licenciados contestaron elcuestionario INPECIP de Porlán. Aunque, por la experiencia con losmaestros, ya habíamos descartado que el cuestionario pudiese servirnoscomo criterio de selección.

Con las referencias del cuestionario y de la sesión de micro-enseñanza seelaboró un guión específico de entrevista para cada uno de ellos, que fuerealizada antes de las Prácticas del CAP. La observación de la lección"Energía y medio ambiente" se realizó al final de las Prácticas del CAP.

Por diversas circunstancias no se completó la recogida de datos de cuatrode los licenciados. De los tres que se completó la documentación uno eslicenciado en Biología y dos licenciados en Físicas. Uno de los físicos sedescartó para la investigación ya que realizó sus prácticas en COU y lagrabación se hizo en una asignatura de BUP en la que no conocíapreviamente a los alumnos. Los dos licenciados que participaron hasta elfinal en la investigación fueron observados en el curso en el que realizaronsus Prácticas de Enseñanza de CAP. A estos dos licenciados en ciencias losdenominamos David y Miguel para mantener el anonimato.

David es natural de un pueblo próximo a Badajoz de más de 10.000habitantes. Sus estudios de EGB y BUP los realizó en el Colegio Público eInstituto de Bachillerato de su pueblo. La licenciatura de Físicas la cursó enla Universidad de Extremadura, terminándola en en curso 1991-1992.Durante el curso 1992-1993 realizó el CAP en el Instituto de Ciencias de laEducación de la Universidad de Extremadura. Las Prácticas del CAP lasrealizó en la asignatura de Física y Química de 2º de BUP en el Instituto desu pueblo.

Miguel comenzó a estudiar EGB en Cataluña y la terminó en Aranjuez,donde también realizó todo el bachillerato. Participó en un programa deintercambio e hizo en Noruega un curso preuniversitario equivalente alCOU español. La licenciatura de Biología la realizó en Madrid,

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terminándola el curso 1990-91. El curso 1992-93 realizó el CAP en elInstituto de Ciencias de la Educación de la Universidad de Extremadura.Durante el curso 1992-1993 y 1993-94 este licenciado ha tenido una beca deinvestigación en un centro de investigación biológica de Badajoz, noperteneciente a la Universidad de Extremadura.

Procedimientos de recogida y análisis de datos.

Los procedimientos de recogida de datos que hemos utilizado han sido elcuestionario, entrevistas semiestructuradas grabadas en audio, documentospersonales, observaciones de aula durante la realización de las prácticas deenseñanza grabadas en video, y entrevistas de estimulación del recuerdo. Noincluimos los diarios de prácticas, porque en investigaciones precedentes(Mellado y Bermejo, 1995) observamos que los diarios se centran encuestiones generales y no en problemas específicos de enseñanza yaprendizaje de las ciencias.

El análisis de los cuestionarios y entrevistas se realizó por medio de mapascognitivos, los cuales relacionan, de una forma parcialmente jerarquizada,unidades de información con un sentido más amplío que los conceptosutilizados en los mapas conceptuales (Mellado, 1995, 1996 y 1997). Larepresentación por medio de mapas cognitivos permite una visión global yno fragmentada de las concepciones.

Para la construcción de los mapas cognitivos de un profesor a partir delcuestionario clasificamos las respuestas a los items adscribiéndolas a unaorientación. A continuación en cada grupo de respuestas se enlazan lasfrases de los items de las más generales e inclusoras a las más particulares,formando un mapa cognitivo de creencias, realizado con una técnicaanáloga a la que utilizan Novak y Gowin (1988) para los conceptos.

Para la construcción del mapa a través de la entrevista, se codifica cadafrase que suponga una unidad de información, a continuación se clasificanpor categorías y posteriormente las unidades de información de cadacategoría o subcategoría se relacionan gráficamente en forma de mapa

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cognitivo. En la figura 12 se muestra el mapa cognitivo de Miguel sobre lasecuencia de enseñanza, elaborado a partir de sus respuestas a la entrevistainicial. La numeración corresponde a la codificación de las preguntas de laentrevista.

la secuencia deenseñanza debe comenzar

Descubrir lasideas intuitivasde los alumnos

Su procesode formación

Diálogos conlos alumnos

porque pueden

Serválidas

Enfocarel tema

Sugerir ideas

Debatir sobre las distintas ideas

Sea conse-cuente consus ideas

Despiertesu espíritu crítico

Expresesus ideas

Vea lavariedadde ideas

Comprendalas ideas delos demás

sinDecirle alniño que estáequivocado

109, 132

109

111

112 112 132

146.2151.2

146.1 y 150.1

153 152.1 152.1 149.3 y 159 152.1

y

Figura 12. Mapa cognitivo de Miguel, elaborado a partir de la entrevista

83

inicial.

La observación de clase, del tipo no participante, se realizóen los cursos en los que cada profesor estaba realizando lasprácticas de enseñanza: David en la asignatura de "Física yQuímica" de 2º de Bachillerato (niños/as de 15/16 años),Miguel en la asignatura de "Ciencias Naturales" de 1º deBachillerato (niños/as de 14/15 años), Ana en "Ciencias de laNaturaleza" de 6º de EGB (niños/as de 11/12 años), y Julio en"Ciencias de la Naturaleza" de 8º de EGB (niñas de 13/14años).

Cada lección fue grabada en video, posteriormente cadalección se transcribió, se codificaron las unidades deinformación y se analizó. En el análisis de la conducta en elaula también se tuvieron en cuenta los documentos personalesaportados por cada profesor en la planificación y en laenseñanza interactiva.

Consideramos el aula como un sistema complejo ymultimensional que puede analizarse desde distintosposicionamientos teóricos y con objetivos muy variados, en elque las relaciones de comunicación suponen una partesustancial de la propia dinámica del aula (Cañal, 1998).Existen dificultades para analizar la conducta docente en elaula, por la propia complejidad de la misma, y porque todavíano contamos con suficientes instrumentos y esquemas deanálisis de los distintos factores del aula. Actualmente se estánrealizando por distintos investigadores trabajos decategorización de algunas de las variables que intervienen enel aula, y que nos serán de enorme utilidad en un futuro. Enesta línea podemos citar los trabajos de García y Cañal (1995)y Cañal (1998) sobre las estrategias de enseñanza, o los de DeLonghi (1997) sobre el discurso en clase del profesor y losalumnos.

84

Finalmente, después de la lección, a cada participante se lerealizó una entrevista de estimulación del recuerdo grabada enaudio. En esta entrevista el profesor en formación participantejunto al investigador analizó su propia conducta docente en elaula. Finalmente cada participante revisó el informeprovisional final de su caso elaborado por el investigador y sediscutieron los resultados.

Elaboración del vídeo.

A continuación describimos más detalladamente el proceso de recogida yanálisis de datos de la observación de clase y de la elaboración del video:

a) Planificación de la grabación.En este proceso incluimos el análisis de la clase donde se realizará la

grabación (situación, puntos de luz, posición de las cámaras, etc), lapreparación del material y la elaboración de un guión o esquema degrabación.

b) Grabación de imágenes.Las clases se grabaron a los cuatro profesores utilizando dos cámaras de

vídeo, una situada al final de la clase permanentemente dirigida al profesor yotra situada en la cabecera de la clase y dirigida a los alumnos. Se utilizó unacámara Panasonic SVS modelo MSI y una cámara JVC, SVHS, modeloGYX1, con las cuales se recogió tanto imagen como sonido, también para lacaptación de otras imágenes complementarias de ambientación utilizadas enla edición, se utilizo una cámara digital JVC, GR-DVJ70.

c) Análisis de la observación de clase grabada en video.Por cada profesor se obtuvieron dos cintas de vídeo, que fueron

visionadas detenidamente, teniendo en cuenta la actuación del profesor y delos alumnos. Su análisis nos permitió llegar a una serie de conclusiones sobre

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como introducen los distintos profesores el concepto de energía,considerando a su vez la distinta procedencia en su formación inicial, y quefueron complementadas por medio de otras técnicas detalladas a lo largo deltrabajo.

Cada clase fue transcrita, codificando y numerando cada intervención delprofesor o de los alumnos. Para el análisis se estudian en primer lugar losdocumentos reales utilizados por el profesor en la planificación. Estosdocumentos nos dan una pauta de lo que el profesor pretende hacer en laclase. A continuación se observa la grabación comparándola con laplanificación para ver la secuencia global de la clase y determinar si existenepígrafes diferenciados en la estructura de la lección. Aunque la observaciónno es más que una representación de la realidad según unos fines y actúacomo una "lente" de la misma, es necesario en los estudios interpretativos irlo menos condicionado posible para intentar observar los fenómenos desdeel punto de vista de los actores (Marcelo y Parrilla, 1991).

El análisis propiamente dicho se hace simultáneamente leyendo latrascripción y viendo la grabación en video. El proceso que seguimos es elsiguiente:

- Impresión de la trascripción en la parte izquierda de cada hoja divididaen unidades de información con sentido independiente.

- En la parte derecha de cada hoja se hace un análisis gráfico secuencial decada unidad de información con símbolos diferentes para cada unidad segúnsea una pregunta, una respuesta o información del profesor, o una respuestade los alumnos. Por ejemplo, en la figura 13 se representa una secuencia, enun segmento de la clase de un profesor en formación de 1º de BUP en laasignatura de Ciencias Naturales

- El análisis general de la actuación de cada profesor incorpora lassecuencias gráficas anteriores más relevantes junto con los comentarios delinvestigador. Los textos íntegros de las transcripciones de las clases seincluyen en los Anexos.

86

- En el análisis de la conducta en el aula del profesor también incluimoslos dibujos y escritos que el profesor ha hecho en la pizarra durante la clase,intercalados en el momento en el que se han realizado con las secuenciasgráficas y comentarios correspondientes.

- Finalmente, el análisis de la clase incluye, en la secuencia en la que sehan producido, las opiniones más significativas del profesor sobre su propiaactuación, expresadas en la entrevista de estimulación del recuerdo.

¿Qué es laenergía?

La fuerza delos iones

Explicación

8

9

12,14

15

Miguel comienza preguntando a los alumnos quées la energía.

Los alumnos intervienen tres veces rela-cionando la energía con la fuerza.

Finalmente el profesor les dice que no hay una definiciónde energía sino que hay que comprender la energía por loque hace y no por lo que es: "yo he estado mirando definiciones y tampoco te dicenexactamente lo que es la energía. La energía la definencomo un fuerza o algo que es capaz de realizar un trabajo.¿Esta es la definición, no? O sea que tampoco te definenlo que es energía. No te dicen por ejemplo lo que seríauna mesa, que te dicen: una mesa es una tabla con cuatropatas. No te lo definen así. Definen la energía por lo quehace y no por lo que es. O sea que realmente no se sabemuy bien lo que es la energía." (A-Miguel-15).

Figura 13. Ejemplo del análisis de la observación de la clase de uno delos profesores en formación.

d) Guión de edición.Las conclusiones del trabajo nos conducen a la elaboración

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de un guión de edición para realizar un montaje en una cintaúnica de acuerdo con los objetivos de la edición, referidos eneste caso al comienzo de la enseñanza de la energía. Esteguión contemplaba la selección de imágenes, así como lainformación complementaria tanto oral como escrita quefigurará en el vídeo final.

e) Secuenciación temporal y selección de imágenes.Este minucioso trabajo, descrito en el apartado anterior,

terminó con la selección de las secuencias acotadas,considerando en primer lugar los objetivos propuestos en eltrabajo y en segundo lugar las calidades en imagen y sonido dela grabación. El proceso terminaba con la elección de unasecuencia por objetivo propuesto en el marco del guión. Lassecuencias estaban constituidas por las siguientes imágenes:1. Plano General del alumnado entrando en el aula y acomodándose en sus

pupitres. Esta imagen lleva sobreimpresionado el título del trabajo: <<Introducción del concepto de “Energía” por cuatro profesores al final de su etapa de formación universitaria >> 17 s2. Panorámica de alumnos en el aula 7 s3. Plano General alumnos universitarios saliendo y entrando de la Facultad de Ciencias

5 s4. Plano General alumnos universitarios saliendo y entrando de la Facultad de Educación 5 s5. Plano Medio de la maestra especialista en ciencias, Ana

6 s6. Plano General corto del maestro especialista en ciencias, Julio 6 s7. Plano Medio del licenciado en Físicas, David 6 s8. Plano Medio del licenciado en Biología, Miguel 6 s9. Plano General de Ana con sus alumnos 8 s10. Plano General de Julio con sus alumnos 8 s11. Plano General de David con sus alumnos 8 s12. Plano General de Miguel con sus alumnos 8 s

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13. Plano General de la clase de Ana, mostrando a Ana y la disposición de los alumnos 5 s14. Plano General de la clase de Julio, mostrando a Julio y la disposición de los alumnos 3

s15. Plano General de la clase de David, mostrando a David y la disposición de los alumnos 3

s16. Plano General de la clase de Miguel, mostrando a Miguel y la disposición de los alumnos 3

s17. Intervención de Ana con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía.18. Intervención de Julio con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía.19. Intervención de David con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía.20. Intervención de Miguel con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía.

Para la selección de estas secuencias se utilizó el siguientematerial:

- Dos magnetoscopios reproductor/grabador JVC,compuestos por los modelos BR-S611E y BR-S811E.

- Un videocassette recorder Panasonic NV-FSI.- Un controlador de edición JVC modelo RM-G10U.- Una mesa mezcladora y generadora de efectos Panasonic

modelo WJ-MX12.- Tres monitores JVC.

f) Edición.Una vez acotadas temporalmente las imágenes anteriormente

enumeradas se procedió a la edición y para ello se procedió ala digitalización de las secuencias enumeradas en el apartadoanterior, para lo cual se utilizó una estación de producción devídeo digital compuesta por:

89

- Un Ordenador Pentium II, 233, con 64 Mb de RAM y 9Gbde disco duro.

- Software para edición digital “Videomachine” DPRManager.

- Monitor de 17”.- Monitor JVC modelo TM-1700PN.- Introducción de los mensajes orales y escritos.- Los mensajes escritos se introdujeron utilizando el

programa Corell 8 así como la estación de producción devídeo digital.

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PARTE IV:ESTUDIOS DE CASO DE PROFESORES SOBRE LA

ENSEÑANZA DE LA ENERGÍA

92

En esta parte del trabajo aplicamos el marco de formacióndel profesorado propuesto anteriormente al tema de laenseñanza de la energía (Mellado, 1998e). Para ello partimosde la investigación realizada con los cuatro estudiantes paraprofesores con distinta formación inicial al final de su etapauniversitaria descritos en el apartado de participantes. Losdatos y registros obtenidos de estos estudios de caso nospermiten realizar un montaje audiovisual sobre la conductadocente de los cuatro profesores en formación, queposteriormente puede ser utilizado como material deenseñanza en la formación de futuros profesores de ciencias.

4.1. La enseñanza de la energía.

El tema de la energía ha sido ampliamente tratado en laliteratura de didáctica de las ciencias desde diversos enfoques(Hierrezuelo, 1986). Valera et al. (1993 y 1995) después dehacer una revisión de investigaciones sobre las ideasespontáneas de los alumnos sobre la energía, analizan las deestudiantes de secundaria madrileños, y concluyen que losestudiantes que podríamos englobar en la actual EducaciónSecundaria Obligatoria asocian la energía con: fuerza,movimiento, algo material, objetos animados y aparatos quefuncionan, vigor o esfuerzo físico, combustible y fuente deactividad.

Pero tener ideas alternativas sobre la energía o conceptosrelacionados no es exclusivo de los estudiantes y se handetectado ideas alternativas, en ocasiones coincidentes con lasde los estudiantes, en profesores en formación (Kruger,Palacio y Summers, 1992; Mellado et al., 1985; Trumper,1997) y en profesores con experiencia (Bacas, 1997), lo quedemuestra que las ideas alterna-tivas tienen una larga

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permanencia en el tiempo. Además la energía no sólo esimportante en el contexto de la física o de la química: Barak,Gorodetsky y Chipman (1997) han analizado a estudiantes yprofesores de biología de secundaria, e indican que laconcepción que éstos tienen de la energía tiene muchainfluencia en sus concepciones sobre la biología, existiendouna fuerte correlación entre las ideas alternativas sobre laenergía y las ideas vitalistas sobre la biología.

En la Educación Primaria en España se tratan distintos tiposde energía y sus transformaciones, dejando para la Secundaria(M.E.C., 1992) los conceptos de conservación y degradación.Sin embargo Varela et al. (1993 y 1995) señalan que losestudiantes de 12-16 años tienen dificultades para utilizar losconceptos de transferencia (Duit, 1984), conservación(Hierrezuelo y Molina, 1990; Koballa, 1989; López Gay,1987) y degradación de la energía. La enseñanza de la energíaha sido tratada en la literatura de didáctica de las cienciasdesde diversos enfoques.

El problema de cómo empezar la enseñanza de la energía esuna cuestión importante para el desarrollo del tema, y está enparte determinado por la orientación curricular que seestablece en cada caso. Koliopoulos y Ravanis (1998) analizanlos currículos de varios países y establecen tres modelos parala enseñanza de la energía:

El tradicional, en el que el concepto de energía se encuentradisperso en varias unidades temáticas con autonomíaconceptual en cada una de ellas. La energía se introducedefiniéndola a partir del trabajo mecánico. El currículo siguela lógica fundamentalmente de la física, sin análisisepistemológico, ni social ni de la psicología del aprendizaje.

El innovador, en el que la energía constituye un elementoorganizador del programa. Los elementos unificadores son los

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de transferencia, transformación, conservación y degradación,considerando también los aspectos sociales. La energía seintroduce como concepto básico no derivado, a través de susdistintas formas.

El constructivista, que tiene además en cuenta las ideas delos alumnos, los obstáculos cognitivos a superar, y laevolución progresiva desde modelos-germen pre-energéticoscualitativos a conceptos energéticos cuantitativos.

Prideaux (1995) considera que la enseñanza de la energía seha abordado básicamente desde dos perspectivas: a) lapsicológica, fundamentada en el constructivismo, y que partede las ideas de los estudiantes, y b) la académica física, que asu vez subdivide en dos: enseñanza de la energía a partir deltrabajo mecánico y a partir del principio de conservación. Esteautor mantiene una posición ecléptica entre los distintosenfoques y defiende que el profesorado debe conocer lasventajas e inconvenientes de las distintas perspectivas sobre laenseñanza de la energía, para después considerando todas lascuestiones globales y de contexto que se dan en las clases,tomar las decisiones pertinentes sobre el enfoque deenseñanza.

La energía, definida a partir del trabajo mecánico, es laforma habitual de iniciar el tema en los libros de texto(Michinel y D'Alessandro, 1993 y 1994; Trumper, 1991) y enlas aulas (Sevilla, 1986), y ha sido defendida por algunosautores (Warren, 1983) como la forma más apropiada, aunqueello obligue a esperar a que los estudiantes manejen conceptosabstractos.

"Si tomamos como indicador del tratamiento que mayoritariamente se da enlas aulas al tema de la energía, el contenido de los libros de texto en uso,podemos afirmar que responde básicamente al esquema: trabajo-potencia-energía-principio de conservación, todo ello sin ningún ejemplo extraño a la

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Mecánica y por supuesto diferenciado de otro tema que es el calor". (Sevilla,1986, p. 249).

La definición mecanicista de energía puede tambiénencontrarse en diccionarios de uso común. Como ejemplovalga el de la Real Academia Española (1985): "Energía es lacausa capaz de transformarse en trabajo mecánico".

Sin embargo, comenzar la enseñanza de la energía a partirde la definición de trabajo mecánico ha sido criticado tantodesde un punto puramente científico (Lehrman, 1973; López yLópez, 1983; Sexl, 1981), como desde un punto de vistadidáctico.

Feynman et el. (1971) señalan que no se puede comprenderla energía si no es a través de la comprensión de sus distintasformas:

"Hay un hecho, o si se prefiere una ley, que gobierna todos los fenómenosconocidos hasta la fecha. No se conoce excepción a esta ley - es exacta hastadonde sabemos -. La ley se llama de la conservación de la energía. Establece quehay cierta cantidad que llamamos energía, que no cambia en los múltiplescambios que ocurren en la naturaleza. (p. 4.1).

Es importante darse cuenta que en la física actual no sabemos lo que es laenergía. (p. 4.2).

Puede entenderse la conservación de la energía si tenemos la fórmula paratodas sus formas. (p. 4.3)"

López y López (1983) también rechazan comenzar laenseñanza de la energía a partir de la definición operacional detrabajo mecánico, ya que la energía no queda completamentedeterminada a partir del trabajo mecánico:

"La energía no es sólo capacidad para producir un trabajo sino para cedercalor, producir radiación, romper enlaces químicos, etc. Además, y desde unpunto de vista exclusivamente termodinámico, no toda la energía interna de unsistema puede transformarse íntegramente en trabajo." (López y López, 1983, p.

96

503).

Desde el punto de vista didáctico también se ha criticadocomenzar la enseñanza de la energía a partir de la definiciónde trabajo mecánico (Gómez et al., 1995; López y López,1983; Sevilla, 1986; Trumper, 1991; Varela et al., 1993; Vegay Agapito, 1978), porque restringe el concepto de energía alcampo de la mecánica, no proporciona una idea global de laenergía ni de sus transformaciones, conservación ydegradación, y tiene además mayores dificultades deaprendizaje para los alumnos:

"Este tratamiento ha demostrado no ser eficaz en el aspecto de proporcionaruna idea global de la energía ni de sus transferencias, transformaciones,conservación y degradación, sino más bien restringe el concepto de energía alcampo de la Mecánica, produce una identificación entre trabajo y energía, yademás no capacita a los estudiantes para aplicar el Principio de Conservaciónen situaciones variadas. Por otra parte, induce la idea de que el calor es algo queposeen los cuerpos, no diferenciando entre Energía interna y su transferencia.Tampoco resuelve el conflicto entre el Principio de Conservación y laDegradación de la Energía." (Varela et al., 1993, p. 28).

Los resultados de la investigación llevada a cabo porHierrezuelo y Molina (1990) indican que los alumnos deSecundaria aprenden mejor el concepto de energía cuando susprofesores comienzan con un enfoque descriptivo que cuandocomienzan definiendo la energía como la capacidad de realizartrabajo.

En consecuencia, numerosos autores (Duit, 1987;Hierrezuelo y Molina, 1990; López y López, 1983; López-Gay, 1987; Sevilla, 1986; Varela et al., 1993) optan porintroducir la energía de una forma descriptiva como unamagnitud fundamental de los sistemas, por la que éstos puedentransformarse, así como actuar sobre otros sistemas originando

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en ellos procesos de transformación. En este enfoque, laenergía se introduce como un concepto básico no derivado,tratándose su transferencia, transformación en distintas clases,conservación y degradación, llegándose por inclusión a unconcepto más general de la energía. Sin embargo no todos losautores coinciden en la secuencia que hay que establecer.

Para Ballini, Robardet y Rolando (1997) el principio deconservación de la energía juega el papel central en elaprendizaje y a partir de él pueden introducirse formas deenergía que no son intuitivas para los estudiantes. Duit (1986)y Solomon (1985) en cambio sugieren la introducciónsimultánea en secundaria de los conceptos de conservación ydegradación, e incluso Piaget (1979) consideraba que es másfácil comprender el concepto de degradación que el deconservación. Para Hierrezuelo y Montero (1988), junto a lastransformaciones de la energía de unas formas a otras, debeintroducirse el concepto cualitativo de degradación como unaperdida de la "calidad" de la energía. De este modo puedesuperarse la contradicción que existe entre las expresiones dellenguaje ordinario relacionadas con la producción, consumo yahorro energético, y el principio de conservación. Jiménez yGallastegui (1995 y 1997) junto a la idea de transformación,recalcan las de conservación y degradación. Gómez et al.(1995) proponen una unidad didáctica para alumnos deEducación Secundaria Obligatoria, en un marcoconstructivista, basándose en la secuencia:

Interacción TransferenciaCambio-tansformación

Conservación- degradación

En este enfoque las ideas clave son los cambios que seproducen en un cuerpo o en un sistema a través de lainteracción entre ellos, la transferencia de energía y su

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transformación en distintos tipos, y la introducción de laconservación asociada a la degradación. Sólo después dedesarrollada esta secuencia consideran estos autores que seríael momento adecuado para introducir los conceptos de trabajoy calor "pero nunca antes (p. 15)". También para Michinel yD'Alessandro (1994) sólo después de conocer de formadescriptiva distintas formas de energía se tratarían el trabajo yel calor como procesos de intercambio de energía.

Trumper (1991) utiliza una estrategia constructivistapartiendo de las ideas alternativas de los alumnos para llegar auna posterior reconstrucción y generalización del concepto deenergía.

Hernández (1993) va más allá y comienza por estudiar losaspectos sociales del tema. Trata los recursos energéticos, lasfuentes de energía y sus transformaciones hasta llegar a laenergía útil, así como la incidencia medioambiental ysocioeconómica de la energía. Después aborda los conceptos yprincipios energéticos. Este enfoque tiene la ventaja de que losaspectos sociales pueden interesar y motivar más.

Un último aspecto a considerar es el relativo a la utilizacióndidáctica de la historia de la ciencia para la enseñanza de laenergía. Prideaux (1995) propone una analogía histórica entrelos tres enfoques que establece para la enseñanza de la energíay la historia de la ciencia. La introducción de la historia de laciencia tiene un fuerte componente motivador y aportanumerosas ventajas para la enseñanza y aprendizaje de laciencia (Moreno, 1995). Fernández (1998) señala elparalelismo de la historia de la ciencia con las situaciones delaula y defiende la utilización didáctica de la experiencia deJoule para que los estudiantes conozcan la dimensión históricade la ciencia, las relaciones en el contexto histórico de Jouleentre ciencia, tecnología y sociedad, y la evolución de las

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teorías científicas.

4.2. Resultados de la investigación.

Uno de los aspectos novedosos de la reforma educativa española es que elcurrículo no es impuesto de una forma cerrada desde las administracioneseducativas, sino que corresponde a los equipos docentes de los centrosrealizar el análisis y reflexión de los contenidos, teniendo en cuenta elcontexto en que se encuentren. Esto permitirá a los profesores y profesorastomar decisiones sobre la selección, orden y secuenciación, así como sobrelas distintas formas de representación de los contenidos (Pedrinaci y DelCarmen, 1997).

La Educación Secundaria Obligatoria se plantea en el primer ciclo conuna perspectiva interdisciplinar y un enfoque globalizador del área deciencias de la naturaleza. El segundo ciclo va progresivamenteprofundizando en los contenidos de las materias del área y puede optarse porun enfoque más vinculado a las disciplinas específicas. Algunos autores (Gily Gavidia, 1993) defienden un currículo más centrado en las disciplinas,aunque con un carácter más integrador en el primer ciclo; otros optan por unenfoque de ciencia coordinada (Carnicer et al., 1997); otros (Jiménez,Lorenzo y Otero, 1993) parten de una estructura de área para toda lasecundaria obligatoria; y otros (Sanmartí, Caamaño y Albadalejo, 1993)siguen una secuencia de conceptos estructurantes para el primer ciclo, unode los cuales es la energía, y una secuencia de ciencia coordinada para elsegundo ciclo.

Ya hemos señalado que como consecuencia de la LOGSE, en el área deCiencias de la Naturaleza de la Educación Secundaria confluyen profesorescon una formación inicial muy diferente. En otros trabajos (Mellado, 1996,1997, 1998c) hemos analizado las concepciones de profesores de amboscolectivos (Maestros de Ciencias y Licenciados en Ciencias), sobre laciencia, el aprendizaje y la enseñanza de las ciencias, así como su influenciaen la conducta docente. En este apartado trataremos específicamente el

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modo en que comienzan la enseñanza de la energía, así como su enfoque ysecuenciación, profesores de ciencias con una formación inicial muydiferente (Mellado, 1998e).

Para ello realizamos un estudio de caso de cuatro profesores de ciencias alfinal de su etapa de formación inicial: dos de los profesores son Maestrosespecialistas en Ciencias (Ana y Julio) durante su tercer año universitario, ydos son Licenciados en Ciencias, uno de Física (David) y otro de Biología(Miguel), durante la realización del curso pedagógico de postgrado.

El tema elegido para que los participantes en la investigación impartanuna lección ha sido el de "Energía y Medio Ambiente", un tema que tieneinfluencia directa en el ciudadano, ampliamente tratado por los medios decomunicación, y que puede considerarse como integrante de la culturageneral. Al proponer este tema y dar a los profesores participantes plenalibertad para planificar e impartir la lección, podemos suponer que losprofesores tendrán en cuenta el contexto de la clase, que no es el mismo paratodos, la asignatura correspondiente y su propia formación. Además estetema no viene desarrollado como tal en sus respectivos cursos, lo quepermite a cada participante darle la orientación que cada uno considere másconveniente según su propia formación y el contexto de la clase.

Concepciones, planificación y conducta docente

Antes de analizar el comienzo de la secuencia de enseñanzade cada participante, trataremos algunos aspectos másgenerales relacionados con la enseñanza de la energía de loscuatro profesores en formación analizados.

Sólo la maestra (Ana) realiza una planificación completa ydetallada, incluyendo objetivos, contenidos, procedimientos,actitudes, actividades individuales y de grupo, actividades demotivación y evaluación. Los otros tres profesores planificanfundamentalmente por contenidos, aunque posteriormentereconocen que tienen una planificación mental sobre la forma

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de dar la clase, pero no la escriben ni la hacen explícita. Otrasinvestigaciones también han mostrado que los profesores nosuelen planificar por objetivos específicos sino por contenidosy actividades (Lederman y Gess-Newsome, 1991; Wallace yLouden, 1992).

Aunque los cuatro profesores estudiados planificanfundamentalmente por contenidos, todos tienen una meta uobjetivo personal sobre lo que se proponen con el tema"Energía y medio ambiente". Tres de los profesores (David,Miguel y Julio) no hacen referencia en su planificación a esteobjetivo personal, por lo que es un objetivo implícito. Sinembargo este objetivo general implícito o meta es el queinfluye más en su conducta docente en el aula. Este resultadocoincide con las investigaciones de Duschl y Wright (1989) yde Brickhouse (1993) que nos indican que los profesores deciencias tienen unas metas u objetivos personales, distintas yde otro nivel de los objetivos curriculares, y que condicionansu actuación.

En David se observa bastante coherencia entre suplanificación real y su concepción de planificación expresadaanteriormente. Incluso los apuntes que elabora secorresponden con su concepción previa. En cambio laplanificación de Miguel no se corresponde con susconcepciones previas; si en su concepción previa señalaba quetendría en cuenta las ideas de los alumnos, en su planificaciónreal sólo pretende transmitir contenidos, sin tener en cuenta siestán o no adaptados a los conocimientos y a las ideas de losestudiantes. Los contenidos de Miguel son además demasiadoextensos para desarrollar en las dos sesiones previstas. Laplanificación real de Ana se corresponde en gran parte con suconcepción previa; para ella la enseñanza de las ciencias tieneque contribuir a la formación integral de los niños y planifica

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contenidos, actividades y actitudes, teniendo en cuenta laformación previa y los conocimientos de los niños sobre eltema; también planifica actividades de grupo para que la claseles resulte amena y divertida a los niños, tal como expresabaen su concepción previa. En el caso de Julio, su planificaciónes escasa y más bien se asemeja a un guión desordenado que auna planificación propiamente dicha, en el que incluyecontenidos, y en menor medida procedimientos, actitudes yalgún ejemplo de los que utilizará en clase; la planificación deeste maestro parece que ha sido más mental que explícita.

A pesar de ser muy diferente el curso en el que imparten lalección y que tenían total libertad para elegir el contenido deltema, David y los dos maestros (Ana y Julio) desarrollan unoscontenidos básica-mente semejantes (figura 14). En cambioMiguel se centra casi exclusivamente en la relación entreenergía y seres vivos.

Los maestros tienen como principio integrador del contenidoel de transformación de la energía, más claramente en Ana queen Julio. El licenciado en física tiene como principiointegrador el de conservación de la energía y el licenciado enbiología el de degradación.

Los aspectos interdisciplinares están presentes en elcontenido de los cuatro profesores aunque en distinto grado:muy alto en Ana, alto en David y Julio, más bajo en Miguel.El licenciado en física y los dos maestros dan al tema unaorientación de "ciencia, tecnología y sociedad", por lasimplicaciones que tiene en los tres campos. Estos tresprofesores consideran importante el desarrollo de actitudes enlos alumnos. En cambio el licenciado en biología apenasgenera actitudes en los estudiantes.

La concepción más abierta de la ciencia corresponde allicenciado en física. La visión más cerrada del conocimiento

103

científico la ofrece el licenciado en biología, que se limita atransmitir un cuerpo de conocimientos ya elaborados. Laorientación del conocimiento científico de Miguel secontradice fuertemente con su concepción previa relativista dela ciencia.

David (F) Miguel (B) Ana (M) Julio (M)

Define la energía Define la energía Define la energía

Formas básicas

Transformación

Conservación

Degradación

Tipos de energía

Transformación

Tipos de energía

Transformación

Degradación

No define la energía

E. y seres vivos - Fotosíntesis


Influencia de la E. del Sol en los ecosistemas de la TierraLas cadenas tróficas

E. y sociedadFuentes de energíaTransformacionesImplicaciones - Sociales - Económicas - PolíticasFuentes alternativasInfluencia de la E.en el medioambiente


Las cadenas tróficas

E. y sociedadFuentes de energíaTransformacionesImplicaciones - Sociales - Económicas - PolíticasFuentes alternativasInfluencia de la E.en el medioambiente


E. y sociedadFuentes de energíaTransformacionesImplicaciones - Sociales - Económicas - PolíticasFuentes alternat.Influencia de la E.en el medioambiente

Figura 14. Contenidos que desarrollan en la lección "Energía y MedioAmbiente".

En su concepción previa, los cuatro profesores reflejan una aparente

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orientación constructivista del aprendizaje, como construcción activa a partirde las ideas previas de los alumnos relacionando los nuevos conocimientoscon los que ya posee el alumno. Sin embargo el valor epistemológico quedan a las ideas de los alumnos es muy diferente para cada caso. David yJulio consideran importante conocer las ideas de los alumnos, pero no lesdan valor epistemológico, sino que las consideran simples errores que elprofesor tiene que eliminar si no coinciden con las de la ciencia. Miguel encambio, considera las ideas de los alumnos verdaderas teorías alternativas,con el mismo valor epistemológico que las del currículo escolar y, enconsecuencia, el profesor no tiene que cambiarlas sino ayudar a los alumnosa que las refuercen y justifiquen por sí mismos. Para Ana el valorepistemológico lo tiene el currículo escolar y no las ideas de los alumnos, sinembargo da mucha importancia a las ideas de los niños, por el hecho de quehan sido elaboradas por los niños, que para ella son los protagonistas de laclase. Aunque Ana considere que las ideas intuitivas son erróneas no trataríade rebatirlas, ya que para ella la adquisición de conocimientos estasupeditada a la formación integral de los niños.

En relación a las concepciones previas sobre la enseñanza de las cienciasnos referiremos a orientaciones o tendencias dominantes para cada uno(figura 15), ya que existen contradicciones en algunos aspectos.

Los cuatro profesores analizados, en coherencia con su intención de partirde las ideas de los alumnos, señalan que comenzarían la secuencia deenseñanza tratando de averiguar estas ideas previas a través de preguntas,ejemplos, anécdotas, etc. que tendrían también la misión de motivación.David tendría como eje de la enseñanza la explicación del profesor, aunquetambién consideraría una estrategia de cambio conceptual simple, basada enla contradicción entre las ideas de los alumnos y las del currículo escolar.Para David los alumnos realizarían el cambio conceptual de formaautomática a través del diálogo o de la explicación del profesor. Miguel creeque los alumnos deben debatir sus ideas en clase, para reforzar y justificarsus pensamientos, y la explicación del profesor no tiene la misión de rebatir,sino de aportar un elemento más al debate. Ana defiende una estrategia de

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cambio conceptual guiado en la que el profesor debe guiar y orientar a losalumnos, a través del diálogo, de actividades y de la propia explicación delprofesor, tratando de que sean los propios niños los que realicen el cambioconceptual. Julio coincide con David en que hay que eliminar las ideaserróneas de los niños a través de la contradicción o de la explicación delprofesor.


Motivación Motivación Motivación Motivación

Preguntas Preguntas Preguntas Preguntas

Diálogo Diálogo DiálogoDebate

Cambio conceptual por contradicción(Método socrático)

Cambio conceptual por contradicción

No cambio conceptual (Reafirmación ideas de los estudiantes)

Cambio conceptual guiado por la maestra

Explicación delprofesor como ejecentral de la clase

Explicación delprofesor como unelemento màs de la clase

Explicación delprofesor como guíapara el aprendizaje

Explicación del profesor comoguía o como eje de la clase

Figura 15. Concepción previa sobre la secuencia de enseñanza

Las anteriores concepciones previas no siempre secorresponden con lo que cada profesor realmente realiza en elaula. En el aula ninguno de los profesores hace un diagnósticosistemático e individualizado de las ideas de los niños, lo quedificulta que realmente puedan partir de ellas y hacer un

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seguimiento individualizado del aprendizaje. Sus preguntasiniciales cumplen más la misión de motivación y de fomentode la participación de los alumnos, que ser un paso en laestrategia constructivista (figura 16).


Preguntas de motivación de bajo nivel cognitivo

Preguntas guiadas a los alumnos paraconocer ideas previas

Preguntas guiadas a los alumnos paraconocer ideas previas

Refuerzo Refuerzo-guía

Explicación larga Explicación-resumen

Introducción-motivación


Explicación


Explicación

Preguntas sueltas

Trabajo en grupo

Figura 16. Secuencia de enseñanza que realmente siguen los profesoresdurante sus prácticas

David comienza preguntando a los alumnos, matizando susrespuestas, y volviendo a preguntar en una estrategia derefuerzo. A esta fase sigue una explicación extensa delconcepto tratado, ayudándose de la pizarra y de recortes deprensa y apuntes elaborado por el propio profesor que reparteal inicio a todos los alumnos. En el aula David utiliza eldiálogo y sobre todo la explicación del profesor, en unaestrategia básicamente transmisiva, aunque con participaciónde los estudiantes. No utiliza las estrategias de contradicciónque había seña-lado anteriormente y su conducta es sólo

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parcialmente coherente con su concepción previa.En el aula Miguel considera a los alumnos meros receptores

pasivos de conocimiento externo, en contra de su concepciónprevia. Miguel sigue una estrategia de transmisión deconocimiento externo, con poca participación de losestudiantes y basada exclusivamente en la explicación delprofesor, apoyándose en la pizarra y en diapositivas cargadasde información. Su ritmo es muy rápido y sin apenas pausas,lo que dificulta la asimilación por los estudiantes. Para él esmuy importante completar todos los contenidos previstos. Laconducta en el aula de Miguel es completamente opuesta a suconcepción previa, que pretendía reforzar las ideas alternativasde los estudiantes a través del debate y no de la explicacióndel profesor.

En la clase Ana da valor didáctico a las ideas de losalumnos, aunque no valor epistemológico. Comienzapreguntando a los estudiantes, y a partir de sus ideas planteanuevas preguntas-guías que refuercen las ideas de los niños.Las explicaciones de Ana son cortas, de aclaración y refuerzoy para relacionar las nuevas ideas con otras anteriores quetengan los niños. Ana sigue en el aula una estrategia decambio conceptual guiado a través del diálogo, de actividadesy de la explicación de la profesora. Los alumnos de Ana sonlos únicos que están colocados en mesas de seis y realizanactividades en grupo. La conducta en el aula de Ana esbastante coherente con su concepción previa del aprendizaje yde la enseñanza de las ciencias.

Julio comienza preguntando a las alumnas, pero suspreguntas son de bajo nivel cognitivo y las respuestas de lasalumnas aportan poco información. En el aula sigue unaestrategia básicamente transmisiva aunque con participaciónde las estudiantes. No utiliza la contra-dicción señalada en sus

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concepciones previas, y pregunta a las alumnas como unaestrategia de motivación y de participación. Su conducta essólo parcialmente compatible con su concepción previa.

El comienzo de la secuencia de enseñanza de la energía

En cuanto al inicio de la secuencia de la enseñanza de laenergía, David comienza la clase con preguntas a los alumnosy alumnas. Sin embargo ya hemos señalado que el objetivo delas preguntas es fomentar la participación y motivación másque conocer las ideas de los estudiantes sobre el tema. Acontinuación define la energía como "la capacidad que tienenlos cuerpos para realizar un trabajo":

David-12. Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo.Esto así, si yo os digo que es la energía, pues no nos sirve de nada. Pero de todosmodos vosotros sabéis mas o menos lo que es la energía, lo que tenéis aquí, máso menos en el libro, pues tampoco es necesario la definición.

La energía se manifiesta básicamente de dos maneras: en forma de trabajo yen forma de calor.

Al indicar que la energía se manifiesta en forma de trabajo yen forma de calor, se observa la contradicción con ladefinición previa de energía que sólo incluía uno de los dosaspectos. A continuación define el trabajo como "la energíaque se produce cuando una fuerza realiza un desplazamiento"y el calor como "la energía que tienen los cuerpos debido alcontinuo movimiento de sus partículas”.

(David-14). Sí, sí , en forma de trabajo y en forma de calor. El trabajo es laenergía que se produce cuando una fuerza realiza un desplazamiento…

(David-23). … Bueno, el calor es una forma de energía también, el calor es laenergía que tienen los cuerpos debido al movimiento, … al continuomovimiento de sus partículas …

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Al dar la definición de calor como la energía que “tiene” elcuerpo se está potenciando una idea alternativa muy común delos estudiantes, ya que se está asimilando el calor con laenergía interna del cuerpo y no con un proceso detransferencia debido a diferencias de temperatura.

Seguidamente, intercalando a menudo preguntas demotivación, David introduce los conceptos de transferencia,degradación y conservación de la energía:

(David-25). ... Entonces, aunque parezca que son dos cosas diferentes, calor ytrabajo, son intertransformables, es decir, podemos transformar el trabajo encalor y el calor en trabajo. Por ejemplo...

(David-33). ... Y fijaos, aquí todo el trabajo que yo haga se va a transformaren calor... Sin embargo, cuando lo que hago es transformar calor en trabajo,volvemos al ejemplo del coche, nosotros quemamos la gasolina, producimoscalor y como resultado de ese calor obtenemos que el coche se mueve, tenemosuna fuerza que nos va a desplazar el coche. Sin embargo, hay parte del calor queno se transforma en trabajo. ¿Por qué? Porque se calienta el motor, ¿no? partedel calor se va en calentar el motor, se calientan las ruedas, ¿de acuerdo?.Sabemos lo que ocurre cuando conducimos, o sea que tenemos esas dos formasbásicas de energía que son intertransformables. Nosotros lo que hacemos estransformar la energía, que es lo único que podemos hacer con ella, no podemoscrear la energía de la nada ¿eh?, ni destruirla para tener energía. Simplemente,la energía ni se crea ni se destruye, siempre se transforma ¿eh?. Dicho de otramanera, la energía que hay en el Universo siempre es la misma, podemoscambiarla en calor o en trabajo, podemos hacer que unos cuerpos cedan calor aotros cuerpos, podemos hacer que uno de los cuerpos ejerza un trabajo sobre elotro, pero lo que no podemos hacer es crear energía de donde no había nada¿eh?. Digamos que la energía que hay hoy día en el Universo, es la misma quehabía hace diez millones de años, o la misma que habrá dentro de cincomillones de años...

Estos conceptos son introducidos fundamentalmente a travésde largas explicaciones del profesor. A continuación señalaque estos son los aspectos físicos del tema y que dedicará el

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resto del tiempo a tratar los aspectos sociales ymedioambientales de la energía (necesidades energéticas,fuentes de energía, incidencia de la energía en el medioambiente, importancia socioeconómica de la energía). Elobjetivo personal de David, manifestado en la entrevista finalde estimulación del recuerdo, no era que los alumnosaprendiesen física, sino concienciarlos de los problemasenergéticos y de las implicaciones que tiene la energía en otrosámbitos.

La secuencia de clase de Ana coincide en gran parte con suplanificación previa. En la entrevista final señala que queríahacer algo diferente a las unidades tradicionales:

"Quería hacer algo diferente, porque las unidades que hemos hecho han sido... contenidos, objetivos. Diferente porque yo cuando he dado la unidad didácticano tengo en cuenta tanto las actitudes, los procedimientos, tengo en cuenta máslos conceptos. A la motivación tampoco le daba mucha importancia..."(Entrevista final Ana).

En la entrevista final se le pregunta sobre lo que queríaconseguir con este tema, y responde que quería que los niñosviesen como la energía influye en el medio ambiente y que lessirviese para relacionarse.

"Que viesen como perjudica o beneficia la energía en el medio ambiente.También desarrollar la manera de socializarse con los compañeros a través de larealización del mural" (Entrevista final Ana).

Comienza la clase preguntando a los niños lo que ellosentienden por energía, y después de numerosas preguntas demotivación y refuerzo, sugeridas por las propiasintervenciones de los niños, Ana define la energía como "lacapacidad para realizar un trabajo" (Ana-23).

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(Ana-23). ... Bueno, pues para daros el concepto de energía, energía es lacapacidad de realizar un trabajo. Por ejemplo, vosotros cuando cogéis un objeto,levantáis un objeto en peso, estáis haciendo un trabajo, vuestros músculos semueven...

Aunque los alumnos de Ana tienen entre 11 y 12 años y queincluso los que defienden que hay que comenzar por ladefinición del trabajo mecánico, restringen esta posibilidad alos niveles en que los alumnos tengan capacidad derazonamiento abstracto, Ana no puede sustraerse a incluir ladefinición operacional de energía a partir del trabajomecánico.

A continuación Ana se olvida de la definición anterior decapacidad para realizar un trabajo, que no vuelve a aparecer entoda la clase, y hace un tratamiento descriptivo de las distintasformas de energía y sus transformaciones, para que a partir deellas los niños de una forma muy participativa vayanconstruyendo un concepto más general de energía. El resto deltema lo dedica a los aspectos sociales y medioambientales conuna participación muy activa de los alumnos y alumnas de laclase.

Julio comienza con una introducción, explicando que van aver los distintos tipos de energía que pueden encontrarse en lanaturaleza, pero que antes quiere saber que entienden lasalumnas por energía.

Algunas alumnas responden con ideas alternativas, comopor ejemplo que la energía es una fuerza. Julio no hacecomentarios a las respuestas de las alumnas, e indica a una deellas que busque en el diccionario la palabra energía.

La alumna lee en el diccionario que energía es: "Eficacia,fuerza, tesón, entereza de ánimo, causa capaz de transformarel trabajo mecánico". (A-Julio-20). Julio le dice que repita laúltima frase y no hace ningún comentario sobre ella. (A-Julio-

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21). En este momento de la clase no se sabe si Julio va aseguir un enfoque descriptivo, a partir de distintas formas de laenergía, o si va a comenzar con la definición de trabajomecánico. La definición del diccionario como "causa capaz detransformar el trabajo mecánico" parece apuntar a la segundaposibilidad, sin embargo no hace ningún comentario de estadefinición, y parece dejarla como una posibilidad más de laenergía.

Después de leer en el diccionario la definición de energía,Julio les dice (A-Julio-23) que además del trabajo mecánicohay otras formas de energía y que lo primero que van a ver esla utilización habitual de distintas formas de energía. A partirde ese momento trata distintas formas de energía y sustransformaciones sin volver a hacer ninguna referencia a ladefinición de energía como trabajo mecánico.

En la entrevista final se le pregunta a Julio que explique másdetalladamente lo que pretendía con esta clase, y responde quepretendía que las alumnas conociesen los distintos tipos deenergía y sus repercusiones en el medio ambiente.

"Que supiesen que no sólo hay un tipo de energía, porque cuando se habla deenergía se entiende más bien la energía mecánica. Decirles a las niñas que nosólo hay este tipo de energía, sino que también está la luminosa, la química, lanuclear... Y dentro de todas estas energías ver las que podrían ser ecológicaspara cuidar el medio ambiente" (Entrevista final Julio).

También señala en la entrevista final que pensó comenzarpreguntando el concepto de energía y después que lo buscasenen el diccionario.

"Yo sabía que en el aula tenían diccionarios. Y entonces pensé que primeroles iba a ir preguntando a tres o cuatro, sin comentar si lo que decían estaba bieno mal, y luego que una leyese en el diccionario y comprobar como habían sidolas respuestas. Y después empezar hablando de la energía y de los tipos de

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energía" (Entrevista final Julio)

El comienzo de estos tres profesores es muy diferente al deMiguel, el licenciado en biología, que comienza indicando quede las muchas formas de relacionar la energía y el medioambiente ha escogido una que le parece adecuada "desde elpunto de vista de la biología":

(Miguel-8). ... Hoy vamos a hablar de lo que es la energía y el medioambiente. La energía y el medio ambiente hay muchas formas de relacionarlos.Yo he traído la que me ha parecido más adecuada desde el punto de vista de labiología. ¿De acuerdo? Para vosotros yo no sé lo que significa energía. ¿Hayalguna proposición por ahí? ¿Qué es energía?

Después de algunas intervenciones de los alumnos, en lasque también introducen ideas alternativas a las que el profesorno hace referencia, Miguel rechaza explícitamente definir laenergía a partir del trabajo mecánico, aunque para ello alrelacionarla con la fuerza puede reforzar esta idea alternativatan común. Seguidamente señala que "realmente no se sabemuy bien lo que es la energía" e, intercalando algunaspreguntas iniciales a los estudiantes, comienza a describirsituaciones que requieren energía en los seres vivos, y lo quehacen éstos para conseguirla.

(Miguel-15). ... Teóricamente, yo he estado mirando definiciones y tampocote dicen exactamente lo que es la energía. La energía la definen como unafuerza... o algo que es capaz de realizar un trabajo. ¿Esta es la definición, no? Osea que tampoco te definen lo que es energía. No te dicen por ejemplo lo quesería una mesa: una mesa es una tabla con cuatro patas. No te lo definen así.Definen la energía por lo que hace y no por lo que es. O sea que realmente no sesabe muy bien lo que es la energía.

Desde el punto de vista del medio ambiente, simplemente el estar hablando,el estar moviéndome de un lado para otro, el pegar un salto, el pensar, todorequiere energía. Tanto en mi como en una planta como en un animal.Entonces, ¿cómo hacemos nosotros para cubrir esta energía?...

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A continuación desarrolla el concepto de transformación dela energía en los ecosistemas a partir de la energía que le llegaa las plantas del Sol, uniéndolo en todo el desarrollo de laclase al concepto de degradación:

(Miguel-26). ... La energía la captan las plantas del Sol. ... veremos comocaptan las plantas la energía del Sol. Y vamos a ver como repercute en ladistribución en el planeta de la vegetación, la energía solar. El próximo día, queserá mañana, vamos a ver como la energía que capta la planta va a través de unecosistema: como pasa de la planta a un animal, como pasa de un animal a otro,y al final del animal ¿qué ocurre? ¿desaparece esa energía? ¿pasa al aire o pasaal suelo? ¿qué ocurre?...

(Miguel-148). ... Bueno de todo lo que había producido el árbol, al final esuna parte muy pequeña lo que aprovecho... De toda la energía que llega,primero el vegetal o la planta utiliza muy poca parte para aumentar de tamaño.Capta parte, pero parte la gasta, porque las plantas también gastan enrespiración, y al final fijaros que de 900.000 calorías que llegan, la planta sóloaprovecha ... 900. Cuando la planta es aprovechada por los herbívoros, sóloaprovechan noventa. Y cuando el herbívoro lo come un carnívoro y queda ennueve. A medida que se lo va comiendo otro animal va disminuyendo laproporción de materia que es proporción orgánica...

Para Miguel la degradación es un concepto básico central ensu lección. Sin embargo el principio de conservación de laenergía no se formula explícitamente como tal.

(Miguel-150). ... El vegetal produce por ejemplo... Olvidaros de lo de lascalorías e imaginaros que son gramos. Un vegetal produce 900 g entre hojas,frutos, etc. La parte que aprovecha el herbívoro de este vegetal, al final son 90 g.Y el carnívoro cuando se come al herbívoro son nueve gramos. Y losdescomponedores, cuando muere el carnívoro y se descompone, pues de esosnueve aprovecha igual, nueve, pero porque recibe parte del vegetal, delherbívoro y del carnívoro...

(Miguel-178-181). ... Llega una cebra y se come diez kilos de hierba o depasto. De esos diez kilos, seis kilos no los asimila y los echa con las heces.Entonces la producción bruta final ha sido de cuatro kilos, ¿no?. Si come diez y

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seis no los asimila, cuatro son asimilados. Y los cuatro asimilados hemos dichoque eran la producción bruta. La producción bruta de cuatro kilos. De esoscuatro kilos, 3'3 kilos los pierde, por ejemplo, corriendo delante del león, y lequedan … 0'7, que es lo que se va a comer el león. ... Parte se pierde enrespiración, parte no es asimilada, y la producción neta asimilada, realmente ...es de un diez por ciento.

Otras investigaciones (Barak, Gorodetsky y Chipman, 1997)ya han mostrado que en el contexto de las asignaturas debiología los estudiantes, y también algunos profesores, tienendificultades para aplicar el principio de conservación de laenergía. También Trumper (1997) señala que los estudiantesde la licenciatura de biología tienen más dificultades que losestudiantes de la licenciatura de física (ambos posibles futurosprofesores de secundaria), para comprender el principio deconservación de la energía.

4.3. Conclusiones e implicaciones sobre el comienzo de lasecuencia de la enseñanza de la energía

David, el licenciado en física, y Ana parten de la definiciónde energía como capacidad para realizar trabajo mecánico.Una definición descontextualizada y a la que no vuelven ahacer referencias posteriores. El otro maestro, Julio, tambiéncomienza buscando en el diccionario la energía comocapacidad para realizar trabajo mecánico, con la diferencia deque desde el comienzo indica a las alumnas que además deltrabajo mecánico hay otras formas de energía. En cambioMiguel, el licenciado en biología, reconoce la dificultad dedefinir la energía, rechaza explícitamente la definición a partirdel trabajo mecánico y trata la energía de una formadescriptiva resaltando el concepto de degradación.

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Las investigaciones realizadas nos indican que a lo largo desu experiencia profesional los profesores de ciencias integranel conocimiento de la materia y el conocimiento pedagógicoen el conocimiento didáctico del contenido (Hauslein et al.,1992; Lederman et al., 1994), lo que parece indicar que paralos profesores de ciencias el conocimiento del contenido estáinseparablemente unido con el proceso de enseñarlo.

En nuestra investigación, tres de los profesores en formaciónanalizados comienzan la enseñanza de la energía a partir de ladefinición operacional de la capacidad para realizar trabajomecánico. Esta conducta docente podría considerarse lógicaen el licenciado en física, ya que ha sido la dominante en suformación científica y, además, apenas ha tenido formacióndidáctica. Sin embargo, aunque con matices diferentes, los dosmaestros también comienzan por la definición operacional deenergía como capacidad para realizar trabajo mecánico, apesar de haber tenido formación didáctica y unosconocimientos científicos menos extensos pero más generales.Estos tres profesores no pueden sustraerse en el aula al puntode vista operacional, que es el dominante en la mayoría de loslibros de texto de física de todos los niveles educativos. Enestos profesores la tradición de la enseñanza del contenidoparece superar sus planteamientos didácticos, que no setrasfieren al aula de forma automática.

Sólo el licenciado en biología, Miguel, que apenas tieneconocimientos didácticos, opta por un enfoque descriptivoalejado de la definición operacional de la energía como lacapacidad para realizar trabajo. Pero el enfoque de esteprofesor no está condicionado por sus conocimientos dedidáctica de las ciencias, sino por la propia tradición de laenseñanza de la biología, muy distinta de la física en esteaspecto. Sin embargo este profesor tiene dificultades para

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aplicar el principio de conservación en el contexto de labiología, porque tiene una visión muy centrada en la biologíay menos interdisciplinar que los otros profesores.

Gess-Newsome y Lederman (1995) señalan que latransferencia de la estructura del contenido a la práctica delaula no es un proceso automático, incluso para los profesoresde ciencias con experiencia, e influyen factores como lasintenciones del profesor, el conocimiento del contenido y elpedagógico, los estudiantes, la autonomía del profesor y eltiempo.

Los resultados de nuestra investigación nos indican elenorme peso que tiene la tradición de la enseñanza disciplinarrecibida en la conducta docente de los profesores analizados.

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REFLEXIONES FINALES

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Los resultados refuerzan nuestra opinión de que aprender aenseñar ciencias experimentales va más allá que aprenderconocimientos académicos de didáctica de las ciencias. Losconocimientos académicos de ciencias, los psicopedagógicosgenerales, y los de didáctica de las ciencias son necesarios,pero no son suficientes para que el profesor aprenda a enseñarciencias, ya que el conocimiento teórico, proposicional oestático del profesor puede no afectar a su cono-cimientopráctico, que es el que guía su conducta docente en el aula. Ennuestra opinión hay que reforzar la componente dinámica en laformación del profesorado, componente que se genera yevoluciona a partir de los propios conocimientos, creencias yactitudes, pero que requiere de la implicación y reflexiónpersonal y de la práctica de la enseñanza de la materiaespecífica en contextos escolares concretos. Las asignaturas dedidáctica de las ciencias, estrechamente unidas a los períodosde prácticas de enseñanza, deben jugar un papel integrador delos diferentes aspectos de la formación del profesorado deciencias y ayudar al profesorado a desarrollar el procesoespecífico de aprender a enseñar ciencias, reflexionando sobresus propias concepciones y sobre su propia práctica deenseñanza.

Para el profesorado de Infantil y Primaria existe unatradición formativa que, aunque mejorable en algunosaspectos, dispone de un marco legal y organizativo quepermite desarrollar este enfoque profesional en la formacióninicial.

En el caso de la formación inicial del profesorado deEducación Secundaria en España el problema es de mayorcalado, ya que los licenciados en ciencias, futuros profesoresde esta etapa, tienen una formación centrada casiexclusivamente en una de las materias (física, química,

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biología o geología), y un enfoque hacia la investigaciónbásica, la empresa o la industria y no hacia la enseñanza, porlo que la didáctica de las ciencias, y aún más las materias depsicología y pedagogía, están totalmente ausente de la mayoríade las licenciaturas de ciencias. El propio curso de postgradoque establece la LOGSE, y que tantas resistencias estáencontrando para su impartición, creemos que sólo paliaría enparte estas carencias, con el inconveniente de que la didácticade las ciencias estaría desconectada de los contenidosdisciplinares. Pensamos que sería mucho más adecuado que ellicenciado que fuese a dedicarse a la enseñanza en secundariatuviese una formación científica específica, con las materiasde didáctica de las ciencias, las psicopedagógicas generales ylas prácticas de enseñanza integradas en la propia licenciatura.

Los resultados que hemos obtenido en esta investigación, nopueden sin embargo generalizarse y habría que realizar nuevasinvestigaciones con más profesores de ciencias, con distintaformación científica inicial. Otra limitación, es que connuestra investigación hemos realizado una "foto fija" al finaldel periodo de formación inicial de cuatro profesores, lo quenos da un cuadro incompleto de la situación. Sería necesariorealizar estudios longitudinales que nos aportasen datos dedistintos períodos de la vida profesional de los profesores yprofesoras, así como la relación en cada caso entre losdistintos enfoques de la enseñanza de la energía y elaprendizaje de los estudiantes. También habría que analizar lainfluencia que tienen otros elementos del contexto del aula.

En cuanto a la edición en video de estudios de caso deprofesores de ciencias, pensamos que es un excelente recursopara el desarrollo de la componente dinámica delconocimiento didáctico del contenido en la formación delprofesorado de ciencias. Sin embargo habrá que realizar

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muchas más investigaciones que nos permitan, en primerlugar, disponer de una amplia muestra de vídeos con distintassituaciones de clase y, en segundo lugar, tener más datos sobrela incidencia de este recurso en el proceso de aprender aenseñar ciencias en el profesorado en formación.

Finalmente, señalar que la propia participación en lainvestigación ha hecho a los cuatro profesores reflexionarsobre su planificación y conducta docente en el aula. En estesentido el estudio de caso es una buena herramienta deintervención didáctica para la formación del profesorado.

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