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Revista Electrónica Iberoamericana de Educación en Ciencias y Tecnología — Volumen 5, Número 2, Junio 2014. Página 1—

Herramientas metodológicas para aprender ciencias naturales

Diego Petrucci EP, FCE, UNLP – CeFIEC, FCEN, UBA, [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se presentan algunas herramientas metodológicas propias de la investigación científica y se profundiza sobre aquellas que resultan útiles para enseñar y aprender ciencias naturales. Está dirigido a docentes de todos los niveles. Inicialmente se propone también una introducción a la metodología científica concebida como un proceso abierto. Se critica la visión tradicional que considera la existencia de «un» método como receta de pasos a seguir. Se concibe a la docencia como práctica profesional. La perspectiva asumida es que se enseña para comprender, participar y reflexionar. La visión y la propuesta se enmarca en un contexto global de rechazo hacia las ciencias naturales, que se vincula con las imágenes habituales de ciencia y de científico. Aprender ciencias se concibe como construir nuevas visiones sobre el mundo natural. Luego se presentan las herramientas: teoría y observación; objeto de estudio; sistemas; lenguaje; lenguaje matemático; modelo y otras. En estas presentaciones se discuten los aspectos didácticos implicados. Hacia el final se profundiza la argumentación didáctica, se argumenta por qué esta propuesta favorece el aprendizaje de ciencias naturales, se presenta una propuesta de actividad para introducirlas y se aborda la evaluación de las herramientas. Entre las concusiones, se señala que las herramientas metodológicas son contenidos transversales que favorecen el aprendizaje y propugnan una visión de las ciencias como procesos y productos de la actividad humana. Cabe aclarar que nos referiremos a todas las ciencias naturales, si bien por una cuestión de formación del autor, los ejemplos más abundantes provendrán de la física.

Palabras clave: metodología científica, aprendizaje de ciencias, didáctica de las ciencias naturales, investigación en ciencias naturales.

Diego Petrucci: Herramientas metodológicas para aprender ciencias naturales.


Metodologic tools for learning natural sciences

ABSTRACT

In this paper we present some methodological tools specific to scientific research and elaborates on those that are useful for teaching and learning Science. It is aimed at teachers of all levels. Initially proposes also an introduction to scientific methodology conceived as an open process. It criticizes the traditional view that considers the existence of "a" method as prescript steps. It conceives the teaching as a professional practice. The perspective assumed is taught to understand, participate and reflect. The vision and the proposal is part of a global context of rejection of Science, which is linked with the common image of science and scientists. Learning science is seen as building new visions of the natural world. Then we present the tools: theory and observation object of study; systems, language, mathematical language; model and others. These presentations discuss educational aspects involved. Towards the end is deepened the educational argumentation, it is argued why this perspective promotes learning of Science, a proposal is presented to introduce activity and addresses the assessment tools. Among the concussions, it is noted that the methodological tools are transversal contents that promote learning and advocate a vision of science as a process and product of human activity. Worth noting that we will refer to all natural sciences, but as a matter of formation of the author, the most abundant examples come from physics.

Keywords: scientific metodology, sciencie learning, science education, science research.

INTRODUCCIÓN

En este artículo se argumenta por qué hacer explícitas y usar

herramientas metodológicas (en adelante HM) propias de la investigación

científica favorece el aprendizaje de ciencias naturales (astronomía, biología,

física, geología y química). Se presenta inicialmente una visión actualizada sobre

metodología científica y se argumenta contra la visión tradicional que considera la

existencia de «un» método como receta de pasos a seguir. La metodología



científica es concebida como un proceso abierto, cuyas fases se determinan en

función de las problemáticas a investigar, los objetivos del estudio, el contexto

histórico y los intereses de la comunidad (Petrucci y Bergero, 2010).

Este trabajo fue elaborado para contribuir a la labor de los

docentes de todos los niveles que enseñan ciencias naturales o sus disciplinas. Fue

estructurado como un soporte teórico útil para la toma de decisiones al planificar,

ejecutar y evaluar la tarea docente y para favorecer una revisión crítica de las

propias prácticas educativas. Se concibe a la docencia como una práctica

profesional, en la que se toman decisiones recurriendo a bases teóricas, por lo que

no se proporcionan recetas sino elementos para analizar, reflexionar y proyectar

la práctica. Este enfoque docente es compatible con una propuesta que priorice la

comprensión, la participación y la reflexión de los estudiantes (Perkins, 1995),

analizando aquellos obstáculos que dificultan el aprendizaje (Pozo y Gómez

Crespo, 1998; Mortimer, 2000) y facilitando la generación de propuestas

superadoras, a partir del diálogo, la discusión y el respeto mutuo (Petrucci, 2009;

Jiménez Liso y Petrucci, 2004).

Los profesores saben que muchos estudiantes y también muchos

adultos suelen sentir rechazo hacia las ciencias naturales, si bien algunas

cuestiones o contextos despiertan curiosidad. En Argentina, son pocas las escuelas

secundarias que incluyen la orientación ciencias naturales, que a su vez son

escogidas por una minoría de estudiantes. Las actitudes negativas de los

adolescentes hacia las ciencias naturales son un fenómeno global; en el mundo

industrializado la situación se agudiza (Sjøberg y Schreiner, 2005). Más aún, las

valoraciones negativas se acentúan con la edad, principalmente las referidas a la

ciencia escolar (Vázquez y Manassero, 2008). En todo el mundo cada vez son

menos los ingresantes a la universidad que eligen cursar carreras de esta área

(Guisasola et al, 2004). En este contexto, se evidencia que las dificultades

referentes a la enseñanza de las ciencias son universales (Galagovsky, 2012). Son

consideradas socialmente como disciplinas difíciles, llenas de fórmulas que no se

entienden, accesibles a unos pocos genios capaces de encontrarles utilidad



(Manassero y Vázquez, 2001; Mengascini et al., 2004). Según esta visión, para ser

científico hay que entregar la vida a la ciencia sacrificando otras facetas, vivir

obsesionado con la investigación y carecer de otros intereses. También se piensa

que los investigadores e incluso los profesores de ciencias son personas

excéntricas, que comprenden muy bien el mundo natural pero carecen de

habilidades para vincularse social y afectivamente. Según la visión defendida en

este artículo, esto no es así. Cualquier persona puede aprender ciencias naturales

y si lo desea, llegar a ser investigador o profesor. La enseñanza y el aprendizaje de

ciencias naturales pueden ser tareas placenteras, si se plantean adecuadamente.

Es fundamental modificar estas imágenes para mejorar la comprensión de las

ciencias. Pero además si se acuerda con que el país necesita más y mejores

científicos e ingenieros y que es necesario implementar políticas que fomenten en

los jóvenes la decisión de estudiarlas profesionalmente, cambiar su percepción de

las disciplinas debería ser central. Se evita la frase “despertar vocaciones” pues la

perspectiva de que ser investigador o profesor es una vocación se enmarca dentro

de la visión anteriormente cuestionada.

Por ello se propone reflexionar sobre la imagen de las ciencias

(Lederman, 2007) que es transmitida en los cursos de ciencias, pero antes es

necesario explicitar qué imagen se considera adecuada para un profesor. La visión

que aquí se asume es que las ciencias naturales son formas de conocimiento, ni las

únicas ni las mejores, pero son explícitas y pueden tener ciertas ventajas según el

tipo de problema a abordar. Se entiende por conocimiento a descripciones,

explicaciones y modos de comprender el mundo. Este tipo de conocimiento

permite hacer predicciones. Explicar y comprender satisface la curiosidad, pero la

capacidad de predecir es muy importante, pues permite modificar el entorno y

posibilita el desarrollo de tecnología.

Las ciencias naturales actuales son muy amplias y pueden

aprenderse de distintos modos. Desde el punto de vista de su enseñanza, cada

disciplina se compone de conjuntos de conceptos, de procedimientos y de

actitudes. Los procedimientos son técnicas y estrategias y las actitudes son



posturas que se asumen ante, por ejemplo, un problema. La visión aquí propuesta

es que los docentes se propongan que sus estudiantes se hagan una imagen de las

disciplinas más completa y compleja que un conjunto arbitrario de fórmulas o una

colección de definiciones.

La imagen propuesta incluye la noción de que el conocimiento

científico se estructura en teorías. Una teoría es un modo particular de mirar el

mundo. Eso es lo que implica, por ejemplo, aprender la Mecánica clásica

newtoniana o la Teoría sintética de la evolución. Cuando se enseñan ciencias

naturales, una finalidad debería ser que los estudiantes aprendan a mirar el mundo

con los anteojos de la teoría en cuestión. Es decir, al enseñar Mecánica clásica

newtoniana, el objetivo no debe ser el cálculo de problemas de encuentro o la

obtención de fuerzas resultantes sino comprender las concepciones de espacio,

tiempo y materia propias de la teoría. El aprendizaje de teorías no debe sin

embargo invalidar otras formas de ver el mundo, por ejemplo, estética. Se puede

mirar al cielo y ver las estrellas desde la física o la astronomía, pero también se

puede contemplar el cielo para disfrutar su belleza y sentir la paz que trasmite. En

ese sentido es una forma de ver el mundo. Esta propuesta es compatible con

algunas perspectivas de la didáctica de las ciencias, como el enfoque de enseñanza

de integración jerárquica (Pozo y Gómez Crespo, 1998) y el perfil conceptual

(Mortimer, 2000). Coincidentemente con la primera perspectiva, para enseñar

ciencias naturales no se propone “erradicar” a las ideas previas o nociones

alternativas de los estudiantes, como parece sugerir el modelo de cambio

conceptual (Posner et al., 1982). Las perspectivas actuales plantean que la

educación en ciencias debe apuntar a que los estudiantes construyan su propia

estructura cognitiva de los saberes científicos, de un modo integrado

jerárquicamente con las ideas previas. Desde la segunda perspectiva, en palabras

de Amaral y Mortimer:

El perfil conceptual toma como base la idea de que las personas pueden exhibir

diferentes formas de ver y representar la realidad y, como contrapartida, que la



construcción de nuevas ideas puede ocurrir independientemente de las ideas

previas. (Amaral y Mortimer, 2001, p. 15, traducción nuestra).

En este contexto, los docentes tienen la misión de enseñar las

visiones científicas del mundo pero también de enseñar los criterios para decidir

en qué contextos es conveniente utilizarlas (Pozo y Gómez Crespo, 1998). Por

estos motivos no se debe pretender que los estudiantes abandonen sus propias

visiones del mundo (sus ideas previas), sino que se enriquezcan a partir de

construir otra: la científica.

Si el saber ciencias naturales ofrece la capacidad mirar al mundo

desde cada una de sus teorías, el entorno cotidiano puede ser visto desde las

perspectivas científicas. Por eso, al enseñar ciencias naturales es posible tomar

ejemplos de la vida cotidiana para relacionar las cuestiones abstractas que se van

enseñando con cuestiones más familiares para los estudiantes. No sólo es posible,

sino que es recomendable, porque facilita el aprendizaje, pues permite vincular los

conceptos con representaciones familiares para ellos y además porque resulta

placentero y motivador. Para comenzar a recorrer este camino, es apropiado

explicitar algunas cuestiones metodológicas, de modo de ir consensuando con los

estudiantes un lenguaje en común.

METODOLOGÍA CIENTÍFICA

Muchos textos y cursos continúan presentando una visión

perimida de la metodología científica, como proceso de descubrimiento de leyes

que existen en la naturaleza, pero están escondidas. Pozo y Gómez Crespo (1998)

indican que, según esta visión, "el conocimiento científico se basa en la aplicación

rigurosa del ‘método científico’ que debe comenzar por la observación de los

hechos, de la cual deben extraerse las leyes o principios" (Pozo y Gómez Crespo,

1998, p. 24). Esta imagen se suele completar, mediante la enunciación de pasos.

Un ejemplo de esta visión deformada de Método Científico se encuentra en



Wikipedia (2013) (¡que incluye la inducción1!): 1. Observación; 2. Inducción; 3.

Hipótesis; 4. Experimentación; 5. Demostración o refutación y 6. Tesis o teoría.

Según esta visión, el conocimiento científico surge de la aplicación rigurosa de un

método que parte de la observación de hechos para descubrir leyes. Pareciera que

el conocimiento científico se compone de leyes imparciales obtenidas mediante la

aplicación rigurosa de un método afirmado sobre los hechos, que constituyen una

base empírica irrefutable. Desde esta perspectiva la ciencia es objetiva, neutral e

independiente de factores histórico-sociológicos; con una evolución lineal y

acumulativa que progresa hacia el descubrimiento de las teorías verdaderas. No

hay posibilidad de cuestionarlo o modificarlo, el conocimiento es así, la ciencia sólo

lo descubre. Esta imagen está por detrás de la metáfora (como la utilizada al inicio

de Einstein e Infeld (1986)) según la cual la naturaleza es un misterioso libro y que

el trabajo de los científicos es aprender a descifrarlo, para dar con sus leyes. En

este marco, a la historia de la ciencia se le imponen los patrones del presente, se

evalúa la ciencia de otras épocas a la luz y con referencia al conocimiento y a los

valores actuales. Además, el conocimiento científico sería la única forma válida de

conocimiento, pues ha sido obtenido por un método puramente racional y por ello

se desvalorizan otras visiones, entre ellas el conocimiento previo de los

estudiantes.

Esta idea «método científico» está muy alejada de la concepción

actual de los especialistas (Adúriz Bravo 2008; Pozo y Gómez Crespo, 1998;

Petrucci y Bergero, 2010). Es un «sentido común epistemológico» -algo así como

una idea previa sobre la ciencia- que combina elementos del empirismo-

inductivismo del siglo XIX con aspectos del positivismo lógico de principios del

siglo XX (Lombardi, 1998; Adúriz Bravo, 2008). Esta concepción adolece de muchas

deficiencias:

La observación nunca es imparcial, sino que depende del marco teórico del

observador. Chalmers (1990) le dedica un capítulo entero a la afirmación «la

1 El problema de la inducción se discute en el apartado 3.7. Otras herramientas metodológicas.



observación depende de la teoría». Por su parte, Kuhn (2004) argumenta en este

mismo sentido, ejemplificando con la formación de científicos:

Las demostraciones conocidas de un cambio en la forma visual resultan muy

sugestivas como prototipos elementales para esas transformaciones del mundo

científico. Lo que antes de la revolución eran patos en el mundo del científico, se

convierte en conejos después. … Al mirar el contorno de un mapa, el estudiante

ve líneas sobre un papel, mientras que el cartógrafo ve una fotografía de un

terreno. Al examinar una fotografía de cámara de burbujas, el estudiante ve

líneas interrumpidas que se confunden, mientras que el físico un registro de

sucesos subnucleares que le son familiares. Sólo después de cierto número de

esas transformaciones de la visión, el estudiante se convierte en habitante del

mundo de los científicos, ve lo que ven los científicos y responde en la misma

forma que ellos. (Khun, 2004, pp. 176-177).

Por lo tanto, mal podría comenzar una investigación por la observación, sin definir

previamente el marco teórico a utilizar.

Justamente los marcos teóricos son los grandes ausentes de esta concepción. El

conocimiento científico se estructura en teorías que modelizan la realidad. Estas

teorías son construcciones que explican un conjunto de fenómenos (el

movimiento de los cuerpos, la evolución de las especies). Este punto se ampliará

más adelante.

También están ausentes en esta concepción las preguntas, los problemas y los

intereses de los investigadores.

El conocimiento científico es provisorio y está sujeto a revisión. Este es uno de los

valores fundamentales que caracteriza a la ciencia y la hace diferente de otras

formas de conocimiento. La Mecánica de Newton orientó nuestra imagen del

Universo durante 200 años, hasta que la Relatividad y la Cuántica vinieron a

modificarla. Nadie sabe cuánto durarán estas teorías vigentes actualmente.



En esta concepción está ausente la comunidad científica. Las investigaciones son

realizadas por personas condicionadas por factores históricos, sociales y

culturales.

El apartado se inició afirmando que muchos cursos y textos

comienzan presentando una versión ingenua de método científico. Sin embargo,

el tema no vuelve a tocarse durante el resto del curso o libro. Como si la

metodología no interviniera durante el aprendizaje de ciencias naturales. Hay

aspectos metodológicos -muy alejados de esta visión- que son muy importantes

para la formación en ciencias naturales. Las ideas que caracterizan la concepción

de metodología científica aquí propuesta son:

Es un proceso abierto, cuyas fases se determinan en función del área de

aplicación, de las problemáticas a investigar, del tipo de estudio y de sus objetivos,

del contexto histórico y los intereses de los investigadores o la comunidad, de los

recursos disponibles, etc.

Es un proceso en el cual los científicos, provistos de un conjunto de herramientas

donde cada una tiene una utilidad específica, deciden cuándo emplearlas sin

restringir un único orden de uso. Las estrategias resultantes son variadas y

complejas.

Esta visión es coherente con una noción actualizada del

conocimiento científico:

Se construye a través de un proceso de elaboración de teorías y modelos que

intentan dar sentido a un campo de referencia, es decir un área de conocimiento,

un conjunto de fenómenos (Tiberghien, 1994).

Tiene un carácter dinámico, provisorio y depende del contexto histórico.

Esta visión sobre la ciencia y su metodología no sólo resulta

relevante para favorecer el aprendizaje de conocimientos, como se argumentará

en el siguiente apartado, sino que promueve en los estudiantes una valoración de

la ciencia más positiva, coincidente con el enfoque CTSA (Fourez, 1997).



Herramientas metodológicas útiles para aprender ciencias naturales

Algunas HM resultan útiles para el aprendizaje de ciencias

naturales, pues facilitan el camino al hacer explícitos los procedimientos. A

continuación, se presentan las herramientas que establecen una estructura ayuda

a los estudiantes a comprender los conceptos, a desarrollar formas de razonar, de

resolver problemas y de tomar decisiones. Por ello, se considera importante

enseñarlas explícitamente de modo de lograr una buena comunicación con los

estudiantes.

Teoría y observación

La palabra teoría tiene varias acepciones. Coloquialmente se usa

como especulación o conjetura, como cuando Mafalda dijo de Guille: «Tiene la

teoría de que peinarse con peine pincha las ideas». Es una idea que guía la acción.

En ciencias naturales es algo más elaborado, aunque sigue siendo una conjetura,

una idea que guía a la acción. Se llama teoría a un cuerpo de conocimientos que

explica un campo o dominio del Universo. Incluye un sistema conceptual con

coherencia lógica interna y un conjunto de procedimientos asociado. Algunos

autores piensan que las leyes forman el núcleo de un sistema teórico, también

llamado programa de investigación (Lakatos, 1983) o paradigma (Kuhn, 2004) del

cual forman parte además hipótesis auxiliares, procedimientos, normas, campo de

aplicación y para el segundo autor, valores.

Los procesos de elaboración y evaluación de teorías son

complejos y producto de controversias entre los especialistas. Lo mismo ocurre

con la pugna entre dos teorías rivales. Son cuestiones que forman parte de un

interesante debate que tiene lugar en la comunidad filosófica. Una introducción a

estas cuestiones puede encontrarse en textos de Filosofía de las ciencias como

Chalmers (1990) o Newton-Smith (1987). Aquí sólo se presenta resumidamente una

visión necesariamente parcial. Las teorías científicas surgen en un cierto contexto

social y cultural y luego se desarrollan, evolucionan. Cambian al contexto y el



contexto las cambia. Por supuesto también hay modificaciones que se dan por

cuestiones internas. Cuando una nueva teoría es propuesta, la comunidad

científica la examina, la cuestiona, la prueba, la revisa y eventualmente, la usa.

Algunas pruebas suelen llamarse experimentos cruciales, pues orientan sobre la

validez de una teoría. Pero nunca son definitivos, siempre puede hallarse una

justificación al fracaso del experimento. Por ejemplo:

La órbita de Urano difería notablemente de la prevista por la Mecánica

Newtoniana, lo que constituía una dificultad para la teoría. Era descabellado

desechar la teoría, pues no se contaba con una mejor. Se buscó una explicación

desde del marco teórico: la diferencia podía deberse a la gravedad de algún

planeta aún no descubierto, que estaría perturbando su trayectoria.

Inspeccionando la región del cielo donde los cálculos indicaban que debía estar

ese nuevo planeta, en 1846 se descubrió a Neptuno, lo que resultó un fuerte

respaldo a la teoría de Newton. Es un ejemplo de predicción exitosa.

Con un error de una magnitud menor, la Mecánica Newtoniana predecía un

movimiento del perihelio de Mercurio distinto del observado. Confiados en el

éxito del descubrimiento de Neptuno, unos 30 años más tarde se postuló un

nuevo planeta entre Mercurio y el Sol que explicaría el movimiento anómalo del

perihelio. Se propuso llamarlo Vulcano, e incluso ¡fue observado! Actualmente

se cree que se observaron manchas solares, confundiéndolas con Vulcano en su

tránsito por el Sol (un ejemplo de cómo la teoría y los intereses del observador

pueden afectar una observación). A pesar de que la teoría de Newton no lograba

explicar esta anomalía, siguió vigente. Una teoría no es abandonada por más

evidencia empírica que haya en su contra, si no hay una teoría mejor que la

sustituya.

Unos cuarenta años después, la teoría General de la Relatividad predecía un

cambio en la posición de las estrellas cercanas al Sol, algo impensable desde la

visión newtoniana del Universo. El mismo fue observado por Eddington durante

un eclipse en 1919, un rotundo éxito de la Relatividad.



A veces una nueva teoría explica un fenómeno ya conocido desde mucho antes.

La anomalía en el movimiento del perihelio de Mercurio fue explicada con

precisión por la Teoría General de la Relatividad.

La Mecánica de Newton ha sido muy importante en física. Consta

de tres leyes o axiomas, definiciones, principios y procedimientos. Con la aparición

de la Relatividad y la Cuántica, la teoría de Newton ya no fue considerada válida. El

espacio, el tiempo y la materia no son como lo proponía esa teoría. Sin embargo,

se sigue enseñando una versión actual de esa teoría, por su valor cultural e

intelectual, pero también porque constituye un valioso instrumento de cálculo en

las escalas espacial y temporal en que nos manejamos cotidianamente, el

mesocosmos. Otras teorías importantes en física son la Relatividad General, la

Relatividad Especial, la Mecánica Cuántica, la Teoría Cuántica de Campos, la

Termodinámica, la Mecánica Estadística, el Electromagnetismo y quizá la Teoría de

Cuerdas (unos especialistas dicen que están construcción y otros cuestionan que

sea una teoría). Entre la química y la física se encuentra a la Teoría Atómica. En

biología fue muy importante la Teoría de la Evolución, cuya versión actual -que

incluye a la genética- se llama Teoría Sintética. La Geología cuenta con la Tectónica

de Placas. Entre la física y la astronomía está la teoría sobre la creación del

Universo, el Big Bang.

Buena parte del conocimiento científico actual se encuentra

dentro de estos marcos teóricos. La aparición de cada uno de ellos significó un

paso muy importante para la humanidad, redundando en un aumento de

conocimiento en su campo de aplicación y un importante crecimiento de la

cantidad y calidad de las investigaciones en el tema. Una teoría brinda una base

sólida sobre la cual realizar las pesquisas. Cada teoría implica ver el mundo de un

modo particular, porque guía respecto a qué observar, qué instrumentos utilizar,

cuáles procedimientos son adecuados, qué problemas plantear, etc.

La coherencia entre teorías es valorada. Es uno de los aspectos

que se aprecia al evaluar dos teorías rivales. Entre dos modelos atómicos, la

compatibilidad con el electromagnetismo es una ventaja. Los conceptos sólo



tienen sentido dentro de cada marco teórico. La masa no tiene el mismo

significado en mecánica clásica que en relatividad. Igualmente, la energía tiene un

significado en mecánica, otro distinto en termodinámica, en química, en ecología,

etc. La idea de concepto transversal o integrador, tan atractiva para la didáctica,

es problemática desde la filosofía de las ciencias. Sin embargo, hay conocimiento

que se ha ido desarrollando entre disciplinas (como la físicoquímica) algunos de

los cuales se han convertido en disciplinas en sí mismas (como la bioquímica). En

los últimos años los estudios interdisciplinarios se han multiplicado enormemente

(epidemiología matemática, sistemas complejos aplicados a los campos más

diversos, etc.) cobrando cada vez mayor importancia.

El surgimiento de la teoría sobre la electricidad como fluido, de

Franklin, ilustra las afirmaciones anteriores sobre observación, teoría y

metodología científica. En la primera mitad del S. XVIII, antes del establecimiento

de este marco teórico dominante, había diversas opiniones sobre la naturaleza de

la electricidad, todas basadas en la filosofía mecánico-corpuscular que guiaba las

investigaciones (Kuhn, 2004). Distintos experimentos y observaciones

(necesariamente parciales) estipulaban diversos problemas nuevos. La falta de un

paradigma hacía que todos los hechos fueran igualmente importantes. Por este

motivo, no había razones que orientaran la búsqueda de nueva información. Las

agrupaciones de hechos eran incompletas e incluían elementos equivocados, por

las razones equivocadas. Esto ocurría porque “…no es extraño que, en las

primeras etapas del desarrollo de cualquier ciencia, diferentes hombres, ante la

misma gama de fenómenos -pero, habitualmente, no los mismos fenómenos

particulares- los describan y lo interpreten de modos diferentes” (Kuhn, 2004 , p.

43). Estas diferencias desaparecen con el establecimiento de un marco teórico.

Incluso la teoría define los problemas a resolver y sugiere qué experimentos vale

la pena llevar a cabo. Los científicos dejan de discutir sobre los fundamentos y

comienzan a investigar sistemáticamente sobre cuestiones precisas, aún no

dilucidadas. Las actividades tienen una dirección definida y la efectividad de las

investigaciones aumenta considerablemente. Además, sobrevienen nuevos



desarrollos tecnológicos, algunos de uso cotidiano y otros específicos para

desarrollar nuevas investigaciones (Kuhn, 2004).

Mientras una teoría está vigente, es discutida, cuestionada,

repensada, revisada, reinterpretada, una y otra vez. A veces son reformuladas,

como ocurriera con los formalismos de Lagrange o de Hamilton en el marco

Newtoniano. El universo que conciben es el mismo. La Teoría de Newton sufrió

cambios desde la publicación de los Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica

en 1687. En su versión original, la teoría utilizaba una matemática llamada Teoría

de Proporciones, que se venía utilizando desde la antigüedad. Actualmente se

utiliza la notación algebraica, el cálculo infinitesimal, vectores y la gravedad se

describe utilizando la noción de campo. Si bien Newton ya había desarrollado el

cálculo infinitesimal y seguramente lo había utilizado para resolver varias

cuestiones presentes en los Principia, no podía utilizar una herramienta de cálculo

recién creada por él para argumentar su nueva teoría, por eso debió encontrar

demostraciones utilizando el viejo método. Debido a que la versión actual -la que

se enseña en las escuelas- difiere de la original, es preferible llamarla Mecánica

clásica contemporánea. En resumen, las teorías cambian, evolucionan.

Estas son las teorías científicas. Tradicionalmente, algunas

conjeturas son llamadas teorías, utilizando el significado más coloquial del

término: teoría de los orbitales moleculares, teoría cinética de los gases. Esta es

una dificultad extra desde el punto de vista de la enseñanza, pues contribuye a la

extendida confusión de docentes y estudiantes sobre los fundamentos del

conocimiento científico.

Por su parte, la psicología sostiene que cada persona tiene sus

teorías personales (Pozo, 2006). Es razonable llamarlas teorías pues “constituyen

estructuras jerarquizadas de conceptos, aunque generalmente implícitas y no

conscientes y (…) tienen una función explicativa” (Pozo, 2006, pp. 242-243).

Algunas serán teorías-en-acción, construidas espontáneamente mientras que

otras serán más elaboradas, por ejemplo, por haber estudiado ciencias. ¿Hay

relación entre observación y teoría desde una perspectiva psicológica? La



observación es un proceso que comienza cuando se decide observar. Las teorías

personales guían la observación, indicando de qué está compuesto el mundo, a

qué prestarle atención. Una vez que llega la información, comienza el proceso de

percepción en el cual vuelve a intervenir la teoría. Por ejemplo, el objeto observado

es «clasificado». Nuevamente se evidencia que las observaciones no son puras, no

todos perciben lo mismo cuando ven lo mismo, lo que refiere al argumento de

Kuhn ya presentado. La información recibida es procesada involucrando los

conocimientos previos. Esto mismo ocurre en ciencia. Los científicos miran el

mundo desde sus teorías. La diferencia es que éstas son más explícitas y

compartidas que las personales.

Objeto de estudio

Un objeto de estudio es la parte del universo que se recorta para

estudiar. Al realizar un análisis, un estudio o al resolver un problema, ya sea en un

contexto de investigación o en el escolar, en cualquier marco teórico, siempre se

define un objeto de estudio. Esta noción se vincula directamente con otras

herramientas: estado, proceso, fronteras, acción, interacción y conservación. La

misma identificación del objeto de estudio implica establecer fronteras, que

demarcan dónde termina el objeto y comienza el entorno. Entonces es posible

analizar las interacciones, que son los flujos o las acciones que atraviesan la

frontera. Una acción tiene dos sentidos posibles hacia adentro o hacia afuera del

objeto de estudio. De qué acciones se trata, lo indica el marco teórico (fuerzas en

mecánica, calor en termodinámica, etc.). Si el objeto está aislado, es decir si no hay

acciones hacia o desde el entorno, no experimentará cambios en su estado. Por el

contrario, si cambia, será porque hay interacciones. El paso de un estado a otro se

denomina proceso.

Un ejemplo en el que se aplica es en una caja registradora. El

objeto de estudio es el dinero que hay en la caja. El estado del objeto de estudio

es la cantidad de dinero. A partir de conocer cuánto entró y de cuánto salió

(conocer las interacciones a través de las fronteras) se puede establecer que el



cambio de estado del objeto de estudio (ΔH) es igual a lo que entró (e) menos lo

que salió (s): ΔH = e - s. Por lo tanto: Hf = Hi + e - s. Al analizar las interacciones se

evidencia que cada vez que entra dinero, debió salir de algún lado, del entorno del

objeto de estudio. Para que se modifique el estado del objeto de estudio, debe

interactuar con el entorno.

La noción de objeto de estudio se puede aplicar para el dinero,

siempre que no se cree ni se destruya. Este modo de analizar objetos de estudio

puede utilizarse siempre que haya una cantidad que se conserve, por ejemplo:

• El volumen de líquido se conserva si el recipiente está aislado. Pero si

variara, el cambio sería: ΔVol = Volingresante - Volsaliente.

• En Mecánica Clásica contemporánea, un objeto de estudio aislado

conserva su cantidad de movimiento, que cambia cuando hay fuerzas:

𝒅�⃗⃗�

𝒅𝒕= ∑ �⃗⃗� . La ecuación fue escrita invirtiendo los términos respecto a su

escritura habitual, para dejar la expresión que representa al cambio de

estado a la izquierda y la que representa a las interacciones a la derecha,

como en el ejemplo anterior.

• En Termodinámica, la energía interna de un sistema termodinámicamente

aislado se conserva y cambia cuando hay transferencia de energía por las

fronteras mediante calor o trabajo, que son los procesos, las acciones

posibles: ΔU = Q + W.

Hay muchos ejemplos más. En la base de todos ellos están los

conceptos de objeto de estudio y de conservación. Como no es algo que en un

contexto cotidiano se haga espontáneamente, es necesario enseñar a los

estudiantes a identificar explícitamente el objeto de estudio cada vez que aborden

la resolución de una situación problemática. Hacerlo de modo implícito tiene

riesgos, como la modificación del mismo durante el desarrollo de la tarea, lo cual

conducirá a un resultado erróneo. Otra dificultad que surge habitualmente cuando

el objeto de estudio no está definido explícitamente, es que en una comunicación



(por ejemplo, entre docentes y alumnos) cada parte esté pensando en un objeto

de estudio distinto, lo cual genera confusiones y errores.

Sistemas

Sistema viene del griego: syn: con y istemi: establecer, es decir

unión de cosas de modo organizado. Según el diccionario (Real Academia

Española, 2012) tiene dos acepciones: 1. Conjunto de reglas o principios sobre una

materia racionalmente enlazados entre sí. 2. Conjunto de cosas que relacionadas

entre sí ordenadamente contribuyen a determinado objeto. En cursos de ciencias

naturales el término es muy utilizado, con diferentes acepciones entre ellas:

Sistema de estudio. un objeto se llama sistema cuando está conformado por

varias partes organizadas (por ejemplo, sistema de partículas o sistema

digestivo).

Sistema de unidades. Establece patrones de medida de cada magnitud, para

poder hacer comparaciones. Se ampliará en el apartado 3.7 Otras

Herramientas Metodológicas.

Sistema de coordenadas. Es un elemento matemático. En física se ubica en el

espacio, generalmente fijo a un cuerpo, para realizar mediciones. También se

usan para las representaciones gráficas.

Sistema de referencia o marco de referencia. Es el cuerpo físico al cual se refieren

los movimientos (Roederer, 1963).

Se considera apropiado al inicio de un curso, emplear la noción de

objeto de estudio, evitando abusar de la palabra «sistema» con tantos significados

diferentes. De este modo, se disminuye la posibilidad de confusión. Del mismo

modo, se propone utilizar «marco de referencia» como hacen varios textos

(Resnick et. al., 1993; Serway, 2000; Giancoli y Douglas, 1997) y no «sistema de

referencia». Para esta decisión hay un segundo argumento, la palabra «marco»

colabora a explicitar el significado de la herramienta, el marco de referencia es el

cuerpo físico en el cual se sitúa al observador. En la práctica siempre es un objeto:

la Tierra, un vagón, el Sol, etc.



Lenguaje

Generar nuevo conocimiento es parte importante de la actividad

científica. El conocimiento generado debe ser enunciado y comunicado empleando

un lenguaje. Una característica valorada del conocimiento científico es la

asignación de significados precisos a los términos teóricos. Algunas palabras de

uso cotidiano tienen un significado disciplinar, por ejemplo: fuerza, trabajo,

energía, calor. El significado preciso evita que se generen confusiones al debatir

ideas. En los cursos de ciencias se debe fomentar que los alumnos defiendan con

argumentos sus ideas, pero el docente debe cuidar que todos asignen los mismos

significados a los términos teóricos. Por su parte, desarrollar en el aula actividades

donde los estudiantes comuniquen sus resultados, análogamente a las

comunicaciones científicas, da una idea más adecuada de actividad científica.

Lenguaje matemático

Las comunicaciones en la comunidad científica utilizan el lenguaje

escrito y en ciencias naturales, muchas veces se recurre a expresiones

matemáticas. La matemática en es un lenguaje preciso que permite: 1. Deducir,

razonar, llegar a conclusiones certeras y precisas; 2. Describir y relacionar estados

y procesos; 3. Realizar predicciones.

Es imprescindible haber definido explícitamente el objeto de

estudio y haberle puesto nombres a los estados y a los procesos. Si los estudiantes

no tienen claro cuál es el objeto de estudio, cuáles son los procesos, o si no

manejan la matemática necesaria para aprender ciencias naturales, no tiene

sentido avanzar en el curso, pues sólo aprenderán que son algo aburrido, sin

sentido, que sólo puede memorizarse. Por otra parte, cunde la idea de que los

estudiantes que llegan a los cursos de ciencias naturales no saben la matemática

que deberían saber. En la mayoría de los casos esto no es así, saben matemática,

pero para utilizarla en ciencias naturales es necesario aprender a efectuar una

transferencia (Pérez y Dibar Ure, 2012; Redish, 2005). Los profesores de ciencias

naturales deben enseñar a aplicar matemática. Por ejemplo, en clases de física se



suele decir que la «fórmula» del movimiento rectilíneo uniforme: 𝒇(𝒙) = 𝒎. 𝒙 + 𝒃

es la «ecuación» de la recta: 𝒙(𝒕) = 𝒙𝟎 + 𝒗. 𝒕. Para empezar, no son «fórmulas» ni

«ecuaciones» sino «funciones». Es importante utilizar apropiadamente los

nombres. Pero al mirar a estas funciones desde la perspectiva del estudiante se

evidencia que:

La función que en matemática siempre es representada con la «f», aquí es una

«x».

La variable que habitualmente se representa con una «x», es «t».

Los términos están invertidos.

La pendiente y la ordenada al origen se llaman diferente: velocidad y posición

inicial y además esta último tiene un subíndice.

Pero esto no es todo. Además, hay nuevos significados

involucrados:

Cada elemento de la función en física tiene unidades.

Cada elemento de la función en física tiene un significado asociado (posición,

velocidad, tiempo) pues representa una magnitud. Esto establece

restricciones (¿qué significa un tiempo negativo?) y posibilidades (por ejemplo,

órdenes de magnitud) que no tienen sentido en matemática.

Estos significados deben ser enseñados en los cursos de física. La

función posición en física representa el movimiento de un objeto de estudio en el

espacio. Para comprender el tema es imprescindible vincular la función con el

movimiento del objeto en el mundo. A la humanidad le llevó muchos años utilizar

la notación algebraica para representar movimientos. Las primeras propuestas de

usar representaciones matemáticas para los mismos fueron en el siglo XIV, por los

eruditos Mertonianos en Oxford (Boido, 1996). Ellos utilizaban figuras geométricas

poligonales, en las cuales los segmentos horizontales representaban algo que hoy

se llamaría «lapsos de tiempo» y los segmentos verticales algo así como la

«velocidad», que era una cualidad de los cuerpos. En estas representaciones, el

área, que hoy se llamaría desplazamiento, para ellos designaba «toda la velocidad»

(velocitas totalis). Galileo y Newton en el siglo XVII también utilizaban segmentos



geométricos para representar velocidades e intervalos de tiempo. La notación

algebraica es más poderosa, pero resulta más abstracta. Quizá sea sensato no

utilizar matemática en física en el nivel primario, restringirse a representaciones

geométricas sencillas en el nivel medio y dejar el álgebra en física para el nivel

superior.

Modelo

Este término es utilizado en distintos contextos, incluso

científicos, con una gran variedad de significados (Lombardi, 1998). Aquí se llama

modelo a una representación simplificada de un objeto de estudio donde sólo se

consideran las características del objeto relevantes para los objetivos perseguidos.

El modelo re-presenta al objeto de estudio. En ocasiones será sencillo y en otras

será complejo para, por ejemplo, aumentar la precisión de los resultados. Se debe

evaluar si vale la pena complejizar el modelo debido a que la tarea suele

incrementarse considerablemente.

Las personas usamos cotidianamente algo parecido a un modelo,

llamado representación. Es la imagen o concepto que una persona tiene

implícitamente de un objeto de estudio. Desarrollamos representaciones para

interactuar con el mundo. Por ejemplo, tenemos representaciones de las ciudades

que conocemos. Para movernos en una ciudad desconocida, podemos recurrir a

los conocimientos de sus habitantes (preguntamos), podemos ir recorriendo

pequeñas distancias que serán cada vez mayores (experimentamos), o podemos

comprar un mapa (un modelo elaborado por el trabajo sistemático de un equipo

de personas).

Un modelo es una representación consensuada en una

comunidad. En un mapa, como en una representación, se registran detalles

importantes y se desprecian otros. En los mapas figura la numeración de las calles,

pero no si son empedradas o si hay árboles en la vereda. La representación de un

conductor incluirá qué calles son empedradas o el sentido de circulación, porque

son útiles para tomar decisiones. La de un ciclista incluirá el sentido y la magnitud



de la pendiente de cada calle. Se pueden tener distintas representaciones o

modelos de un objeto de estudio de acuerdo a cada necesidad.

En física los modelos más empleados son los de partícula; sistema

de partículas; cuerpos rígido, elástico y plástico; fluidos ideal y real; gases ideal y

real, etc. (esquema 1). En mecánica clásica se suele comenzar por el modelo de

partícula. Es el más sencillo para concentrarse en comprender los fundamentos de

la teoría. Una vez logrado esto, es posible pasar a modelos más complejos.

a) Modelo de Partícula

En algunos textos es llamado «punto material». El modelo de

partícula tiene en cuenta la posición del objeto de estudio, su velocidad de

traslación y su masa. Mientras que descartan los demás aspectos (por ejemplo,

orientación, velocidad angular, forma, volumen, aspecto, color, textura, etc.). Una

vez delimitado el objeto de estudio, puede ser modelizado como partícula. Se

emplea cuando interesa estudiar el desplazamiento en el espacio y/o la velocidad

de traslación de un objeto de estudio. Muchos estudiantes suelen asociar el

modelo de partícula con un objeto muy pequeño, asociado a su significado

coloquial. Un modelo es una representación abstracta, sin existencia real. Se

puede modelizar a la Tierra como una partícula si interesa describir su trayectoria

alrededor del Sol. Un auto puede ser modelizado como una partícula. En el caso de

un puma lanzado a la carrera, si bien cada parte de su cuerpo tendrá diferentes

velocidades, al considerarlo como partícula, se refiere a la velocidad de su centro

de masa.

Otras herramientas metodológicas

Se presentan otras HM que suelen usarse en cursos de ciencias

naturales.

Observación. Consiste en captar la apariencia, cualidades o magnitudes relevantes del

fenómeno u objeto estudiado. Es un proceso que comienza cuando se decide observar.

Como se indicó anteriormente, la teoría guía la observación, pues indica de qué está



compuesto el mundo, a qué se le debe prestar atención. La información obtenida

mediante la observación es también procesada empleando la teoría.

Descripción y clasificación. Son actividades habituales en ciencia. Ramas enteras de la

ciencia se dedican a describir, como la cinemática, o a clasificar, como la sistemática en

biología. Mengascini y Menegaz (2004) hacen una interesante presentación de la

clasificación como herramienta metodológica:

Modelos

Fluidos Sólidos

Partícula Cuerpo elástico

Cuerpo rígido

Gases Líquidos

Cuerpo plástico

Sistema de partículas

Cambia el volumen

ante cambios de presión

No cambia el volumen ante

cambios de presión

No se deforma ante la acción

de fuerzas

Se deforma ante la acción de fuerzas , recupera su forma

cuando cesan

Se deforma ante la acción de fuerzas, no recupe ra su forma cuando cesan

No se considera su

extensión ni orientación

Se considera su extensión y orientación

Auto Pelota La Tierra

Agua Aceite Mercurio

Sist . Solar Boleadoras Fragmentos

de granada

Viga Puerta Ménsula

Viga Cuerda Resorte

Auto Pelota Asteroide

Aire Butano

Nitrógeno

Esquema 1: algunos modelos físicos.



En relación con el estudio de la diversidad se hace necesario el concepto de

clasificación. La utilización de clasificaciones presenta diferentes valores: el de ser

una herramienta en la producción de conocimientos y el de constituir una estructura

organizadora que permite la transmisión de la información. La generación de

clasificaciones, basada en la definición de categorías y en el establecimiento de

relaciones entre ellas, es una actividad que se efectiviza en la construcción de nuevo

conocimiento, tanto en el ámbito de la biología como fuera de él. Por otra parte, el

conocimiento científico abordado en todos los niveles educativos se organiza a

través de clasificaciones. (Mengascini y Menegaz, 2004, p. 3).

Las clasificaciones sirven para ordenar, para organizar

colecciones, objetos, tanto reales como teóricos. Todas las clasificaciones son

arbitrarias, en ciencias toman sentido en el marco de una teoría.

No sólo en biología las clasificaciones son importantes, también

abundan en física y en química (por ejemplo, fuerzas de contacto y a distancia,

sustancias homogéneas e inhomogéneas, etc.). Sin embargo, en la enseñanza

tradicional de ciencias naturales se encuentran una cantidad abusiva de

clasificaciones, al punto que muchas de ellas sólo existen y persisten en las aulas ,

logrando alejar más a los estudiantes de las ciencias naturales. Ocurre, por

ejemplo, con los tipos de palanca, a los casos para sumar fuerzas gráficamente,

etc. Este sobredimensionamiento puede ser explicado debido a que las

clasificaciones son fáciles de enseñar y sobre todo su aprendizaje -memorístico- es

fácil de evaluar. Sin embargo, su aprendizaje debe ser acompañado por una

reflexión sobre los criterios que las justifican, pues de otro modo es conocimiento

inerte, imposible de articular con otros conocimientos y propenso a ser

rápidamente olvidado.

En ese sentido, la clasificación puede tomarse como un contenido

procedimental, no conceptual, con lo que su valor cambia, permitiendo el abordaje

de contenidos propios del campo de producción disciplinar (Mengascini y

Menegaz, 2005).



Explicación y predicción. Son considerados dos de los fines de la ciencia. En general se

llama explicación a la reducción de muchos fenómenos a unos pocos principios o leyes

generales. Las Mecánica Clásica unificó la explicación de los movimientos sobre la

superficie de la Tierra y de los planetas en el Sistema solar. En los cursos de ciencias

naturales la explicación juega un rol importante, los estudiantes intentan entender para

poder explicar. La parte teórica de las evaluaciones suele consistir en pedir

explicaciones (en el apartado sobre evaluación se argumenta porqué no es apropiado

solicitar definiciones). La predicción es fundamental porque, como se afirmó, nuevas

predicciones implican fuertes respaldos a una teoría y porque permiten desarrollos

tecnológicos. Sin embargo, es una herramienta poco utilizada en las aulas,

ocasionalmente se piden predicciones en el laboratorio. Los estudiantes tienen más

presente entre los fines de la ciencia a la explicación que la predicción (Petrucci y Dibar

Ure, 2001). Sería enriquecedor aumentar la cantidad de predicciones solicitadas a los

estudiantes, especialmente mediante problemas abiertos. Además de su importancia

intrínseca, son un modo de fomentar la curiosidad y el compromiso de los estudiantes.

Problema y pregunta. Un problema es, básicamente, una situación incierta a resolver

(Perales, 2000). En los cursos de ciencias naturales se los utiliza para que los estudiantes

utilicen los conocimientos para resolver situaciones, de modo de hacer más

significativos los aprendizajes (Ausubel et al., 1978). En este contexto se puede

considerar a una pregunta como un problema cuyo enunciado está implícito. Un

problema no es un ejercicio o una tarea. Los problemas provocan en el resolutor la

necesidad de resolverlos, mientras que los ejercicios requieren de tareas repetitivas, en

el mejor de los casos para afianzar una conducta o una destreza, pero no apuntan a

lograr comprensión. Se llama tarea a una consigna arbitraria que requiere de los

estudiantes la realización de acciones que -desde su perspectiva- carecen de sentido,

por lo que sólo puede ser realizada como un rito.



Magnitudes y medición. Son temas importantes, no sólo para la ciencia, sino también

para la industria y el comercio. Sin embargo, no son centrales en la concepción de

ciencia que se defiende en este artículo y su función en un curso de ciencias naturales

debe ser accesoria. Es un aspecto muchas veces sobredimensionado, sobre todo en los

inicios de cursos y de libros de texto de física (véase, por ejemplo, Resnick y Halliday,

1970). Algunos cursos parecen más dedicados a la metrología que a las ciencias. Por

detrás de estas propuestas parece haber una visión ingenuamente empirista de las

ciencias, según la cual el conocimiento se obtiene mediante el registro meticuloso de la

naturaleza, midiendo. Si así fuera, la medición sería central y sería razonable comenzar

los cursos por allí. Pero en el apartado sobre Metodología Científica se argumentó

contra esta posición. Finalmente, la Ley 19.511 (Ley de Metrología, 1972) indica que el

único sistema de unidades válido en Argentina es el Sistema Métrico Legal Argentino

(SIMELA) que está constituido por el Sistema Internacional de Unidades SI (OIPyM,

2006). Esta ley expresa en su Art. 15:

Queda prohibida la fabricación, importación, venta, oferta, propaganda, anuncio o

exhibición de instrumentos de medición graduados en unidades ajenas al SIMELA,

aún cuando se consignen paralelamente las correspondientes unidades legales. (Ley

de Metrología, 1972, p. 1).

Es decir que es «ilegal» atormentar a los estudiantes con ejercicios

de cambio de unidades del sistema métrico al sistema imperial. Algunos profesores

justifican el abuso de este tipo de ejercitación argumentando que sus estudiantes

carecen de tal habilidad (como si eso fuera un impedimento para aprender

ciencias). Sin embargo cuando un adolescente necesita cambiar unidades para

lograr un objetivo que le interese (por ejemplo relacionado con la informática, o

para construir un Rey Momo de fin de año) lo resuelve sin dificultad. Si a estos

argumentos se agrega que el tema Unidades no suele motivar a los estudiantes,

queda claro que su peso en un curso debe ser mínimo. Se propone plantear tareas

interesantes para los estudiantes e ir introduciendo estas nociones a medida que

sean necesarias para el aprendizaje de conceptos, de modo que se vayan

incorporando de modo natural. Finalmente, si se pretende que los estudiantes



aprendan a medir, es necesario proponer actividades cuya resolución implique

medir. Dictarles la definición de medición es como tratar de enseñarles a jugar al

fútbol sentándolos en pupitres y dictándoles el reglamento del juego.

Experimentación. Consiste en provocar deliberadamente un fenómeno, en condiciones

controladas. Son ensayos, pruebas que pueden hacerse en un marco exploratorio o

confirmatorio. En el primer caso se realizan para obtener nuevas o mejores

descripciones del campo de referencia empírico estudiado y en el segundo, con el fin de

testear hipótesis mientras que la teoría indica cuáles son las variables relevantes a

controlar. Si bien se ha criticado aquí al empirismo, eso no significa que no se considere

que mirar el mundo y obtener datos de él no sea una característica fundamental y

distintiva de las ciencias naturales. Desde la didáctica, se suele llamar experiencias a los

experimentos para observar fenómenos, sin involucrar mediciones, es decir con fines

ilustrativos o exploratorios. Estas experiencias son importantes, pues psicológicamente

los estudiantes se encuentran en un «contexto exploratorio». Para realizar un

experimento confirmatorio en el aula, es necesario que los estudiantes comprendan la

teoría en la que se basa el diseño del experimento.

Debate, argumentación y razonamiento. Son actividades de intercambio de ideas que

permiten la construcción colectiva de conocimiento. Se desarrollan en los grupos de

investigación, en los laboratorios y en el campo, pero también entre grupos, en

instancias de intercambio, en congresos y publicaciones. En la enseñanza, al usar estas

actividades como parte de la estrategia, los estudiantes, además de aprender los

contenidos conceptuales, aprenden contenidos procedimentales sobre la actividad

científica. La argumentación es una de las características que diferencia a las ciencias de

otras formas de conocimiento que se validan mediante la autoridad. No es necesario

explicitar por qué es muy valorado socialmente que los estudiantes aprendan a

argumentar y a distinguir razonamientos válidos de falacias.

Es necesario realizar una aclaración sobre la generalización. A

partir de la creencia de que la naturaleza se comporta de manera similar a un



mecanismo, se pueden enunciar tentativamente reglas, principios o leyes que

gobernarían los fenómenos y que valdrían para todas aquellas circunstancias en

que las condiciones sean iguales. El procedimiento lógico por el cual se obtiene

una afirmación universal a partir de un determinado número de observaciones

particulares se denomina inducción. Por ejemplo, si se observa que un cuervo es

negro, este otro también, y este y este, etc., luego de un número suficiente de

observaciones se puede afirmar que todos los cuervos son negros. Sin embargo,

este método no es infalible ya que nunca se puede estar seguro de haber revisado

todos los cuervos del universo. Y aun si se lo hiciera, no habría certeza de que

mañana no vaya a nacer un cuervo blanco (aunque fuera muy improbable). La

inducción no es un método apropiado para establecer leyes, como argumenta

Chalmers (1990), donde los capítulos 1 y 2 están dedicados al inductivismo y al

problema de la inducción. Las leyes se enuncian en el marco de la una teoría.

Además de las leyes que forman parte del núcleo de las teorías,

hay otros tipos de afirmaciones que en ciencias naturales se llaman leyes. Algunos

son enunciados que relacionan dos o más variables. Por ejemplo las leyes de

Kepler, las del péndulo o la ley de Hooke. Se diferencian de las anteriores por no

ser los axiomas de base de un sistema teórico, aunque forman parte de la teoría.

Los primeros dos ejemplos se “deducen” de la Mecánica de Newton. Mientras que

la ley de Hooke es una aproximación que funciona bien dentro de ciertos límites

de cada material. Otras llamadas leyes, son en realidad reglas, como el caso de las

leyes de Mendel o las de Kirchoff.

Esta lista de herramientas no es exhaustiva. Hay otras como

hipótesis, análisis e interpretación de datos, etc. que también pueden ser utilizadas

en cursos de ciencias.

CONSIDERACIONES DIDÁCTICAS

Aprender ciencias naturales debe ser una actividad placentera. No

son difíciles en sí mismas, ni es necesario estudiarlas de modo tedioso. No es cierto



que sólo unos pocos, especialmente dotados y/o estudiosos pueden tener acceso

a ellas.

Análogamente, hay personas que piensan que la matemática no

es para ellos, que nunca podrán entenderla. Esto es falso. Toda persona es capaz

de aprender matemática, así como cualquiera de las ciencias naturales. Algunos

deberán estudiar y dedicarse más que otros. Si además no se sienten atraídos hacia

ellas, si no les gusta, el esfuerzo que deban realizar para entender les parecerá

mucho mayor que quien lo hace con gusto.

En este contexto, una propuesta de enseñanza compatible con la

visión de metodología científica aquí presentada es introducir las HM más

importantes (teoría, observación, objeto de estudio, lenguaje y modelo) al iniciar

el curso, en un bloque breve. Comenzar trabajando explícitamente sobre las HM

representa una ventaja al momento de comprender los conceptos; facilita el

aprendizaje de estrategias de resolución de problemas, particularmente de los

complejos y también permite pautar explícitamente los criterios de evaluación

(Petrucci y Bergero, 2010).

El curso comenzaría con una actividad concreta y problemática

para los estudiantes, como por ejemplo la del «pichi» (Cappannini et al., 1996;

Cappannini et al., 1997), el «huevo loco» (Dumrauf y Espíndola, 2002), el «doble

cono» (Petrucci y Bergero, 2010) o «las patitas» (Izquierdo, 2000: p.54-57). En el

siguiente apartado se presenta una propuesta basada en esta última, orientada a

diferenciar observación de inferencia. Así, las primeras clases (1, 2 o 3 clases) del

curso estarían dedicadas a reflexionar sobre los aspectos metodológicos y sobre

la visión de ciencia propuesta, a partir de un dispositivo que funciona como

disparador. Esta presentación de las HM permite introducirlas mientras son

utilizadas para resolver una situación problemática para los estudiantes. La

propuesta no es realizar un estudio exhaustivo ni memorístico, sino hacer una

introducción de ellas y su utilización. Los estudiantes irán ampliando sus usos y

significados durante el desarrollo del curso, a medida que las vayan empleando

durante el aprendizaje de los contenidos conceptuales. Estas actividades han sido



llevadas a cabo exitosamente en diferentes niveles educativos: universitario,

formación de docentes de nivel inicial, Primaria, Secundaria y Superior (Cappannini

et al., 1996; Cappannini et al., 1997: Dumrauf y Espíndola, 2002; Petrucci y Bergero,

2010).

ACTIVIDAD PROPUESTA

La siguiente actividad ha sido adaptada de Izquierdo (2000: 55-

56). Las ciencias desarrollan métodos para dar explicaciones de lo que se observa.

Pero cualquier explicación científica va más allá de lo que se observa, porque

intenta decir qué hay más allá de lo que se ve. Es decir, los científicos hacen

«inferencias» a partir de sus «observaciones». Las inferencias son el resultado de

interpretar la observación utilizando conocimientos previos (es decir, teorías). La

finalidad de esta actividad es hacer notar la diferencia entre inferencia y

observación. También sirve para evidenciar que se pueden ofrecer diversas

explicaciones a partir de las mismas observaciones y que todas ellas pueden ser

igualmente válidas. No hay una sola manera de interpretar los datos con los que se

cuenta. La actividad es la siguiente:



A. Individualmente:

1. Observar la Ilustración 1, ¿qué representa?

Escribir una narración de lo que ha pasado.

2. Identificar en la respuesta anterior las

observaciones y las inferencias. Pensar otras

posibles respuestas.

B. En grupos:

3. Cada uno cuenta su producción.

4. Debatir: ¿Hay algún criterio para decidir entre

las diferentes respuestas?

C. Puesta en común:

5. Cada grupo cuenta los resultados a los que

arribó (el docente sólo coordina las

exposiciones).

6. Debate: argumentaciones a favor y en contra de las diversas respuestas

(nuevamente el docente sólo coordina, indicando cuáles argumentos son

válidos y cuáles no).

7. Cierre: el docente presenta las conclusiones, identificando observaciones e

inferencias, los conocimientos previos utilizados, la importancia de utilizar un

lenguaje en común, presentando las finalidades de la actividad y valorando las

producciones de los estudiantes.

EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE DE LAS HERRAMIENTAS METODOLÓGICAS En general, es conveniente evaluar el aprendizaje de contenidos

procedimentales durante su ejecución. No es aconsejable hacerlo mediante

exámenes y menos aun solicitando definiciones. Esta última afirmación también es

válida también para las evaluaciones de aspectos conceptuales. Un estudiante

sabe qué es un mueble y no tendrá dificultades clasificar una serie de objetos en

muebles o no muebles. Pero si le pedimos que dé una definición de mueble, lo

Ilustración 1: ¿Qué es lo que se ve?

(Fuente: Izquierdo, 2000).



pondremos en un aprieto. Poder usar con idoneidad un concepto no implica

conocer de memoria su definición. También vale la inversa: se puede memorizar la

definición de estetoscopio sin tener noción de para qué sirve o cómo se lo utiliza.

La evaluación del aprendizaje de las HM puede ser realizada de

manera permanente (formativa). Se realiza una primera evaluación (grupal o

individual) durante la actividad de presentación de las herramientas, pero también

se evaluará su aprendizaje durante el desarrollo de las unidades conceptuales. Si

el aprendizaje de las HM fue satisfactorio, su uso pasará prácticamente inadvertido

durante el resto del curso. Pero a medida que surjan dificultades, el docente puede

ir identificándolas, para ayudar a los estudiantes a usarlas correctamente, por

ejemplo, preguntando «¿cuál es el objeto de estudio?», «¿qué modelo están

usando?» o «¿dónde ubicaste el sistema de coordenadas?».

La propuesta didáctica aquí presentada es un recurso útil para

trabajar en el aula los procedimientos necesarios para realizar la adquisición del

conocimiento científico que “lejos de ser un producto espontáneo y natural de

nuestra interacción con el mundo de los objetos, es una laboriosa construcción

social, o mejor aún, re-construcción " (Pozo y Gómez Crespo, 1998, p. 265). En este

sentido, se constituye en un aporte en el marco de la enseñanza por explicación y

contrastación de modelos que asume que:

…la meta de la educación científica debe ser que el alumno conozca la existencia de

diversos modelos alternativos en la interpretación y comprensión de la naturaleza y

que la exposición y contrastación de esos modelos le ayudará no sólo a comprender

mejor los fenómenos estudiados sino sobre todo la naturaleza del conocimiento

científico elaborado para interpretarlos. La educación científica debe ayudar al

alumno a construir sus propios modelos, pero también a interrogarlos y

redescribirlos a partir de los elaborados por otros, ya sea sus propios compañeros o

científicos eminentes… (Pozo y Gómez Crespo, 1998; p.300).

ESCOLIO (DISCUSIÓN FINAL)



Se ha argumentado sobre cómo la enseñanza y utilización

explícita de HM en cursos de ciencias naturales favorece el aprendizaje de

conceptos científicos. Pero además permiten mostrar a la ciencia como proceso y

producto de la actividad humana, no como saber acabado y único, concepciones

tan cuestionadas por los especialistas. La propuesta es compatible con una imagen

de la ciencia como un proceso colectivo y cultural de elaboración de teorías y

modelos, que intenta describir, explicar y predecir fenómenos de la naturaleza y

una concepción del conocimiento científico como provisorio e histórico.

Las HM para el aprendizaje de ciencias naturales son contenidos

transversales. Se propone que los estudiantes se inicien en el aprendizaje de estas

herramientas al inicio del curso, para poder aplicarlas durante el desarrollo de las

unidades más conceptuales. De este modo se irán consolidando los significados de

las herramientas, comprendiendo su uso y sus limitaciones.

Al iniciar un curso trabajando sobre las HM, se está enseñando

también una introducción a la metodología científica. Estas herramientas -

seleccionadas en función de que facilitan el aprendizaje de ciencias naturales- son

conceptos, procedimientos y actitudes propios de la investigación científica.

Como contenidos, tienen una gran relevancia en la enseñanza de

las ciencias naturales. Una proporción significativa de ellos son considerados en

los Diseños Curriculares de diversas provincias como contenidos estructurantes de

la disciplina: teoría, objeto de estudio, modelo, estado del objeto de estudio,

interacción. Sin embargo, su utilidad trasciende el ámbito escolar, y pueden

aplicarse a una gran diversidad de situaciones, en particular a situaciones

problemáticas.

Hay otras HM que no han sido tratadas en este trabajo. Sin

menospreciar su importancia, estos contenidos -y otros que el docente de ciencias

naturales considere necesarios- pueden ser trabajados a lo largo del curso,

paralelamente a los contenidos conceptuales.



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AGRADECIMIENTOS A la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP que apoya el desarrollo

de artículos como este en el Espacio Pedagógico. A Roberto C. Mercader y a Román

Segovia, muy especialmente, por haber iniciado la difícil tarea de escribir sobre estas

ideas. Al Taller de Enseñanza de Física (FCE-FCNyM, UNLP) y al Grupo de Didáctica de

http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=sistema



las Ciencias (IFLYSIB, UNLP) porque mucho de lo aquí escrito lo aprendí en esos

ámbitos. Finalmente, por sus aportes, sugerencias y correcciones a Silvia M. Pérez, a

Ana G. Dumrauf, a Silvina Cordero, a María Isabel Cotignola, a Guillermo Folguera, a

Adriana Mengascini, Osvaldo Cappannini, a Daniel Badagnani y a Paula Bergero.

herramientas metodológicas para aprender ciencias … 5 num 2/a petrucci.pdf · diego petrucci:...

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