Jiménez Tenorio / Aragón / Aragón Méndez Modelizar en las clases de ciencias

Actividades y recursos útiles para la enseñanza y aprendizaje con modelos
1. Auflage 2022
ISBN: 978-84-18819-49-0
Verlag: Ediciones Octaedro
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark

E-Book, Spanisch, 200 Seiten

Reihe: Universidad

Este libro está orientado, principalmente, a profesores de ciencias, pero también a estudiantes de profesorado de Educación Primaria y Secundaria. Con él, el lector podrá aproximarse a los enfoques de enseñanza basados en modelos, donde encontrará una valiosa ayuda para implementar en el aula este tipo de planteamientos. Sin descartar la importancia de que los estudiantes aprendan las definiciones, leyes y teorías de la ciencia, y de que sean capaces de resolver ejercicios y problemas numéricos, los autores de esta obra consideran que aprender ciencias debe ir mucho más allá. Así, defienden la necesidad de implicar al alumnado en la formulación de ideas que den sentido al mundo en el que viven, en lugar de actuar como consumidores pasivos de los contenidos escolares. Para ello, se proponen actividades y recursos que estimulan la curiosidad y la creatividad, planteando recursos como analogías, experimentos mentales, simulaciones por ordenador, etc. Todo ello no solo desde un plano teórico, sino también de forma aplicada y ejemplificada mediante secuencias didácticas concretas que los autores han puesto a prueba en clases de ciencias. Se pretende, así, integrar la teoría y la práctica educativa, utilizando la modelización como instrumento y guía ante el gran reto de enseñar ciencias hoy.

Natalia Jiménez-Tenorio. Doctora en Ciencias del Mar por la Universidad de Cádiz que ejerce como profesora contratada doctora en el Área de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Lourdes Aragón. Doctora en Ciencias del Mar por la Universidad de Cádiz y profesora contratada doctora en el Área de Didáctica de las Ciencias Experimentales. María del Mar Aragón-Méndez. Licenciada en Ciencias Químicas y doctora en Ciencias de la Educación. Es profesora de Educación Secundaria y profesora asociada en la Universidad de Cádiz. José María Oliva. Doctor en Ciencias y catedrático de la Universidad de Cádiz en el Área de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Ha sido profesor de Educación Secundaria.

Autoren/Hrsg.

Jiménez Tenorio, Natalia

Aragón, Lourdes

Aragón Méndez, María del Mar

Oliva, José María

Leseproben

Capítulo 1

Los modelos y la modelización en la enseñanza de las ciencias

JOSÉ MARÍA OLIVA

Departamento de Didáctica. Universidad de Cádiz

1. Introducción

En este capítulo se pretende clarificar qué entendemos cuando hablamos de enseñanza-aprendizaje basada en modelos y modelización, si bien conviene reconocer que no existe una línea clara divisoria con otros enfoques, también actuales, como el de indagación, el de cambio conceptual o el de aprendizaje a partir de problemas, entre otros muchos.

Para demarcar qué significa una enseñanza basada en modelización, intentaremos clarificar primero sus fundamentos en dos planos distintos, a saber: a) desde la interpretación de la naturaleza de la ciencia, según las visiones actuales, y b) desde la perspectiva de los procesos de enseñanza-aprendizaje en el aula.

2. Los modelos y la modelización en la ciencia

Durante mucho tiempo se pensaba –y todavía hoy sigue siendo una visión bastante extendida– que el conocimiento científico no es más que el producto de la observación de la naturaleza y de la experimentación de laboratorio siguiendo siempre los mismos pasos de un «método científico», único y universal. De esta forma, la ciencia empezaría siempre analizando y estudiando hechos de la realidad, para finalmente culminar su labor mediante la generalización de las conclusiones obtenidas a través de leyes y teorías, que más tarde se someten a nuevos estudios para su verificación.

Frente a esta visión simplista dominante, que suele reconocerse bajo la denominación de positivista, a partir de la segunda mitad del siglo XX empezaron a surgir voces críticas en autores como Popper, Kuhn, Feyerabend o Lakatos, que dieron paso a una visión de la ciencia más compleja (Chalmers, 1988). Según dicha visión, el mundo no es algo que pueda ser visto tal como es, sino que nuestra perspectiva de este se encuentra siempre mediatizada por las teorías y conocimientos vigentes en cada momento, además de por nuestras percepciones sensoriales. Según esto, el conocimiento no es solo el producto de la actividad científica, sino también su punto de partida, dado que la observación y la experimentación están «cargadas» de teoría (Hanson, 1977). Ello significa que las teorías que sostienen las personas que se dedican a la ciencia, influyen en la interpretación de los resultados de sus observaciones y experimentos, por lo que el conocimiento no conduce a la verdad inexorable, sino que esta siempre puede verse matizada e incluso convivir con otras verdades alternativas. Por ejemplo, la visión hoy mayoritaria en la ciencia es considerar a los virus como cuerpos inertes, y no seres vivos, si bien hay una parte importante de la comunidad científica que apostaría por cambiar el concepto que se tiene hoy de vida para incluir también a los virus. Por tanto, bastaría con cambiar la definición de vida para que la respuesta a nuestras preguntas sobre si algo es o no un ser vivo cambiase también. Esto es, en esencia, lo que se denomina un cambio de paradigma, es decir, un cambio en el marco de referencia desde el que observamos y concebimos el mundo.

Por otra parte, frente a la idea de imparcialidad que proponían las corrientes positivistas, se tiende a concebir hoy a la ciencia como una actividad social, a través de la que la comunidad científica discute, discrepa y consensua ideas. Ello conlleva un aspecto positivo al permitir mecanismos que favorecen la intersubjetividad, pero también incorpora sesgos debido a factores sociales: competencia entre distintas escuelas, intereses de grupos de poder dentro de la propia comunidad científica, efectos de un excesivo liderazgo, etc. No hay más que echar un vistazo a algunos episodios de la historia de la ciencia para comprender de qué estamos hablando (Acevedo-Díaz y García-Carmona, 2017; Acevedo-Díaz et al., 2017).

En definitiva, según todas estas consideraciones, hoy tiende a pensarse que no existen verdades objetivas únicas, sino que pueden coexistir distintas formas de entender la realidad, no necesariamente todas ellas igualmente verosímiles. Por otra parte, se asume también que cualquier visión del mundo, por consensuada que esté, es incompleta, aproximada y cambiante, en el sentido de que siempre podemos esperar que llegue una nueva teoría mejor que desbanque a las anteriores.

Además de ello, un grupo importante de especialistas en el campo de la filosofía de la ciencia consideran hoy que, aunque el conocimiento científico guarda cierta correspondencia con el mundo, resulta necesariamente parcial, más simple y limitado que la realidad que interpreta. De este modo, el conjunto de leyes, principios y teorías (el mundo de las ideas) constituye en cierta forma una representación del mundo real, pero no es la realidad misma. Según esto, la realidad es tan compleja que no puede ser abarcada en su totalidad, si bien sí puede ser representada y comprendida en ciertos aspectos. Es aquí donde se sitúa el papel de los modelos teóricos en la ciencia, como entidades intermedias entre las teorías y el mundo real (Morrison y Morgan, 1999), que permiten explicar y predecir la realidad que representan (Adúriz-Bravo, 2012). La figura 1.1 ofrece un esquema general de las relaciones entre teoría, modelo y realidad, expresando algunos ejemplos concretos.

Figura 1.1. Los modelos como intermediarios entre el mundo real y las teorías.

Las teorías vendrían constituidas por conocimientos abstractos formulados en términos de definiciones, axiomas, principios..., sin necesidad de referirse a situaciones concretas o vinculadas directamente al mundo real. Por ejemplo, la mecánica cuántica puede formularse a través de una serie de principios y enunciados (dualidad onda/corpúsculo, hipótesis de Planck, principio de incertidumbre, ecuación de Schrödinger, etc.), pero ninguno de esos axiomas o afirmaciones puede ser sometido a prueba directa a través de la observación o experimentación. Y es que ningún hecho u observable permite por sí mismo la verificación o refutación de una teoría, y por consiguiente su verosimilitud nunca puede ser probada ni desmentida. Para ello, las premisas teóricas deben primero matizarse, contextualizarse y concretarse, lo que exige la adopción de suposiciones accesorias y la realización de aproximaciones que conducen a modelos. Por ello se dice que cualquier modelo es parcial, incompleto y limitado, pues expresa solo una porción o faceta de la realidad que representa. En esto consiste, justamente, la labor de construcción de un modelo teórico, cuya función es explicar y predecir hechos y resultados experimentales, como también servir de puente para poner a prueba la teoría. Siguiendo este marco, una parte importante de la actividad científica podría definirse en términos de modelización, que implicaría la labor de construir modelos, usarlos, revisarlos y reformularlos o cambiarlos por otros, caso que sea necesario. La figura 1.2 muestra de forma esquemática el papel de los modelos y la modelización en las ciencias.

Figura 1.2. Papel de los modelos en el trabajo científico. Fuente: Giere (1999).

Puede verse cómo el modelo permite hacer predicciones que pueden cotejarse con los datos obtenidos del mundo real mediante observación y experimentación. Si los datos están conformes con la predicción, se considera que el modelo se ajusta a la realidad, mientras que si no lo están se considera que no se ajusta.

Desde esta perspectiva, la ciencia se concibe como un proceso de construcción, puesta a prueba y reformulación de modelos, lo que convierte a estos en el núcleo central de la actividad científica. En consecuencia, no es de extrañar que los modelos ocupen hoy un lugar importante también en la enseñanza-aprendizaje de las ciencias, ya que desde la didáctica de las ciencias se considera importante implicar a los estudiantes en el desarrollo de prácticas científicas, y por consiguiente en prácticas de modelización en ciencias.

3. Los modelos y la modelización en los procesos de enseñanza-aprendizaje

La idea de modelo juega un papel central también hoy como unidad de conocimiento utilizado para conformar estándares de enseñanza-aprendizaje en el currículum escolar. Se utiliza con distintas acepciones y significados entre los que existen algunas conexiones importantes, pero también diferencias notables que conviene tener presente. Ya no se trata simplemente de que el alumnado aprenda definiciones, conceptos y otros enunciados teóricos, sino que se considera importante que los estudiantes sean capaces de usar las ideas aprendidas para una mejor comprensión del mundo real, para un uso funcional de estas ante situaciones y problemas cotidianos, y para una mejor participación ciudadana en la sociedad en que vivimos. Este planteamiento conecta plenamente con la idea de alfabetización científica, y, de hecho, la modelización constituye hoy uno de los componentes básicos de la competencia científica, junto con la indagación y la argumentación, como bien han señalado diversos autores. Esto tiene diversas implicaciones para la enseñanza de las ciencias:

1. Es importante organizar el currículum de ciencias en torno a modelos.

2. Los modelos considerados en el currículum de ciencias –modelos de ciencia escolar– son el resultado de la transposición didáctica de los modelos de la...