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INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA

179ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2), 179-192

¿CÓMO ENSEÑAR CIENCIAS?PRINCIPALES TENDENCIAS Y PROPUESTAS

CAMPANARIO, JUAN MIGUEL y MOYA, AIDAGrupo de Investigación en Aprendizaje de las Ciencias. Departamento de Física.Universidad de Alcalá de Henares. 28871 Alcalá de Henares. Madrid

SUMMARY

In this article we review the main current tendencies and approaches for teaching science. We analyze each one of theseproposals and evaluate their main advantages and shortcomings.

INTRODUCCIÓN: LA ENSEÑANZA TRA-DICIONAL Y LA NECESIDAD DE NUEVOSENFOQUES

La investigación en didáctica de las ciencias ha identifi-cado diversas dificultades en los procesos de aprendiza-je de las ciencias que podríamos denominar «clásicas».Entre estas dificultades cabe citar la estructura lógica delos contenidos conceptuales, el nivel de exigencia for-mal de los mismos y la influencia de los conocimientosprevios y preconcepciones del alumno. En los últimosaños se detecta un cierto desplazamiento en los centrosde interés de la investigación y se presta cada vez másatención a factores tales como las concepciones episte-mológicas de los alumnos, sus estrategias de razona-miento o a la metacognición.

Las concepciones epistemológicas se refieren a las ideasacerca del conocimiento en general o, en nuestro caso,acerca del conocimiento científico: cómo se estructura,cómo evoluciona y cómo se produce (Hammer, 1994).Las concepciones epistemológicas sobre la ciencia guar-dan relación con las concepciones sobre cómo se apren-de el conocimiento científico. Por ejemplo, muchos

alumnos piensan que el conocimiento científico se arti-cula en forma de ecuaciones y definiciones que tienenque ser memorizadas más que comprendidas. Hoy sabe-mos que este tipo de factores constituye un obstáculoformidable para el aprendizaje de las ciencias y esresponsable de muchos de los fracasos que registran losenfoques que se proponen para la enseñanza de lasciencias (Linder, 1993). Lo peor de todo es que los fac-tores anteriores no son meros obstáculos pasivos que hayque eliminar, sino verdaderos elementos opositoresactivos que sesgan y filtran los conocimientos acadé-micos.

Por otra parte, existe amplia evidencia de que, cuandolos alumnos abordan el análisis de problemas científi-cos, utilizan estrategias de razonamiento y metodologíassuperficiales (Carrascosa y Gil, 1985) o aplican heurís-ticos importados del contexto cotidiano pero de dudosautilidad cuando se trabaja con contenidos científicos(Pozo, Sanz, Gómez y Limón, 1991).


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Para acabar de complicar las cosas, en muchas ocasioneslas estrategias metacognitivas de los alumnos son real-mente pobres. Uno de los «nuevos» problemas detecta-dos en los alumnos de ciencias es que aplican criterios decomprensión limitados, de manera que no siempre soncapaces de formular sus dificultades como problemas decomprensión; es decir, no saben que no saben (Otero yCampanario, 1990; Campanario, 1995). Las destrezasmetacognitivas son especialmente relevantes en el apren-dizaje de las ciencias, dado que la interferencia de lasideas previas obliga a disponer de un repertorio deestrategias de control de la comprensión adecuado quepermita detectar fallos en el estado actual de compren-sión (Otero, 1990). Como indica Baker, si los alumnosno son conscientes de que mantienen concepciones erró-neas sobre los contenidos científicos, es difícil quetomen alguna postura para clarificar su comprensión(Baker, 1991).

A la vista de los problemas anteriores podía parecer queexistiese una especie de conspiración cognitiva contrael trabajo del profesor (Pozo, 1987, p. 83). Ante estarealidad anterior parece claro que las estrategias tradi-cionales de enseñanza de las ciencias son poco eficacespara promover el aprendizaje significativo. Es innegableque en muchas de las aulas predomina un modelo deenseñanza por transmisión. Según Calatayud, Gil y Gi-meno, este modelo tiene su fundamento en unas suposi-ciones inadecuadas (Calatayud, Gil y Gimeno, 1992):

a) Enseñar es una tarea fácil y no requiere una especialpreparación.

b) El proceso de enseñanza-aprendizaje se reduce a unasimple transmisión y recepción de conocimientos elabo-rados.

c) El fracaso de muchos alumnos se debe a sus propiasdeficiencias: falta de nivel, falta de capacidad, etc.

Cómo enseñar más eficazmente es un problema abierto.Por tanto, es conveniente abandonar la noción de métodode enseñanza y cambiarla por estrategia de enseñanza.Estas estrategias de enseñanza se concretan en unasactividades de enseñanza en las que «se maneja ciertainformación procedente de unas determinadas fuentes,mediante procedimientos concretos (asociados a unosmedios didácticos) y en relación con unas metas explíci-tas o implícitas» (García y Cañal, 1995, p. 7). El modode orientar las estrategias de enseñanza de las ciencias hasido el objeto central de un apasionado debate y de nopocos trabajos de investigación. Aunque todavía nohemos conseguido una respuesta definitiva al problemade cómo enseñar ciencias, disponemos de criterios másexigentes para analizar y evaluar críticamente las distin-tas propuestas.

Como punto de partida, los enfoques alternativos a laenseñanza tradicional de las ciencias descartan el mode-lo del aprendizaje por transmisión hoy unánimementecombatido por los especialistas e investigadores en en-señanza de las ciencias. Una vez descartados enfoquesde enseñanza basados únicamente en la transmisión de

información, la organización de las actividades de ense-ñanza que conducen al aprendizaje significativo estálejos de ser evidente o unívoca (Driver, 1988). Precisa-mente, el objetivo fundamental de este artículo es revisary analizar críticamente los enfoques más influyentesque se han propuesto para intentar vencer con mayoro menor éxito los muy diversos elementos que configu-ran las dificultades del proceso de aprendizaje de lasciencias.

En las secciones siguientes se revisan y analizan crítica-mente algunos de los puntos de vista alternativos quemás influencia han tenido y tienen en el área de enseñan-za de las ciencias. Los enfoques que se analizan estáninfluenciados por suposiciones y teorías acerca de cómose aprende. Sin embargo, las teorías del aprendizajetienden a ser descriptivas, mientras que las teorías de lainstrucción tienden a ser prescriptivas. En las teoríassobre el aprendizaje pueden tenerse en cuenta las condi-ciones en que se desarrolla el proceso de enseñanza. Lasteorías sobre la enseñanza deberían tener en cuentadichas condiciones. Pero, además, las teorías sobre laenseñanza de las ciencias deben tener en cuenta factorestales como lo que el alumno ya sabe, la especial natura-leza de las disciplinas científicas, la organización socialde la enseñanza, las características sociales y cognitivasde los alumnos, sus concepciones epistemológicas ydestrezas metacognitivas, las relaciones psicosocialesen el aula, los factores motivacionales, los recursos ymedios disponibles, etc. No todos los enfoques que serevisan en este artículo tienen en cuenta todos los facto-res anteriores de manera explícita. El objetivo que sepersigue es disponer de criterios para analizar crítica-mente las propuestas y elegir, en la medida de lo posible,los aspectos positivos entre las que se consideren másprometedoras.

¿TIENE VIGENCIA EL APRENDIZAJE PORDESCUBRIMIENTO?

Se tiende a asociar el aprendizaje por descubrimiento alos niveles de enseñanza primaria y secundaria y, dehecho, fue una de las primeras alternativas que se ofre-cieron a la enseñanza repetitiva tradicional en estosniveles. Los defensores del aprendizaje por descubri-miento fundamentaban su propuesta en la teoría dePiaget. Esta teoría alcanzó gran difusión en un momentoen que muchos profesores, especialmente de ciencias,buscaban alternativas al aprendizaje memorístico y re-petitivo y al fracaso generalizado en la enseñanza tradi-cional. Tras años de dominación del enfoque del apren-dizaje receptivo de contenidos, las concepciones piagetanasconducían al aprendizaje por descubrimiento en lo queNovak llamó «un matrimonio de conveniencia» (Novak,1982, p. 110). La predilección de Piaget por el aprendi-zaje por descubrimiento se pone de manifiesto en suconocida afirmación según la cual, «cada vez que seenseña prematuramente a un niño algo que hubierapodido descubrir solo, se le impide inventarlo y, enconsecuencia, entenderlo completamente» (citado enPozo y Carretero, 1987, p. 38).


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El aprendizaje por descubrimiento, con su énfasis en laparticipación activa de los alumnos y en el aprendizaje yaplicación de los procesos de la ciencia, se postulabacomo una alternativa a los métodos pasivos basados enla memorización y en la rutina. Dado que este punto devista prescribe una dirección de enseñanza y aboga pordeterminadas estrategias, es razonable considerarlo tambiéncomo una teoría de la enseñanza. Cabe preguntarse si elaprendizaje por descubrimiento tiene algo que aportarhoy día a la enseñanza en los niveles obligatorios eincluso en la universidad. Para ello es conveniente revi-sar brevemente la experiencia y los resultados del apren-dizaje por descubrimiento.

El enfoque de la enseñanza por descubrimiento conocióun gran desarrollo durante los años sesenta y parte de lossetenta. Diversos proyectos de renovación educativasiguieron este enfoque en el que se fomenta a toda costala actividad autónoma de los alumnos. Incluso a veces sellega a rechazar, como señalan Ausubel, Novak yHanesian, cualquier tipo de guía o dirección del apren-dizaje (Ausubel, Novak y Hanesian, 1983). En conso-nancia con los postulados piagetanos, en el aprendizajepor descubrimiento se presta escasa atención a los con-tenidos concretos que el alumno debe aprender frente alos métodos (Gil, 1994). Lo importante es aplicar a todacosta las estrategias de pensamiento formal. De acuerdocon este enfoque, la enseñanza debería basarse en elplanteamiento y resolución de situaciones abiertas en lasque el alumno pueda construir los principios y leyescientíficos. Éste sería el método ideal para fomentar laadquisición de destrezas de pensamiento formal que, asu vez, permitirían al alumno resolver casi cualquier tipode problema en prácticamente cualquier dominio delconocimiento. Además, encontrando sus propias solu-ciones a los problemas, los alumnos serían capaces deaprender las cosas haciéndolas y ello haría más probableque las recordaran (Pozo y Carretero, 1987). Por otraparte, se argumentaba que la implicación activa en elaprendizaje y el contacto directo con la realidad redun-darían en una mayor motivación de los alumnos.

Sin embargo, tanto las evidencias experimentales comolos análisis críticos pusieron de manifiesto inconsisten-cias y deficiencias en el aprendizaje por descubrimiento(Gil, 1994; Pozo y Carretero, 1987; Driver, 1988). Comoseñala Gil, es muy probable que una búsqueda a tientaspor parte del alumno «dé como resultado el aprendizajede un conjunto de adquisiciones dispersas» (Gil, 1983,p. 30). Otros críticos señalan que en muchas ocasiones laparticipación activa se confunde con la mera manipula-ción. No es raro que los alumnos de enseñanza secunda-ria e incluso de universidad apliquen estrategias depensamiento nada formales e incluso heurísticas sesga-das por lo que a veces «descubren» otras cosas distintasa las que se pretendía (Rowell y Dawson, 1983). Ade-más, es frecuente que la experiencia empírica refuerzaideas previas erróneas de los alumnos sobre los fenóme-nos científicos (Gunstone y White, 1981; Driver, 1988).Parece claro, por otra parte, que los alumnos suelen tenerdificultades en una de las tareas básicas del aprendizajepor descubrimiento, como es la capacidad para contras-tar hipótesis. Diversas investigaciones señalan que la

capacidad para eliminar hipótesis mediante la falsaciónse desarrolla a una edad relativamente tardía (entre los14 y los 16 años) y no siempre en todos los alumnos(Carretero, 1987).

Otra crítica que se formula al aprendizaje por descubri-miento es que está basado en unas concepciones epistemo-lógicas hoy día superadas. Con su énfasis en la observa-ción y en la formulación de hipótesis, este enfoque tienemucho que ver con concepciones excesivamente inducti-vistas sobre la ciencia y el trabajo científico. Lo queempezó siendo una justificación psicológica del aprendi-zaje se acabó basando en una justificación epistemológicasobre la estructura de la ciencia y de los procesos científi-cos según concepciones que prestan demasiada atención alproceso de observación y formulación de hipótesis. Dehecho, según Hodson, una de las características del apren-dizaje por descubrimiento que más facilitó su extensión esque la visión de la ciencia que lo sustenta es más «sencilla»que la de otros modelos de la ciencia y los alumnos puedencomprenderla con más facilidad (Hodson, 1994). Laspreferencias por los procedimientos frente a los conteni-dos es discutible además por otras razones: tal comodemuestran las investigaciones sobre la influencia de lasideas previas de los alumnos de ciencias, y en contra de lasupuesta independencia del pensamiento formal, los con-tenidos concretos sí son importantes a la hora de aprenderciencias.

Una de las críticas más certeras al aprendizaje pordescubrimiento es la que realiza Ausubel cuando distin-gue entre aprendizaje memorístico y aprendizaje signi-ficativo (Ausubel, Novak y Hanesian, 1983). SegúnAusubel, ni todo el aprendizaje receptivo es forzosa-mente memorístico, ni todo el aprendizaje por descubri-miento es necesariamente significativo. Lo importanteno es que el aprendizaje sea receptivo o sea por descubri-miento, sino que sea memorístico o sea significativo.Estas categorías formarían unos ejes independientes(«ortogonales» en palabras de Ausubel) que permitiríanclasificar las situaciones de aprendizaje en el aula deacuerdo con los componentes según cada uno de los ejes.Así, por ejemplo, la búsqueda de soluciones a problemascomplejos por ensayo y error sería un ejemplo de apren-dizaje por descubrimiento que difícilmente daría lugar aun aprendizaje significativo.

Las teorías de aprendizaje por descubrimiento han sidotachadas de ser un tipo de «enfermedad infantil» delprofesorado. Realmente, cuando se pregunta a los profe-sores en ejercicio o en formación qué se puede hacer paramejorar el aprendizaje en el aula, una de las primerasrespuestas es que se debe aumentar la participación delos alumnos en actividades prácticas (Gil, 1994, Campa-nario, 1998a). Existe la creencia ingenua entre los pro-fesores de ciencias de que la mera actividad práctica porsí misma puede conseguir efectos radicales en el apren-dizaje de los alumnos.

A pesar de sus muchas limitaciones, el enfoque delaprendizaje por descubrimiento tiene algunos aspectospositivos aprovechables en la enseñanza de las cienciasexperimentales. Por una parte, se insiste en el papel de



los alumnos como responsables de su propio aprendiza-je. Se presta, además, cierta atención a un aspecto deltrabajo científico que a menudo había sido olvidado enla enseñanza tradicional de las ciencias: el aprender adescubrir. Este aspecto todavía constituye una de lasmás graves carencias de la formación en ciencias (Cam-panario, 1996; Lenox, 1985, Bavelas; 1987). Hay quetener en cuenta que no pocos descubrimientos científi-cos se deben a observaciones accidentales de fenómenosinesperados o a las consecuencias afortunadas de erroresde procedimiento (Campanario, 1996; van Andel, 1994).Aprender a detectar anomalías debería ser, pues, uno delos objetivos educativos dignos de atención. Para queuna observación pueda considerarse anómala es precisoconocer previamente qué cosa no resulta anómala; de ahíla relevancia de los conocimientos específicos. Numero-sos ejemplos extraídos de la historia de la ciencia de-muestran que ciertos hechos son considerados anómaloso dignos de ser explicados sólo en retrospectiva, es decir,cuando existe un marco conceptual en el que tales he-chos desempeñan un determinado papel (Lightman yGingerich, 1991). Como señala Polanyi, «ver un proble-ma es una contribución significativa al conocimiento»(Birch, 1986, p. 79). No cabe duda de que el enseñar a losalumnos a observar con ojos críticos es quizás una de lasaportaciones más dignas de consideración de una teoríadel aprendizaje y la enseñanza que hoy día es casiunánimemente combatida por los especialistas en ense-ñanza de las ciencias, a veces, casi de oficio.

LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS BASADAEN EL USO DE PROBLEMAS

Desde puntos de vista pragmáticos se plantea basar, si notoda, la mayor parte de la enseñanza y el aprendizaje delas ciencias en el nivel universitario en la resolución deproblemas por parte de los alumnos (Boud y Feletti,1992). Como un ejemplo del vigor de esta línea depensamiento pueden citarse los números especiales quelas revistas Instructional Science y Journal of Educationof the Gifted dedicaron en 1995 y 1997, respectivamen-te, a este tema. En esencia, la propuesta consiste enorganizar unidades didácticas articuladas fundamental-mente como colecciones de problemas. El sistema no estan simple como parece: los problemas han de ser selec-cionados cuidadosamente y secuenciados de forma quese consiga el aprendizaje significativo (Lopes y Costa,1996). La palabra problema debe ser entendida en unsentido amplio, ya que incluye, por ejemplo, pequeñosexperimentos, conjuntos de observaciones, tareas de clasi-ficación, etc. Este enfoque deja entrever cierta influenciadel método tradicional de aprendizaje del derecho enpaíses anglosajones, basado en el análisis de casos concre-tos más que en el aprendizaje de códigos y sistemascompletos y tiene como antecedente remoto las posturasfilosóficas de John Dewey (Schmidt, 1995; Lopes y Costa,1996). En el área de ciencias, el origen próximo de esteenfoque se encuentra en la percepción de que gran parte delos conocimientos que tenían que aprender los estudiantesde medicina eran irrelevantes para su futuro desempeñoprofesional. La búsqueda de alternativas más prácticas

desembocó en el aprendizaje a partir de problemas, unenfoque orientado típicamente a la enseñanza universita-ria (Barrows y Tamblyn, 1980). La Facultad de Medicinade la Universidad McMaster en Ontario y el WorcesterPolytechnical Institute fueron instituciones líderes en eluso de esta estrategia (Birch, 1986).

A pesar de que, como se ha indicado, este enfoque seplantea fundamentalmente para su aplicación en la ense-ñanza universitaria, es conveniente analizarlo con ciertodetalle con el fin de aprovechar, en la medida de loposible, las aportaciones que puedan ser de utilidad en ladidáctica de las ciencias en los niveles de la enseñanzaobligatoria. Según Schmidt, la propia dinámica internade esta estrategia fomenta el aprendizaje autorregulado(Schmidt, 1995). Así, durante el análisis inicial delproblema, el alumno debe crear un modelo mental rela-tivo a la situación que se describe en el enunciado. Esmuy posible que este primer modelo inicial sea incom-pleto y tenga lagunas importantes. Asimismo, descubri-rá posibles alternativas y enfoques válidos que, en prin-cipio, pueden resultar apropiados para avanzar en la solucióndel problema o para explorar posibilidades. El que aprendedebería entonces buscar y aprender contenidos relevantes.Cuando este enfoque se complementa con una organiza-ción cooperativa del trabajo en el aula, los problemaspueden hacerse más complejos y la búsqueda de informa-ción puede prolongarse durante más tiempo, a veces variosdías o incluso una semana. Es evidente que en la formula-ción anterior gran parte de la responsabilidad del aprendi-zaje recae en el propio alumno.

Aunque aparentemente este enfoque puede tener ciertosrasgos superficiales comunes con el aprendizaje pordescubrimiento, son más las diferencias que las seme-janzas. Tal vez la diferencia más notable sea que con estemétodo no se espera que el alumno descubra por símismo los conocimientos científicos. Más bien, la selec-ción y sucesión de problemas le orienta para que apren-da, a partir de fuentes diversas, los contenidos que seestiman relevantes en una disciplina dada. El uso siste-mático de los problemas estaría destinado a dar relevan-cia a tales contenidos, no a provocar su descubrimiento.Esta estrategia tiene también puntos en común con lasconcepciones constructivistas sobre el aprendizaje. Aunquelos defensores del aprendizaje basado en problemas hanargumentado que los puntos de vista recientes en psico-logía cognitiva son consistentes con el aprendizaje apartir de problemas, y existen justificaciones globalesdel modelo (Lopes y Costa, 1996), lo cierto es que lafundamentación epistemológica, filosófica y psicológi-ca de esta orientación está menos elaborada que la deotros enfoques, como puede ser aprendizaje comoinvestigación. Los defensores del aprendizaje a partir deproblemas se basan, casi siempre, en evidencias relacio-nadas con el rendimiento académico y grado de motiva-ción de los estudiantes.

Según Birch, el aprendizaje a partir de problemas es elmejor medio disponible para desarrollar las potenciali-dades generales de los alumnos (Birch, 1986). Este autorha resumido las ventajas que se atribuyen al aprendizajea partir de problemas. En primer lugar, el aprendizaje



basado en problemas es más adecuado que los métodostradicionales por transmisión para las necesidades de losalumnos, ya que entre las situaciones más frecuentes quese deben afrontar en las ciencias experimentales seencuentra la búsqueda de soluciones a situaciones pro-blemáticas. Este aspecto es especialmente relevante enla enseñanza universitaria de cara a un futuro desempeñoprofesional. Dado que esta estrategia docente hace ex-plícita la aplicación de los conocimientos teóricos asituaciones problemáticas, fomenta la percepción de lautilidad de los mismos, y contribuye, por tanto, a incre-mentar la motivación intrínseca. Dado que el alumnodebe movilizar constantemente sus conocimientos y queexiste una interrelación continua entre teoría y aplica-ción práctica, el aprendizaje basado en problemas puedeconseguir una mejor integración de los conocimientosdeclarativos y procedimentales.

Como cualquier estrategia, el aprendizaje a partir deproblemas presenta algunas limitaciones que es precisotener en cuenta. Un posible inconveniente es que exigeuna mayor dedicación por parte del profesor. En efecto,la tarea del profesor no se reduce a seleccionar proble-mas que puedan ser más o menos compatibles condeterminados contenidos teóricos. Por el contrario, ladirección en que se orienta el aprendizaje de los alumnosestaría determinada por la acertada selección de proble-mas y por la correcta secuenciación de los mismos. De laselección y secuenciación de los problemas dependeademás el interés que se logre despertar y el grado decoherencia interna que adquieren los contenidos quecomponen la asignatura. Se trata, además, de conseguirque el alumno convierta en suyos los problemas queelige el profesor como punto de partida del proceso deaprendizaje. Es evidente que esta estrategia exige pres-tar atención a los aspectos motivacionales y actitudina-les de la enseñanza de las ciencias. El aprendizaje a partirde problemas requiere también mayor dedicación porparte del alumno y ello puede chocar con los hábitospasivos de éstos, desarrollados tras años de inmersión enambientes tradicionales.

Al igual que sucede con otras orientaciones educativas,el aprendizaje a partir de problemas es, más que unasolución definitiva, una propuesta de trabajo y experi-mentación que merece sin duda un esfuerzo adicional deinvestigación. Entre los diversos aspectos del aprendiza-je a partir de problemas que todavía no son bien com-prendidos se pueden citar el papel que pueden desempe-ñar las nuevas tecnologías y la relación con factorespersonales propios de los alumnos, tales como la depen-dencia o independencia de campo (Birch, 1986). Por otraparte, las orientaciones sobre cómo desarrollar eficaz-mente este enfoque en la práctica son todavía objeto devivo debate (Schmidt, 1995).

EL CAMBIO CONCEPTUAL COMO PUNTODE PARTIDA DE LAS IDEAS CONSTRUC-TIVISTAS

Ante la evidente persistencia de las ideas previas de losalumnos y como una alternativa tanto a la enseñanza

tradicional por transmisión como a la enseñanza pordescubrimiento, diversos autores han planteado la bús-queda del cambio conceptual como punto de partida delas posiciones llamadas constructivistas (Driver, 1988;Nussbaum y Novick, 1982; Hewson y Hewson, 1984;Champagne, Klopfer y Gunstone, 1982). Desde estasposiciones se insiste en la necesidad de ofrecer oportu-nidades para que los alumnos expliciten sus ideas pre-vias. En su ya clásico artículo, Posner, Strike, Hewson yGertzog formulan su conocida concepción sobre el cam-bio conceptual y describen las condiciones necesariaspara el mismo (Posner, Strike, Hewson y Gertzog, 1982):

a) Es preciso que exista insatisfacción con las concep-ciones existentes.

b) La nueva concepción debe ser inteligible, esto es, elalumno debe entender el modo en que la nueva concep-ción puede estructurar las experiencias anteriores.

c) La nueva concepción debe parecer inicialmente plau-sible. Esta condición es especialmente difícil de cumplira veces, dado que algunas teorías científicas tienenaspectos que son contraintuitivos.

d) La nueva concepción debería ser útil, es decir, deberíasugerir nuevas posibilidades de exploración y deberíaproporcionar nuevos puntos de vista al alumno. Lanueva concepción debe resolver los problemas creadospor su predecesora y explicar nuevos conocimientos yexperiencias.

Esta visión del cambio conceptual en el aprendizaje delas ciencias se inspira en parte en las concepcionesepistemológicas de Kuhn y Lakatos sobre el cambioconceptual en ciencia y en los puntos de vista de Toul-min sobre la evolución conceptual en ciencias en elmarco de una ecología conceptual (Mellado y Carrace-do, 1993). La propuesta inicial del cambio conceptualsería un modelo de las condiciones necesarias para untipo de aprendizaje (Hewson y Beeth, 1995). Al ser unateoría descriptiva, no prescribe un modelo docente de-terminado. Sin embargo, a la vista de los numerososintentos de llevar a la práctica esta estrategia, puedeconsiderarse como una propuesta acerca de cómo debeorientarse la enseñanza.

En 1992, diez años después de su formulación inicial,Hewson señalaba el gran número de artículos publicadosen revistas internacionales y de sesiones en congresosdedicados a la investigación sobre el cambio conceptualcomo un indicador del grado desarrollo que ha alcanzadoeste frente de investigación y práctica educativa en elárea de enseñanza de las ciencias (Hewson, 1992). Ade-más, como un indicador adicional de la robustez de estepunto de vista, Hewson constataba el hecho conocido deque el cambio conceptual como paradigma se ha exten-dido a otras áreas e incluso hay documentos de la refor-ma educativa en España que se refieren al aprendizajecomo un cambio conceptual en la estructura cognitivadel alumno y proponen como uno de los objetivos de laenseñanza de las ciencias el propiciar cambios en lasideas previas de los alumnos. La posiciones que abogan



por el cambio conceptual conciben el currículo como unconjunto de experiencias mediante las cuales el alumnoconstruye una concepción del mundo más cercana a laconcepción de los científicos (Driver, 1988). En general,las estrategias que promueven el cambio conceptualreflejan un estilo de enseñanza en el cual tanto alumnoscomo profesores están implicados activamente y en elque los profesores «animan a los alumnos a expresar susideas, a pensar rigurosamente y, a su vez, modifican susexplicaciones dependiendo de los puntos de vista queconsiguen elicitar en sus alumnos» (Smith, Blakeslee yAnderson, 1993, p. 114). Las pautas generales que debe-rían seguirse en cualquier programa de enseñanza para elcambio conceptual han sido revisadas recientemente porHewson y Beeth, quienes ofrecen una serie de recomen-daciones que se resumen a continuación (Hewson yBeeth, 1995):

a) Las ideas de los alumnos deberían ser una parteexplícita del debate en el aula. Se trata de que losalumnos sean conscientes de sus propias ideas y de lasideas de los demás. Además, a diferencia de los enfoquestradicionales, las opiniones de los alumnos deberíanconsiderarse al mismo nivel que las del profesor. Losalumnos han de darse cuenta de que las ideas tienenautoridad por su poder explicativo, no por la fuente dedonde proceden.

b) El estatus de las ideas tiene que ser discutido ynegociado. Como una consecuencia de la primera condi-ción, una vez que todas las ideas han sido elicitadas, losalumnos deben decidir acerca del estatus de sus propiasopiniones y de las opiniones de los demás. En estaelección intervienen, además de la propia ecología con-ceptual, sus criterios epistemológicos acerca del conoci-miento científico y acerca de qué constituye una explica-ción aceptable.

c) La justificación de las ideas debe ser un componenteexplícito del plan de estudios. Que los alumnos conside-ren que las nuevas concepciones son plausibles y útilespuede depender de varios factores: que las nuevas con-cepciones parezcan verdaderas y compatibles con otrasconcepciones previas o aprendidas, que las concepcio-nes no contradigan las ideas metafísicas de los alumnos,que la idea aparezca como general o como consistente yque ello coincida con los compromisos epistemológicosde los alumnos, etc.

d) El debate en el aula debe tener en cuenta la metacog-nición que, según Gunstone y Northfield, desempeña unpapel central en el cambio conceptual (Gunstone yNorthfield, 1994). Cuando los alumnos comentan, com-paran y deciden sobre la utilidad, la plausibilidad y laconsistencia de las concepciones que se presentan, estánexplicitando sus propios criterios de comprensión. Laaceptación o no de las nuevas ideas y el rechazo de lasideas previas depende en gran medida de los patronesmetacognitivos de los alumnos: ¿satisface una nuevaconcepción las lagunas que plantea la anterior?, ¿escapaz el alumno de detectar fallos en la capacidadexplicativa de sus propias ideas?, ¿cómo comparar elpoder explicativo, sin duda elevado, de las concepciones

previas con el de las nuevas concepciones, etc.? Losinterrogantes anteriores responden a la necesidad detener en cuenta problemas como las dificultades de losalumnos para detectar discrepancias o inconsistenciasen un razonamiento científico (Otero y Campanario,1990).

De la descripción anterior se desprende la necesidad dedisponer de un repertorio de técnicas y recursos acordescon las condiciones que se han explicado. Las ideasprevias pueden ponerse de manifiesto utilizando ejem-plos adecuados, cuestionarios, demostraciones, técnicasde discusión en grupo, etc. Una vez que se ha conseguidolo anterior, las estrategias para disminuir el estatus de lasideas erróneas de los alumnos y para justificar las nuevasideas deben hacer hincapié en los principios científicosde buscar la máxima simplicidad o la máxima consisten-cia; se basan en el empleo, entre otros recursos, deanalogías (Brown, 1994), discusiones guiadas, modeli-zaciones (Raghavan y Glaser, 1995), comparaciones,etc. El uso de estas actividades incide, además, sobre lasconcepciones epistemológicas de los alumnos. Por últi-mo, es necesario enseñar a los alumnos a detectar incon-sistencias entre diversos puntos de vista (algo que se dapor supuesto, aunque no siempre esté garantizado) y aque aprendan a aplicar criterios de comprensión adecua-dos en tales situaciones.

En la literatura existen numerosos ejemplos de aplica-ción de los principios generales del cambio conceptual aáreas diversas y a temas y contenidos concretos. Osbor-ne y Freyberg han descrito varios modelos consecuentescon esta orientación (Osborne y Freyberg, 1985). Larevista española Enseñanza de las Ciencias es una fuen-te notable de este tipo de propuestas. Aunque no parecenexistir revisiones sistemáticas o metaanálisis compren-sivos de los resultados, los trabajos publicados demues-tran cierto grado de efectividad, sin que los resultadossean espectaculares (Carretero y Limón, 1995; Linder,1993). Parece ser que, como reconocen Strike y Posner(1990), las ideas previas pueden resistir incluso a laenseñanza que se propone explícitamente erradicarlas.

Las causas de que el éxito no siempre acompañe a losintentos de conseguir el cambio conceptual son variadas.Algunos críticos señalan que el fundamento epistemoló-gico basado en las ideas de Toulmin y Kuhn puede serútil para entender los procesos de cambio conceptual enpoblaciones de científicos. Sin embargo, la aplicacióncasi directa de tales ideas para entender los cambiosindividuales en la mente de los alumnos es más quediscutible (Pintó, Aliberas y Gómez, 1996; Osborne,1996). Además, el efecto de las evidencias contrarias alas ideas previas de los alumnos de cara a lograr elcambio conceptual parece ser menor del que se pensabaen un principio, de manera que los contraejemplos o losconflictos cognitivos por sí mismos no siempre sonútiles para provocar el cambio conceptual (Carretero yBaillo, 1995; Clement, Brown y Zietsman, 1989; Hew-son y Thorley, 1989). Este aspecto es relevante para elprofesor de ciencias porque algunos sesgos en el funcio-namiento cognitivo, comunes a casi todos adultos, hacenque los alumnos sean selectivos cuando interpretan las



observaciones experimentales, lo que podría explicar larelativa falta de eficacia de los contraejemplos comoúnico recurso para cuestionar sus ideas previas. Ade-más, parece claro que ni siquiera los propios científicosutilizan la falsación simple para rechazar un punto devista (Chalmers, 1982). De hecho, los científicos hacengala a veces de una resistencia notable a las nuevas ideasen ciencia (Campanario, 1993, 1997).

Entre los investigadores en enseñanza de las cienciasexiste la percepción de que para que las estrategias decambio conceptual tengan algún efecto importante espreciso que no se apliquen como un conjunto de estrate-gias aisladas, sino como un enfoque de enseñanza cohe-rente. Para ello sería necesaria, en primer lugar, unaorientación común en varias asignaturas de ciencias yuna cierta persistencia temporal en cada una de ellas(Smith, Blakeslee y Anderson, 1993). Además, mientraslos profesores tienen una perspectiva a largo plazo de lasactividades de enseñanza, los alumnos no tienen, engeneral, esta perspectiva (Duit, 1991). Es aconsejable,pues, que el profesor explicite los objetivos de las acti-vidades de enseñanza-aprendizaje. Por otra parte, aun-que las estrategias de cambio conceptual den resultadoen casos concretos, los profesores reconocen que nopueden aplicar este enfoque a gran escala sin el apoyo demateriales curriculares adecuados (Smith, Blakeslee yAnderson; 1993). Los libros de texto son el materialcurricular más utilizado en la enseñanza a todos losniveles y sólo en raras ocasiones incorporan esta orien-tación didáctica (Apple, 1984).

Las formulaciones iniciales del cambio conceptual secentran casi exclusivamente en los conocimientos. Cier-tamente, este enfoque parece destinado a sustituir lasideas previas de los alumnos por otras concepcionesacordes con las comúnmente aceptadas por los científi-cos como un fin en sí mismo. Aunque en formulacionesposteriores del cambio conceptual se destaca la impor-tancia de otros factores, como los compromisos episte-mológicos (Hewson, 1985) y los factores afectivos yestéticos (West y Pines, 1983; Hewson y Thorley, 1989),y metacognitivos (Hewson, 1992), el marco anterior nopresta, en principio, excesiva atención a otras variablesrelevantes y aún considera que los nuevos elementosañadidos deben servir casi exclusivamente como ayudapara el cambio conceptual. Sin embargo, los factoresafectivos son importantes e incluso decisivos. Por ejem-plo, Dreyfus, Jungwirth y Eliovitch han comprobadoque las condiciones de conflicto cognitivo son bienrecibidas por los alumnos más brillantes, mientras losalumnos con dificultades de aprendizaje pueden llegar adesarrollar actitudes negativas y a dar muestras de ansie-dad ante tales situaciones (Dreyfus, Jungwirth y Eliovitch,1990). Si no se tienen en cuenta estos factores, es posibleque las estrategias de cambio conceptual no sean efectivas.

El papel de la metacognición en el cambio conceptual esespecialmente relevante desde otra perspectiva. Por unaparte es un medio para que tenga lugar el cambio concep-tual, pero también puede considerarse un resultado de-seable del cambio conceptual. La insatisfacción delalumno con sus propias concepciones implica el recono-

cimiento de dificultades (Gunstone y Northfield, 1994),mientras que la evaluación de las nuevas concepcionespara decidir sobre la plausibilidad de las mismas y suutilidad implica comparación entre dos estados de com-prensión. En esta comparación juegan un papel determi-nante los compromisos epistemológicos que tenga elalumno. Possner, Strike, Hewson y Gertzog llaman com-promisos epistemológicos a los criterios mediante losque una persona utiliza y juzga el conocimiento (Posner,Strike, Hewson y Gertzog, 1982). Un alumno puedetener compromisos epistemológicos que enfaticen lacoherencia interna o la generalidad del conocimiento.Enfrentado a la tarea de reconocer el conflicto entre dosconcepciones inconsistentes, un alumno puede elegirentre admitir las dos versiones como correctas cada unadentro de su propio dominio o rechazar una de las dosconcepciones. Es evidente que en todo el proceso ante-rior el alumno necesita controlar constantemente el esta-do actual de la propia comprensión. Si se consigue quelos alumnos sean conscientes del carácter constructivodel aprendizaje, el cambio conceptual puede ser unmedio para fomentar la metacognición.

Movidos, en parte, por las limitaciones anteriores, algu-nos autores hablan del cambio conceptual y metodológi-co (Carrascosa y Gil, 1985; Gil, 1994; Segura, 1991).Ciertamente, la inclusión de este último término es algomás que un mero complemento: se argumenta que sin uncambio metodológico no puede producirse un cambioconceptual. De ahí que, según estos puntos de vista, losenfoques que sólo tienen en cuenta el cambio conceptualresulten, por fuerza, limitados.

EL APRENDIZAJE DE LAS CIENCIASPUEDE SER UN PROCESO DE INVES-TIGACIÓN DIRIGIDA

Aunque la concepción del aprendizaje como un procesode investigación no es nueva, en los últimos años laspropuestas coherentes con esta idea han adquirido undesarrollo notable, especialmente desde posiciones lla-madas constructivistas. García y Cañal han revisado laspropuestas que defienden el aprendizaje como investi-gación más difundidas en nuestro país y han encontradouna serie de componentes comunes en todas ellas yalgunas diferencias de matiz (García y Cañal, 1995). Ellector interesado en un análisis comparativo de las dife-rentes propuestas puede consultar la obra citada. Acontinuación se analiza brevemente una de las formula-ciones más difundidas en España y de la cual el profesorDaniel Gil es quizá el más conocido defensor.

Según Gil, uno de los mayores problemas de la enseñan-za de las ciencias es el abismo que existe entre lassituaciones de enseñanza-aprendizaje y el modo en quese construye el conocimiento científico (Gil, 1994). Enconsecuencia, es útil partir de la metáfora del científiconovel que, como es sabido, puede alcanzar en un tiempomás o menos corto un grado de competencia relativa-mente elevado en un dominio concreto. Ello es posibleporque cuando un científico novel se integra en un grupo



de investigación empieza a desarrollar pequeñas inves-tigaciones en las que replica los trabajos previos en unárea determinada y aborda problemas en los que sussupervisores son expertos. De este planteamiento sedesprende la conveniencia y aun la necesidad de plantearel aprendizaje de las ciencias como una investigacióndirigida de situaciones problemáticas de interés (Gil,1993). Esta propuesta se orienta, fundamentalmente, a laenseñanza de la ciencia en el nivel de enseñanza secun-daria, si bien en la literatura didáctica existen ejemplosde aplicación orientados a la enseñanza universitaria(Meneses, 1992).

Gil y sus colaboradores proponen una serie de estrate-gias que se detallan a continuación sin que ello impliquela necesidad de seguir forzosamente una secuencia pre-determinada (Gil, 1993; Gil, 1994, Gil, Carrascosa,Furió y Martínez-Torregrosa; 1991):

a) Se plantean situaciones problemáticas que genereninterés en los alumnos y proporcionen una concepciónpreliminar de la tarea.

b) Los alumnos, trabajando en grupo, estudian cualita-tivamente las situaciones problemáticas planteadas y,con las ayudas bibliográficas apropiadas, empiezan adelimitar el problema y a explicitar ideas.

c) Los problemas se tratan siguiendo una orientacióncientífica, con emisión de hipótesis (y explicitación delas ideas previas), elaboración de estrategias posibles deresolución y análisis y comparación con los resultadosobtenidos por otros grupos de alumnos. Es ésta unaocasión para el conflicto cognitivo entre concepcionesdiferentes, lo cual lleva a replantear el problema y aemitir nuevas hipótesis.

d) Los nuevos conocimientos se manejan y aplican anuevas situaciones para profundizar en los mismos yafianzarlos. Éste es el momento más indicado para hacerexplícitas las relaciones entre ciencia, tecnología y so-ciedad.

Como señala Gil, el cambio conceptual adquiere ahoraun carácter instrumental y deja de ser un objetivo en símismo: «la investigación no se plantea para conseguir elcambio conceptual, sino para resolver un problema deinterés» (Gil, 1994, p. 27), el cambio conceptual «seproduce a lo largo de todo el proceso como un resultadomás» (Gil, 1993, p. 203), de ahí el énfasis en el necesariocambio metodológico que debe acompañar todo el pro-ceso. Sin embargo, se rechaza la idea de reducir todo alaprendizaje de un método científico «como conjunto dereglas perfectamente definidas que se aplican mecánica-mente» (Gil, 1983, p. 26). Ésta y otras formulacionesinsisten también en el cambio actitudinal (Mellado yCarracedo, 1993, p. 335).

El modelo que emerge del aprendizaje de las cienciasaparece así contrapuesto tanto a la mera recepción deconocimientos como al descubrimiento de los mismospor los alumnos (Gil, 1993). Por otra parte, según losdefensores de este enfoque, tanto los diseñadores del

currículo como los profesores deben cuestionar la cien-cia que se debe (y que es posible) enseñar. Concretamen-te, es preciso descargar los programas de ciencias decontenidos puramente conceptuales y prestar más aten-ción a los aspectos metodológicos, al estudio de lanaturaleza del conocimiento científico, a los procesos deconstrucción del mismo y a la relación ciencia-tecnolo-gía-sociedad (Gil, 1994).

Las estrategias propias del aprendizaje como investiga-ción deben ir acompañadas por actividades de síntesisque den lugar a la elaboración de productos comoesquemas, memorias, mapas conceptuales, etc., y quepermitan concebir nuevos problemas. Coherente coneste enfoque, la resolución de problemas como investi-gación se propone como alternativa a los problemas yejercicios tradicionales (Gil, Martínez-Torregrosa y Se-nent, 1988). En formulaciones recientes del modelo, seinsiste en cuestionar la separación tradicional entre prácticas,resolución de problemas y teoría y se ofrecen alternati-vas de integración concretas (Gil y Valdés, 1995).

Como se ha explicado más arriba, los puntos de vista queproponen la investigación como medio de enseñanza yaprendizaje no son nuevos, y autores clásicos comoLocke, Rousseau, Ferrer i Guardia y Dewey ya formula-ron propuestas en tal sentido (García y Cañal, 1995). Sinembargo, tal vez los rasgos más distintivos de los enfo-ques actuales del aprendizaje como investigación seansu afán integrador de los diversos aprendizajes (Gil,1993) y su orientación «radicalmente constructivista»(Gil, 1994, p. 29) fundamentada en las teorías y puntosde vista actuales en filosofía, historia y epistemología dela ciencia. Los autores que trabajan desde estas perspec-tivas constructivistas han consolidado una línea de in-vestigación y práctica escolar sólida y fructífera. Si nosceñimos a nuestro país, basta un análisis somero derevistas como Enseñanza de las Ciencias o Investiga-ción en la Escuela para constatar el número elevado detrabajos que se publican siguiendo esta orientación teó-rica. En una interesante revisión sobre las tendenciasactuales en la formación del profesorado de ciencias,Furió abogaba por la integración de las nuevas exigen-cias prácticas de una enseñanza constructivista (Furió,1994). Sin embargo, como señalan Mellado y Carrace-do, «el constructivismo se ha mostrado como un para-digma coherente y fundamentado para el aprendizaje delas ciencias, pero no puede considerarse como un para-digma dominante único, al estilo kuhniano, que excluyaabsolutamente a los demás» (Mellado y Carracedo, 1993,p. 336).

Al igual que sucede con otros enfoques, el aprendizajecomo investigación no está exento de problemas. En suaplicación práctica existen algunas dificultades que espreciso tener en cuenta. Una de estas dificultades tieneque ver con la capacidad investigadora de los alumnos.La metáfora del alumno como científico ha sido cuestio-nada por autores que llaman la atención sobre las pautassesgadas de razonamiento que utilizan con frecuencialos alumnos (Thiberghien, Psillos, Koumaras, 1995).Ello obliga casi siempre a plantear situaciones muysimplificadas y a que el profesor deba anticipar muchas



de las dificultades conceptuales y de procedimiento que,sin duda, surgirán durante el desarrollo de las clases. Deahí el marcado carácter de investigación dirigida quepresenta este enfoque. De hecho, como reconoce Gil, noresultará extraño que el profesor deba reforzar, matizaro poner en cuestión los resultados obtenidos por losalumnos mediante los resultados «correctos» obtenidospor los científicos (Gil, 1994, p. 29). Por otra parte, eldesarrollo de las actividades de investigación dirigidaexige bastante tiempo y obliga, en cierta medida, a undelicado equilibrio entre las necesidades contrapuestasde profundización y visión coherente y ello exige confrecuencia el sacrificio de parte de los contenidos (Gil,1987). Otro riesgo no desdeñable tiene que ver con laactitud de los alumnos. Al igual que sucede con otrosenfoques innovadores, es posible que los alumnos noestén dispuestos a realizar la inversión de esfuerzo queconlleva un modo de aprender distinto al que general-mente están acostumbrados. Muchas veces es más có-modo para los alumnos recibir explicaciones o puedeque no encuentren interesantes las situaciones que seabordan en el trabajo de investigación. Como señala Gil,los inconvenientes anteriores no son desdeñables e inci-den negativamente en el desarrollo de las actividades declase, aunque ello tiene una contraparte positiva y esque, en cierta medida, «se evitan las expectativas sim-plistas en soluciones-milagro» (Gil, 1987, p. 12).

LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS Y ELDESARROLLO DE LAS CAPACIDADESMETACOGNITIVAS

Como se ha indicado más arriba, las destrezas metacog-nitivas son una de las componentes del aprendizaje a lasque se ha empezado a prestar atención en los últimosaños. La metacognición puede concebirse como unaayuda al aprendizaje, pero también puede y debe consti-tuir un objetivo legítimo de la enseñanza (Novak yGowin, 1988). Se ha argumentado incluso que la ense-ñanza de las ciencias puede resultar especialmente ade-cuada para este propósito (Baker, 1991). En la literaturaeducativa se citan diversas propuestas en este sentido,algunas de las cuales se revisan a continuación.

Linda Baker y otros autores han llamado la atenciónsobre la relación que existe entre una de las componentesde la metacognición, el uso de estrategias metacogniti-vas, y otros aspectos relacionados con el aprendizaje delas ciencias (Baker, 1991; Carin y Sand, 1985; Carter ySimpson, 1978; Esler y Esler, 1985; Resnick, 1983).Entre las destrezas básicas que se espera que desarrollenlos alumnos de ciencias destacan las capacidades deobservación, clasificación, comparación, medición, des-cripción, organización coherente de la información, pre-dicción, formulación de inferencias e hipótesis, inter-pretación de datos, elaboración de modelos, y obtenciónde conclusiones (Esler y Esler, 1985; Carter y Simpson,1978). Según Baker, existe un paralelismo notable entrealgunas de las destrezas básicas anteriores y ciertasestrategias cognitivas y metacognitivas que se necesitany aplican en el procesamiento de información. Cuando el

procesamiento de la información se lleva a cabo a partirde textos, el paralelismo es aún más claro. Así, laformulación de inferencias en el laboratorio de cienciasrequiere, en primer lugar, que el alumno tenga en cuentatoda la información disponible en cada momento. Estainformación puede ser fragmentaria, contradictoria oincompleta, lo cual muchas veces se debe a limitacionesexperimentales. El alumno debe formular determinadaspredicciones que le ayuden a completar la informaciónde que dispone y, como paso final, debe comprobar quelas inferencias eran apropiadas. En todos los pasosanteriores existe un paralelismo con los procesos deformulación y comprobación de inferencias durante lastareas de lectura de textos. El aprendizaje a partir detextos se postula, pues, como uno de los medios máseficaces de fomentar la metacognición, especialmenteen el aprendizaje de las ciencias (Baker, 1991).

Se han desarrollado algunos programas de enseñanzaexplícita de la metacognición como un contenido educa-tivo más. La idea que subyace es que los alumnos poseenlas capacidades necesarias para aplicar destrezas meta-cognitivas, pero con frecuencia no son capaces de hacer-lo de manera espontánea. La mayor parte de los progra-mas de instrucción directa en capacidades metacogniti-vas que se han publicado se destinan a mejorar el apren-dizaje a partir de textos (Campanario, 1995) y no estánorientados explícitamente al aprendizaje de las ciencias(Campanario, en revisión).

Precisamente, la escasez de propuestas para desarrollarlas capacidades metacognitivas en el marco general delaprendizaje de las ciencias es un rasgo común a losenfoques orientados al cambio conceptual o al aprendi-zaje como investigación, a pesar de la importancia que seconcede actualmente a la metacognición en dichas pro-puestas. Una forma posible de desarrollar la metacogni-ción en el marco del cambio conceptual consiste en elempleo de actividades que siguen el esquema predecir-observar - explicar (Gunstone y Northfield, 1994). Enestas actividades se hace que los alumnos formulen, enprimer lugar, predicciones acerca de determinadas expe-riencias o demostraciones de cátedra. Se pone especialatención en que los alumnos expliciten las razones enque se basan para sus predicciones. El objetivo es que losalumnos sean conscientes del papel de los conocimien-tos previos en la interpretación de los fenómenos. Acontinuación se desarrolla la experiencia para que losalumnos contrasten el desarrollo y los resultados de lamisma con sus predicciones. Por último, los alumnosdeben intentar explicar las observaciones realizadas,que muchas veces serán distintas a sus predicciones. Alo largo de este proceso, el profesor debe hacer explícitaslas relaciones entre las ideas previas de los alumnos y lasteorías que permiten explicar adecuadamente las obser-vaciones realizadas durante las experiencias. Como se-ñalan Gunstone y Northfield, este tipo de actividadestiene un marcado carácter metacognitivo en la medidaen que, si se desarrollan adecuadamente, ayudan a losalumnos a ser conscientes de sus propios procesos cog-nitivos (Gunstone y Northfield, 1994). Que los alumnoscomprendan que los conocimientos previos guían laobservación ya es un objetivo valioso en sí mismo y lo es



más si contribuye a que sean conscientes de que susconcepciones sobre el conocimiento científico suelenser inadecuadas. Este tipo de actividades ha sido utiliza-do con éxito con profesores en formación y con profeso-res en servicio (Gunstone y Northfield, 1994). Otraventaja de este tipo de tareas es que con ellas se llama laatención sobre el papel de la observación en ciencia: nobasta con dar por supuestos los resultados, es precisocontrastarlos.

Otra estrategia, si bien a largo plazo, consiste en hacerque los alumnos lleven un diario de campo en el queregistren las experiencias realizadas en clase, sus con-cepciones iniciales y los procesos de cambio conceptual.De esta manera, a medida que se avanza en el desarrollode las asignaturas, existe una base documental a la que sepuede recurrir para fomentar la autoevaluación por partede los alumnos del cambio en sus concepciones sobre elaprendizaje (Fulwiler, 1987).

Aunque no están únicamente orientados al desarrollo dela metacognición, los mapas conceptuales y los diagra-mas UVE pueden servir para este objetivo y a menudo sepresentan como dos recursos realmente útiles tanto parael aprendizaje de los contenidos como para el desarrollode las capacidades metacognitivas (Novak y Gowin,1988).

EL DISEÑO DE UNIDADES DIDÁCTICASPARA LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS

La preparación de las clases constituye una tarea que hade acometer diariamente el profesor. La preparación deuna clase conlleva la elección de los contenidos, laorganización y secuenciación de los mismos, el diseñode actividades de clase y de posibles tareas extraescola-res, la anticipación de las dificultades que pueden encon-trar los alumnos, etc. Todos estos componentes se tradu-cen, en definitiva, en una secuencia determinada deacciones. Como señalan García y Cañal, es indispensa-ble complementar los enfoques «macro» (de orientaciónteórica y que proporcionan modelos de enseñanza gene-rales) con otros de tipo «micro» (más orientados a laacción) que, en definitiva, implementen los modelosgenerales de enseñanza en la dinámica del aula y en lasactividades de enseñanza (García y Cañal, 1995). De ahíque las diversas concepciones sobre la enseñanza yaprendizaje ofrezcan recomendaciones concretas parasecuenciar las actividades de enseñanza de acuerdo consus postulados (Lledó y Cañal, 1993).

Sánchez y Valcárcel han presentado una serie detalladade recomendaciones para el diseño de unidades didácti-cas en el área de ciencias experimentales (Sánchez yValcárcel, 1993). El modelo de estos autores incluyecinco componentes: análisis científico, análisis didácti-co, selección de objetivos, selección de estrategias di-dácticas y selección de estrategias de evaluación. En eltrabajo citado, los autores detallan los objetivos y propo-nen procedimientos para cada una de las componentesanteriores. Así, por ejemplo, para el análisis científico se

requiere un proceso de selección de contenidos y dedelimitación de los esquemas conceptuales, de los pro-cedimientos científicos y de las actitudes. En el análisisdidáctico hay que averiguar las ideas previas de losalumnos, analizar las exigencias cognitivas de los con-tenidos y delimitar las implicaciones para la enseñanza.Para la selección de estrategias didácticas, otro de loscomponentes del modelo, los autores sugieren el diseñode una secuencia global de enseñanza, la selección deactividades de enseñanza y la elaboración de materialesde aprendizaje.

Los programas-guía de actividades representan otra apli-cación del modelo constructivista de aprendizaje de lasciencias (Gil, 1987). Las ideas básicas que subyacen enla elaboración de estos programas-guía son favorecer laconstrucción de los conocimientos por parte de losalumnos y lograr que se familiaricen con algunas carac-terísticas del trabajo científico. Los programas-guíasson propuestas de desarrollo de unidades didácticas y,aunque deben ser cuidadosamente preparados, han deestar abiertos a posibles modificaciones a la vista de losresultados que se obtengan durante su aplicación. Seríacontrario a la orientación constructivista utilizar losprogramas-guía como una receta inflexible de la que nose puede salir. Los programas-guía describen una se-cuencia de enseñanza en términos genéricos, relacionan-do el conjunto de actividades que se incluyen en ella yposibles alternativas de trabajo adicionales. Las activi-dades que conforman los programas-guía pueden sermuy variadas, pero se pueden clasificar en tres catego-rías fundamentales (Gil, 1987): actividades de inicia-ción (sensibilización del tema, explicitación de las ideasque posean los alumnos, etc.), actividades de desarrollo(introducción de conceptos científicos, manejo reitera-do de dichos conceptos, detección de errores, emisión yfundamentación de hipótesis, conexión entre partes dis-tintas de la asignatura, elaboración de diseños experi-mentales, etc.) y actividades de acabado (elaboración desíntesis, esquemas, mapas conceptuales, evaluación delaprendizaje, etc.). Como se puede apreciar, algunas delas actividades tienen una marcada orientación meta-cognitiva.

La forma en que se utiliza el programa-guía consiste enla realización ordenada por los alumnos de las activida-des propuestas. Los alumnos abordan las actividadesque se plantean en el programa-guía trabajando en gru-pos pequeños. De esta manera se incrementa el nivel departicipación y la motivación de los alumnos. El profe-sor debe supervisar el trabajo de los grupos, ofrecerayudas puntuales cuando sea necesario, estar atento aldesarrollo de las tareas y, tras la realización de cadaactividad, coordinar la puesta en común y reformular losresultados, a la vez que clarifica y complementa eltrabajo de los grupos. Los programas-guía se orientanfundamentalmente a la enseñanza secundaria.

En una línea diferente, pero complementaria, Villani yOrquiza abogan por el uso de experimentos cualitativosen las unidades didácticas como medio de crear conflic-tos cognitivos en los alumnos (Villani y Orquiza, 1995).Estos autores clasifican los conflictos en externos e



internos. Los conflictos externos tienen su origen en unadivergencia entre los modos de ver de los alumnos yelementos externos a él, como son el resultado de unexperimento, los contenidos de un libro de texto o laexplicación de un profesor, mientras que los conflictosinternos tienen su origen en una divergencia entre ele-mentos cognitivos de los alumnos, como sus ideas, susexigencias epistemológicas o cognitivas o su ecologíaconceptual. Villani y Orquiza insisten en que los alum-nos no siempre son conscientes de que existe un conflic-to externo o interno, algo que hemos podido comprobartambién en nuestras propias investigaciones (Otero yCampanario, 1990; Otero, Campanario y Hopkins, 1992;García-Arista, Campanario y Otero, 1996; Campanario,1995). Otras veces los alumnos niegan, deforman ominimizan los elementos divergentes. Los autores acon-sejan estrategias tales como evitar el exceso de informa-ción, estimular las preguntas de los alumnos, soslayarlos problemas poco maduros, distinguir las situacionesproblemáticas, insistir en las condiciones de validez delas afirmaciones de los alumnos, etc.

CONCLUSIONES

La revisión anterior ofrece un abanico de posibilidadespara el profesor de ciencias que no excluye otras pro-puestas alternativas (por ejemplo, el análisis y aplica-ción de las estrategias de enseñanza que utilizan losprofesores modelo (Tobin y Fraser, 1990) o la enseñanzade las ciencias basada en una orientación histórica (Lom-bardi, 1997; Campanario, 1998b)). Los distintos enfo-ques presentan diferencias evidentes entre sí, y quizá seala fundamentación psicológica, filosófica o epistemoló-gica uno de los aspectos que diferencia las propuestas.Sin embargo, las orientaciones revisadas también tienenaspectos comunes o similares que vale la pena resaltar.

En primer lugar, los enfoque alternativos a la enseñanzatradicional insisten en la necesidad de que los alumnosdesempeñen un papel más activo en clase. Esta actividadpuede consistir en tareas diversas, desde realizar expe-riencias hasta resolver problemas, y se concibe comouna elaboración o aplicación de los conocimientos queconstituya una alternativa a la memorización simple delos mismos.

Las propuestas que se revisan en este trabajo son consis-tentes, a veces de forma implícita, con algunas de lasrecomendaciones basadas en las teorías cognitivas sobrela motivación intrínseca de los sujetos. En efecto, uno delos rasgos que definen el interés intrínseco por una tareao un contenido es la aplicabilidad percibida del mismo ysu utilidad para resolver o entender problemas o situa-ciones de interés (Alonso Tapia, 1991), un rasgo comúna los enfoques anteriores.

Por otra parte, parece existir un cierto consenso en queestas propuestas requieren, en general, más tiempo paradesarrollar los contenidos que el que se requiere en laenseñanza tradicional. La consecuencia inmediata deesta percepción es una recomendación para reducir losprogramas de las asignaturas.

La metacognición comienza a ser tenida en cuenta explí-citamente en algunos de los enfoques, que hacen de estefactor un elemento importante de su formulación. Des-graciadamente, no parece que todavía existan muchaspropuestas para incidir sobre este factor orientadas a laenseñanza de las ciencias y que estén debidamente con-trastadas (Campanario, en revisión).

Los defensores de algunas de las alternativas revisadascoinciden en señalar que una parte de las dificultadesderivadas de la implementación de las mismas tienen suorigen en las resistencias previsibles por parte de losalumnos o de los profesores. Los profesores y las auto-ridades educativas tienden a ser conservadores a la horade aceptar e implementar las nuevas propuestas. Así, porejemplo, en otros países, el mayor impedimento al pro-greso del aprendizaje basado en problemas «ha sido elconservadurismo y la resistencia a la innovación»(Birch, 1986, p. 74). No cabe duda de que un profesordecidido a aplicar alguna de las estrategias de enseñanzaalternativas que se proponen en este artículo debe recon-siderar cuál es su papel en el aula, lo que se traducirá, sinduda, en un menor protagonismo y ello puede interpre-tarse, erróneamente, como una cierta merma en suautoridad.

Las consideraciones anteriores nos llevan al arduo pro-blema de la formación de los profesores de ciencias. Laformación psicopedagógica inicial de los profesores deenseñanza secundaria en España es deficiente en mu-chos aspectos. Además de una reforma en profundidadde esta formación inicial que contribuya a eliminar lasideas «de sentido común» sobre la enseñanza, seríanecesario inculcar en los futuros profesores la necesidadde una formación continuada. Esta formación continuaimplica una transformación continua. Creemos que unbuen profesor debe conocer, además de su disciplina, lospuntos de vista vigentes sobre la enseñanza de las cien-cias para, tras un análisis crítico, adaptar aquello queencuentre valioso, corregir lo que sea deficitario y apor-tar, en un proceso de experimentación continuado, nue-vas ideas y puntos de vista.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue realizado en el marco del proyecto de investigaciónPB-93-0478 financiado por la DGICYT. Expresamos nuestroagradecimiento a tres asesores anónimos de la revista Enseñanzade las Ciencias por sus sugerencias y comentarios.



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[Artículo recibido en junio de 1997 y aceptado en marzo de 1998.]

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