Enseñar ciencia no es trivial. El método científico exige comprensión y paciencia, las leyes a veces resultan contraintuitivas, y es necesario apoyarse en disciplinas ya de por sí complejas como las matemáticas. Para ayudar en la labor de enseñar ciencia desde una perspectiva didáctica basada en la evidencia nació la International Science Teaching Foundation. Entrevistamos a su director.
Héctor Ruiz Martín (@hruizmartin) es neurobiólogo, investigador en los campos de la psicología cognitiva de la memoria y el aprendizaje en contextos educativos, y director de la International Science Teaching Foundation. También ha dedicado tiempo a escribir divulgación sobre el aprendizaje en ensayos como ‘Aprendiendo a aprender’ (2020) y ‘¿Cómo aprendemos? Una aproximación científica al aprendizaje y la enseñanza’ (2020).
– Con respecto a otros contenidos, ¿es difícil enseñar la ciencia o su método?
De entrada, no me atrevería a comparar la enseñanza de la ciencia con la de otras disciplinas porque todas tienen su ‘qué’. Pero, si nos centramos en lo que implica enseñar ciencia, no hay duda de que esta es una disciplina bastante compleja.
En primer lugar, porque conlleva el aprendizaje y comprensión de múltiples conceptos y modelos, algunos de los cuales son contraintuitivos. Es decir, no encajan con nuestros conocimientos previos. Estos casos en concreto resultan especialmente difíciles de entender y aprender. Por ejemplo, la causa real de las estaciones, que muchas personas achacan a la distancia variable de la Tierra al Sol, o el hecho de que un objeto se moverá a velocidad constante si ninguna fuerza actúa sobre él.
«La ciencia requiere del aprendizaje de procedimientos y de formas específicas de razonar que no se adquieren de un día para otro»
Además, la ciencia requiere del aprendizaje de procedimientos y de formas específicas de razonar que no se adquieren de un día para otro. De hecho, se necesita obtener una buena base de conocimientos para llegar a ser capaz de ‘pensar como un científico’. Eso por no hablar de que la ciencia está íntimamente ligada a las matemáticas, las cuales constituyen su lenguaje universal y tienen su propia complejidad.
– A la hora de enseñar en este ámbito, ¿cuáles son las barreras que se encuentran los docentes?
Creo que las principales barreras que todos los docentes afrontan, sean de ciencias o no, es la escasez de tiempo, necesario para promover aprendizajes más profundos. Y las dificultades que conlleva, en general, la limitada inversión en educación por parte de las administraciones.
Por otro lado, como algo específico de las ciencias, creo que hay barreras que tienen que ver con la formación que se les proporciona. Es muy importante que los docentes conozcan muy bien la materia que enseñan, lo cual la mayoría de ellos cumple sobradamente, pero también es muy importante que conozcan la didáctica de su materia, esto es, la ciencia sobre cómo enseñar ciencia. Esto último no es tan habitual, y sin esos conocimientos de didáctica se pierden muchas oportunidades de promover aprendizajes significativos que perduren más allá de las pruebas de evaluación y sean transferibles a nuevas situaciones.
Por ejemplo, una de las barreras más importantes en el aprendizaje de la ciencia lo constituyen las concepciones erróneas: ideas sobre los fenómenos naturales que los alumnos acarrean porque las han desarrollado espontáneamente, tanto en el aula como fuera de ella, pero que no encajan con el conocimiento científico. Creer que las estaciones se deben a la distancia variable de la Tierra al Sol sería una de ellas.
«Es muy importante que conozcan la didáctica de su materia, esto es, la ciencia sobre cómo enseñar ciencia»
Estas ideas son muy difíciles de modificar y reemplazar por concepciones científicas, y si uno no las conoce y, sobre todo, si no sabe cómo promover ese cambio conceptual (¡las explicaciones no son suficientes!), lo máximo que consigue es que los alumnos den una respuesta correcta durante el examen, pero que inmediatamente después regresen a su concepción previa.
En estos casos, el aprendizaje es efímero si no hay cambio conceptual. Pero los métodos para promover el cambio conceptual en los alumnos forman parte de los conocimientos de la didáctica de la ciencia y no se aprenden por la mera experiencia personal. Es importante aprender sobre didáctica para estar mejor preparados ante esos obstáculos.
– ¿Y los alumnos? ¿Qué retos tiene con el ámbito científico?
Bueno, enseñar debe consistir en ayudar a aprender, por eso buena parte de los obstáculos de la enseñanza son los obstáculos del propio aprendizaje. Como comentaba previamente, las concepciones erróneas son uno de los obstáculos más importantes para la adquisición de conocimientos científicos.
En ciencia, además, existe el reto de aprender lo que es la ciencia y cómo funciona. El método científico consiste en una forma ‘poco natural’ de mirar al mundo, y por ello no es fácil de aprender. Además, requiere construir previamente una buena base de conocimientos científicos para llegar a dominar esa forma de razonar.
«Tenemos la misión de promover buenas prácticas en la enseñanza de las materias STEM»
– ¿Qué es Science Bits? ¿Cómo y por qué surge?
En la International Science Teaching Foundation (ISTF) tenemos la misión de promover buenas prácticas en la enseñanza de las materias STEM, entendiendo las buenas prácticas como aquellas que se basan en la ciencia de cómo aprenden las personas, y que han sido validadas científicamente tras su aplicación.
Empezamos nuestra actividad hace casi diez años ofreciendo formación al profesorado, pero pronto nos dimos cuenta de que esto no era suficiente para promover un cambio real en las aulas: necesitábamos ofrecer propuestas didácticas concretas que ayudaran a los docentes a materializar estas prácticas basadas en la evidencia en sus clases a diario.
Así nació el primero de nuestros proyectos, Science Bits, un proyecto educativo curricular que proporciona un conjunto de secuencias didácticas para enseñar y aprender ciencia por medio de la exploración, el razonamiento, la aplicación contextualizada y la comprensión.
Nos basamos en el modelo 5E, [que] lleva a sus espaldas décadas de investigación aplicada en el aula
Es un proyecto que reemplaza a los libros de texto porque contiene todo lo necesario para abordar el currículum desde una perspectiva competencial, es decir, una aproximación en la que los conocimientos acontecen significativos y los aprendizajes perduran y son transferibles a nuevas situaciones. Se trata de conseguir que los estudiantes entiendan lo que aprenden y sean capaces de emplearlo para resolver nuevos problemas en nuevos contextos.
– ¿En qué consiste el modelo que usáis como metodología?
Nos basamos en el modelo 5E, una secuencia con cinco tipos de actividades que cumplen con diversos de los procesos que son necesarios para promover el aprendizaje significativo y, en especial, para promover el cambio conceptual: generar interés a partir de una situación en un contexto familiar y activar los conocimientos previos (engage), explorar los conceptos científicos implicados en la situación planteada por medio del descubrimiento y el razonamiento guiados (explore), ofrecer explicaciones formales y estructuradas de los nuevos conocimientos (explain), aplicar los conocimientos en nuevos contextos para resolver nuevos problemas mediante la realización de un proyecto en equipo (elaborate) y evaluar los aprendizajes adquiridos en situaciones que conlleven su transferencia (evaluate).
«Se trata de conseguir que los estudiantes entiendan lo que aprenden y sean capaces de emplearlo para resolver nuevos problemas en nuevos contextos»
Este modelo no solo se diseñó en base a la teoría del aprendizaje, sino que también lleva a sus espaldas décadas de investigación aplicada en el aula, mostrando su eficacia para mejorar los aprendizajes conceptuales y promover la motivación de los estudiantes por lo que aprenden.
En mayo de 2021 se publicó un estudio titulado ‘Los efectos a largo plazo de la introducción del modelo de instrucción 5E en el aprendizaje conceptual de los estudiantes’ en el ‘International Journal of Science Education’, que aporta evidencias sobre la efectividad del modelo 5E implementado por medio de Science Bits.
– ¿Ha cambiado la forma de enseñar ciencia en los últimos años gracias a las nuevas herramientas de que se dispone en las aulas? ¿Cuáles son estas?
No cuento con datos estadísticos fiables, pero nuestra experiencia con casi 1000 centros en España y otros tantos en otros países nos hace pensar que, en general, no se han producido muchos cambios con respecto al uso de métodos “convencionales”.
«Podemos convertir el aula convencional en un laboratorio virtual»
No es que estos métodos no sean buenos, pero no son tan efectivos promoviendo aprendizajes significativos como los métodos llamados ‘activos’: aquellos que emplazan a los alumnos a pensar sobre lo que aprenden, a dotarlo de significado y, en consecuencia, que les permiten poder emplearlo en nuevas situaciones para resolver problemas.
Proyectos como Science Bits están contribuyendo a introducir estos métodos activos de manera bien fundamentada, facilitando a los docentes las ideas y los recursos oportunos para conseguirlo con éxito. Cabe decir que la tecnología nos ha facilitado bastante esta aproximación, pues podemos convertir el aula convencional en un laboratorio virtual o incluso realizar experimentos imposibles de hacer de otra forma para investigar y sacar conclusiones razonadas. Eso por no hablar de la posibilidad de hacer un seguimiento más personalizado y exhaustivo de la actividad y el progreso de los estudiantes, y de contar con herramientas que faciliten el trabajo cooperativo.
– Al hablar de ‘ciencia’ se piensa en STEM, aunque asignaturas artísticas, culturales o filosóficas también se benefician de un pensamiento científico.
Claro, del mismo modo que las ciencias y las matemáticas se benefician de la mirada humanística. Además, para aprender es importante realizar conexiones, pero no olvidemos que para poder hacer conexiones entre conceptos y procedimientos aparentemente lejanos primero es necesario comprender en cierta profundidad dichos conceptos o procedimientos. Las ciencias cognitivas desaconsejan tratar de hacerlo todo al mismo tiempo de entrada.
– ¿Por qué la ciencia y otras materias, como las humanidades, tienden a no impartirse juntas?
«Para aprender, los estudiantes deben hacer conexiones entre lo que aprenden y lo que ya saben»
Desconozco el por qué esa es la tendencia, pues no estoy muy familiarizado con la historia de la educación. Pero, desde un punto de vista cognitivo, que es mi especialidad, no resulta una mala idea dedicar un tiempo a aprender cada disciplina por separado para luego ir integrándolas de una forma en que cada conexión entre ellas cobre significado (y suponga un agradable ‘descubrimiento’) para el estudiante.
Como comentaba antes, para poder ver las conexiones que nosotros, los expertos, podemos ver fácilmente entre las diferentes disciplinas. Primero hay que obtener unos conocimientos relativamente profundos sobre ellas. De hecho, quienes más conexiones pueden hacer entre una materia y otra son quienes tienen conocimientos más profundos sobre al menos una de ellas.
Por ejemplo, alguien que sabe mucho de matemáticas es capaz de verlas en todas partes a su alrededor. Es algo que no puede hacer alguien que no las domine lo suficiente. Pero, ¡ojo! Esto no quiere decir que las diversas disciplinas deban enseñarse de forma descontextualizada.
Aprender en contexto es importante. Cuantos más contextos, mejor. Pero hay que vigilar con no estarle pidiendo a un alumno que aprenda y domine un nuevo concepto o modelo que es complejo por sí mismo, y pretender que al mismo tiempo ya vea cómo ese concepto se conecta con otro, aparentemente lejano, sobre el que apenas tampoco tiene mucha idea.
Para aprender, los estudiantes deben hacer conexiones entre lo que aprenden y lo que ya saben. No podemos pedirles que hagan conexiones entre dos cosas que están aprendiendo (que aún no dominan). Con aprenderlas ya tienen suficiente carga cognitiva.
Enseñar nunca dejará de ser un arte, pero puede ser un arte que base sus técnicas y decisiones en la investigación científica
– ¿Cuál es el futuro de la enseñanza de la ciencia? ¿Qué esperáis que cambie en los próximos años?
Tanto en el ámbito de la enseñanza de la ciencia y las matemáticas nos gustaría que la enseñanza del futuro se fundamente en la evidencia científica sobre cómo aprendemos. Como en cualquier otra materia. Que las decisiones en el aula se guíen por la investigación en didáctica, psicología cognitiva, etcétera.
Desde luego, enseñar nunca dejará de ser un arte, pero puede ser un arte que base sus técnicas y decisiones en la investigación científica. Salvando las distancias, sería algo parecido a lo que ocurrió con la medicina hace poco más de un siglo. Pasó de ser una arte que se fundamentaba en la tradición, la autoridad y la experiencia personal (no analizada sistemáticamente), a ser un arte que fundamenta su praxis en el conocimiento científico.
En el ámbito de la salud exigimos que cualquier tratamiento médico se someta a un estricto control científico que garantice su efectividad y evalúe sus riesgos antes de aplicarlo. ¿Por qué no hacemos lo mismo en educación? ¿Por qué no exigimos que los métodos y recursos educativos que se ofrecen a las escuelas se basen en la investigación y se sometan a estudio para verificar su eficacia?
De ahí la misión que tenemos en la ISTF. Desarrollamos propuestas didácticas que se basen en la evidencia y someterlos periódicamente al escrutinio científico para evaluar su eficacia e identificar posibles aspectos a mejorar.
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