La interacción y la regulación de los procesos de enseñanza-aprendizaje en la clase de ciencias : análisis de una experiencia

97 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1), 97–110 LA INTERACCIÓN Y LA REGULACIÓN DE LOS PROCESOS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE EN LA CLASE DE CIENCIAS: ANÁLISIS DE UNA EXPERIENCIA Ibáñez, Victoria Eugenia y Gómez Alemany, Isabel IESM Juan Manuel Zafra. Barcelona Departamento de Psicología. Facultat de Ciències de l’Educació. Universitat Autònoma de Barcelona INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA Resumen. Después de muchos años de investigaciones para intentar desvelar los mecanismos que se ponen en marcha cuando se está aprendiendo, es un hecho reconocido que el proceso de enseñanza-aprendizaje escolar constituye, fundamentalmente, una situación de comunicación y un lugar de interacción donde desarrollar competencias cognitivas, sociales, emocionales y aprender autónomamente. El aprendizaje no es un proceso lineal y exclusivamente individual, por ello es absolutamente necesario analizar cómo los alumnos construyen socialmente el conocimiento para facilitar y promover ese proceso. En este artículo se analizan las interacciones que favorecen la regulación y la autorregulación de los aprendizajes y el progreso en la construcción de signifi cados en ciencias. Partiendo de una experiencia global de introducción de la modalidad de aprendizaje cooperativo en los cursos del primer ciclo de la enseñanza secundaria obligatoria (ESO) de un centro escolar, se analizan datos correspondientes a sesiones de ciencias naturales impartidas en un curso de 2º de ESO con el objetivo de descubrir aspectos clave de la intervención docente, de conocer cómo se negocia el signifi cado por parte de los participantes y qué estrategias de regulación utilizan cuando colaboran. Paralelamente se analiza la comprensión de los contenidos conceptuales y la elaboración de informes de experiencias hipotético-deductivas. Palabras clave. Aprendizaje cooperativo, construcción de signifi cados, autorregulación, informes de experiencias, diversidad. Summary. We intend to analyze interactions that help regulation and self-regulation of learning and improvement of meaning construction in science. We analyze data from natural sciences lessons in a Secondary School to fi nd key aspects of teaching purpose, to know how the meaning negotiation works, how pupils organise themselves and which regulation strategies develop when they cooperate. Simultaneously understanding of concepts and elaboration of reports about hypothetic deductive experiences are analysed. Keywords. Cooperative learning, meaning construction, self-regulation, experience reports, diversity. MARCO TEÓRICO El lenguaje es el vehículo de comunicación en las situaciones de aula, en la que el intercambio de ideas e información, el contraste y la controversia a propósito de las experiencias que se comparten constituyen los detonadores del aprendizaje de calidad. No menos importante que el mecanismo del confl icto sociocognitivo utilizado por la escuela de Piaget para explicar el aprendizaje es el mecanismo de la construcción conjunta de signifi cado a partir del contenido que se trabaja, se verbaliza, se cuenta, se describe o se explica entre compañeros, se intenta comprender y hacer comprender, se repite, se mantiene; en defi nitiva, se comparte en el contexto del trabajo cooperativo creando contextos mentales compartidos como explica la perspectiva sociocultural. En la línea explicativa vigotskiana, el lenguaje juega un papel esencial como regulador del pensamiento y de la acción propia y conjunta. Por ello uno de los aspectos primordiales a tener en cuenta es el relativo a la comprensión y la producción oral y escrita de nuestros alumnos, entendiendo esta producción como medio de comunicación y de aprendizaje. A continuación, se presenta una breve selección y revisión de aspectos que en nuestro caso orientan la INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 98 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) actividad de enseñanza-aprendizaje de las ciencias en la escolaridad obligatoria y que constituyen al tiempo un referente obligado para el análisis de los datos de investigación. «Hablar ciencia» Según Lemke (1997), los modelos de transmisión de conocimientos más frecuentemente utilizados por los profesores para enseñar a sus alumnos –tales como el método de la cátedra o el modelo de transmisión de diálogo triádico1– acaban casi exclusivamente en un monólogo por parte de los profesores, en el que los alumnos prácticamente no participan por falta de oportunidades o por temor a las posibles respuestas a sus errores, tanto por parte de los profesores como de sus propios compañeros. Siguiendo las teorías de Bruner, mediante la interacción y la actividad compartida, la fi gura del experto o educador suple al aprendiz en sus primeros intentos de apropiación, y estructura progresivamente el sistema de ayudas necesarias, ya que muestra modelos, proporciona información introductoria y complementaria, guía la ejecución de tareas, reduce el grado de difi cultad, proporciona soporte afectivo, etc. (Gómez Alemany, 2000). A medida que los alumnos se vuelven progresivamente competentes, disminuye esta ayuda para convertirse paulatinamente en supervisión y apoyo psicológico, ya que el objetivo fi nal no es otro que el aumento progresivo de la autonomía de los alumnos en los procesos de aprendizaje o el «traspaso del control y de la responsabilidad del proceso de aprendizaje del profesor al alumno», mecanismo de infl uencia educativa (Coll, 1992). Las interacciones y mediaciones que se desarrollan por medio del lenguaje constituyen un factor clave para ese traspaso de competencias de profesores a alumnos. Para aprender ciencia es absolutamente necesario practicar el habla científi ca. Los alumnos tienen que utilizar el lenguaje para pensar en hechos o fenómenos científi cos, no pueden limitarse solamente a escuchar e intentar descifrar los códigos implícitos en el lenguaje de la disciplina o bien de los especialistas al cual acceden a partir de los textos o de las explicaciones del profesorado. Hablar, comunicar a otros aquello que se examina; se trata de comprender, se investiga, se ayuda a los procesos de pensamiento que se encuentran en la base del aprendizaje. «Si los alumnos no pueden demostrar su dominio de la ciencia al hablar o escribir, podemos dudar de que sus respuestas y soluciones a problemas representen realmente su habilidad de razonar científi camente, ya que el razonamiento es una forma de explicarse a uno mismo una solución, de movilizar los recursos semánticos del lenguaje científi co (incluyendo diagramas y fórmulas) y de darle sentido a una situación» (Lemke, 1997). Hablar ciencia, es decir, tratar de explicar los fenómenos con las propias palabras pero con ayuda de conceptos y modelos científi cos sienta las bases para la comprensión de lo que es la actividad científi ca como proceso social de construcción de conocimiento. Favorecer las interacciones En este contexto, el aprendizaje en la cooperación y la colaboración ofrece a los alumnos el escenario que necesitan para practicar el habla científi ca. Las múltiples interacciones regulativas del lenguaje que se suceden en el seno del grupo ofrecen la oportunidad de reelaborar y reestructurar el conocimiento que se comparte aumentando así las posibilidades de un aprendizaje profundo. En esta misma línea encontramos consideraciones como las de Good y Brophy (1997), los cuales afi rman que, en determinadas condiciones, la mediación entre iguales puede llegar a ser más efectiva que la mediación de un adulto. La interacción entre iguales da lugar a la confrontación de puntos de vista moderadamente divergentes, lo que es la base de la construcción conjunta de signifi cados. La tradición piagetiana y vigotskiana en psicología de la educación ha dejado bien claro que la interacción y la divergencia entre iguales promueve el desarrollo y el aprendizaje (Doise, 1993; Arca, Guidoni y Mazzoni, 1990; Mercer, 1997; Coll, 1984; Colomina y Onrubia, 2002; Slavin, 1996). En un contexto de aprendizaje cooperativo aumenta la expresión y participación de los alumnos (no se sienten cohibidos, lo que facilita que manifi esten sus ideas, razonamientos, descubrimientos, explicaciones…). En consecuencia, desarrollan habilidades cognitivas y lingüísticas útiles y apropiadas para el aprendizaje de contenidos científi cos como defi nir, explicar, argumentar, justifi car. Los alumnos de la misma edad tienen más posibilidades de operar en la zona de desarrollo próximo de un compañero que los adultos; les es más fácil situarse en esa zona y poner en marcha ayudas contingentes. Por otra parte, el conocimiento social arbitrario –lenguaje, reglas, moralidad, sistemas de símbolos– puede ser aprendido solamente en interacción con otros. Muchos de los problemas de relación de nuestros alumnos acaban teniendo un efecto negativo sobre el aprendizaje y el rendimiento escolar. Ésta es una de las razones por las cuales el aprendizaje en cooperación produce efectos positivos inmediatos sobre los resultados académicos de aquellos alumnos con baja autoestima o con problemas de interrelación personal, que, en un contexto o gestión más tradicional del aula, estarían abocados al fracaso. Compartir las actividades aportando el esfuerzo de cada uno y estableciendo metas comunes hace que los estudiantes se reten, animen y ayuden entre sí para el logro de los objetivos. Se trata, pues, sin ningún tipo de dudas de aprovechar el potencial que tienen los individuos cuando constituyen un grupo cooperativo, para incrementar el aprendizaje individual, sin olvidar que el aprendizaje cooperativo (a juicio de los expertos) requiere, para su correcto desarrollo del análisis, la planifi cación y la división del trabajo, la estructuración de la interacción y la regulación. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 99 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) Regular el proceso de aprendizaje Cuestiones que tradicionalmente se han planteado, por parte del profesorado, como de más difícil tratamiento han sido, por un lado, la diversidad de ritmos, niveles e intereses presentes en el aula y, por otro, la evaluación en secundaria teniendo en cuenta la mencionada diversidad. Un modelo escolar que promueva la atención a las diferencias presentes en las aulas debe contemplar, como aspectos fundamentales, el desarrollo curricular y la gestión social del aula. Otra cuestión relevante es la relativa a la autonomía y autorregulación, por parte de los alumnos, de su propio proceso de aprendizaje, para lo cual se hace imprescindible utilizar, como modelo de gestión, el aprendizaje en cooperación. Estas cuestiones, entre otras, forman parte del dispositivo pedagógico llamado regulación continua de los aprendizajes (RCA): regulación en el sentido de adecuación de los procedimientos utilizados por los profesores a las necesidades y difi cultades que los alumnos encuentran y manifi estan en su proceso de aprendizaje; continua porque la regulación no tiene lugar en un momento específi co sino que se desarrolla de forma constante y permanente durante todo el proceso de enseñanza-aprendizaje (Jorba y Sanmartí, 1994). Este enfoque exige un seguimiento operativo, constante y sistemático del proceso y dotarse, para ello, de instrumentos de evaluación y modelos de gestión adecuados. El origen de la RCA se sitúa en los trabajos sobre la llamada evaluación formadora (Bonniol, 1981; Nunziati 1990), propuesta de dispositivo pedagógico cuyo objetivo es conseguir que la regulación de los aprendizajes sea, de forma progresiva, responsabilidad de los alumnos. Se presenta como un desarrollo de la evaluación formativa en la que la responsabilidad reguladora recae fundamentalmente sobre el profesor. El objetivo fi nal de la RCA es que los alumnos aprendan a autorregular su proceso de aprendizaje, ya que están acostumbrados a que sea el profesor el que normalmente cumpla con el cometido de evaluarlos, por lo que dependen siempre de la aprobación y la opinión de los adultos. Una de las mejores maneras de enseñar a los alumnos a autorregularse es promover la evaluación entre iguales, ya que reconocen más fácilmente sus errores cuando comparan sus producciones con las de sus compañeros. El error debe gestionarse de manera positiva, porque permite aprender; no es algo de lo que haya que avergonzarse o que impida pedir ayuda en momentos de duda. Este tipo de regulaciones se realizan a través del lenguaje (Mauri y Sanmartí, 1998). Para desarrollar la capacidad de autorregular, a partir de la evaluación mutua entre iguales, es imprescindible trabajar de manera que los valores dominantes en el aula sean los propios de la cooperación. Las demandas de ayuda sólo pueden llevarse a cabo si los alumnos se representan los objetivos y son capaces de reconocer y concretar lo que representa un obstáculo en su aprendizaje. El trabajo en grupo potencia este aspecto del aprendizaje, ya que brinda ocasiones continuas para que los alumnos comparen sus producciones y contrasten sus ideas con las de los demás, lo que conduce a la toma de conciencia sobre la situación y difi cultades de cada uno. La contrastación en el seno del grupo facilita la superación de las preconcepciones o ideas previas erróneas, estableciéndose de esta manera un nexo dialéctico entre el lenguaje y la lógica de los alumnos y el lenguaje propio de la ciencia utilizado por los profesores, lo que permite avanzar en el proceso de construcción del conocimiento. FINALIDAD DE LA INVESTIGACIÓN Con este trabajo se pretende identifi car los mecanismos que estimulan y hacen posible la comunicación en las clases de ciencias y con ello la autorregulación de los aprendizajes. La hipótesis implícita se basa en la idea de que el aprendizaje en cooperación estimula y promueve la autorregulación en el proceso de aprendizaje. Nuestro objetivo es identifi car los tipos de ayuda o infl uencia que el profesor ejerce en el desarrollo de la actividad, sus intervenciones para facilitar la apropiación por parte del alumno de su propio proceso de aprendizaje; mostrar también cómo se negocia el signifi cado por parte de los participantes en el diálogo de clase y en el trabajo en grupo y qué estrategias de regulación desarrollan cuando trabajan y colaboran en el contexto de situaciones que promueven la cooperación. Se analiza así mismo el proceso de apropiación de contenidos tales como el de densidad y propiedades de los gases y la elaboración de informes hipotético-deductivos por parte de los alumnos. METODOLOGÍA Y DATOS DE LA INVESTIGACIÓN El planteamiento de la investigación se enmarca en los paradigmas naturalista y sociocrítico (Pérez Gómez, 1997; Martínez Mediano, 1996), en los que se parte de una perspectiva interpretativa de la realidad con un elevado componente de compromiso social en la construcción del conocimiento. En la línea de Pérez Gómez (1997), la investigación se desarrolla en el contexto natural de la actividad docente respetando la práctica habitual del aula, lo que signifi ca que se adaptó a la temporalización y contenidos sugeridos por los profesores que impartían clases, ya que, para que una experiencia de este tipo resulte signifi cativa, no ha de suponer, para los principales actores, un esfuerzo extraordinario o imposible en su quehacer cotidiano. La investigadora tomó parte en las sesiones como observadora participante. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 100 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) El estudio que se presenta aquí es parte de un trabajo más amplio2 iniciado en el curso escolar 2002-2003, consistente en varias experiencias de trabajo cooperativo en clases de ciencias en los grupos de 1º y 2º de ESO. Las experiencias y recogida de datos se llevaron a cabo en el IESM Juan Manuel Zafra (lugar de trabajo de una de las autoras) en colaboración con los profesores de ciencias y matemáticas de los grupos analizados. El instituto está ubicado en un barrio popular de Barcelona y en él se imparten clases de secundaria obligatoria y postobligatoria. Los grupos clase que han participado en la experiencia son heterogéneos en cuanto a procedencia y características. Los alumnos proceden de cinco escuelas de primaria diferentes. Aproximadamente un 15% del alumnado es de inmigración reciente. En el grupo de 2º curso observado existían antecedentes de problemas suscitados por el enfoque cooperativo intentado en algunas actividades el curso anterior y como consecuencia del marcado carácter individualista de alguno de sus componentes. La totalidad de la experiencia supuso la intervención con la modalidad de trabajo cooperativo en el aula y con el uso de diferentes técnicas en grupos de 1º y 2º de ESO, en las áreas de matemáticas y ciencias experimentales. Se puede ver descripción de estas técnicas en Johnson, Johnson y Holubec (1999), Ovejero (1990), Monereo y Duran (2002), Pallarés (1993), Pujolàs (2001), Rué (1991), Serrano y González-Herrero (1996) y Slavin, (1996). En la tabla I se muestran las intervenciones realizadas en el grupo de segundo curso objeto de estudio. Con este proceso se pretendía desarrollar los postulados enunciados en el marco teórico del artículo: regular el proceso de aprendizaje, hacer uso de un modelo de gestión social del aula que hiciera posible hablar ciencia y construir conjuntamente signifi cados. Previo al trabajo en el área de ciencias, se emprendieron otras actividades –comunicación de objetivos, cuestionario, análisis de casos-ejemplos y refl exiones de grupo en torno al concepto de cooperación y ventajas y difi cultades de llevarla a cabo– en sesiones de tutoría, con el objetivo de preparar a los alumnos para una construcción conjunta. Durante el desarrollo de la experiencia, se recogieron mediante grabación de audio diferentes sesiones de clase (tanto de explicación y diálogo de profesores y grupo clase como de trabajo de grupo cooperativo). Así mismo se recogieron los informes escritos de los grupos y los informes posteriores individuales. Tabla I Experiencias de trabajo cooperativo llevadas a cabo en el grupo de 2º − de ESO. Grupo Contenidos Objetivos Técnica de trabajo cooperativo y tipo de agrupación Número de sesiones 2º − de ESO (30 alumnos) Naturales Mezclas homogéneas y heterogéneas. Métodos de separación de substancias Elección del método apropiado para la separación de substancias Expresión de la concentración de una disolución Puzzle o grupo de expertos 5 Interdisciplinar Comprensión lectora Conciencia de las operaciones necesarias en la lectura de un texto de ciencias Enseñanza recíproca. Grupos de 2 y 4 2 Naturales Densidad Planifi cación y ejecución de una pequeña investigación utilizando la densidad como una propiedad característica de cada material Grupo de investigación de 4 2 Naturales Propiedades de los gases. El aire Análisis de las propiedades más relevantes del aire Redacción de un informe en colaboración Redacción de informes entre 3 2 Matemáticas Trigonometría Desarrollo de estrategias de solución de problemas en colaboración Trabajo de grupo Grupos de 4 2 INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 101 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) Los datos que se analizan en este artículo corresponden a las secuencias didácticas en 2º de ESO relativas a los temas de la densidad y a las propiedades de los gases. A continuación se describe el proceso de enseñanzaaprendizaje. Planteamiento de las sesiones de trabajo La regulación continua de los aprendizajes –como dispositivo pedagógico– hace uso de una gestión social del aula basada en la cooperación. Esto es así porque la comunicación en el seno del grupo cooperativo en las clases de ciencias promueve la discusión, el cuestionamiento y la explicitación propiciando de esta manera la construcción de un sistema propio y personal de aprendizaje por parte de los alumnos dentro del cual fi gura de manera estelar la autogestión de los errores. La hipótesis implícita se basa en la idea de que el aprendizaje cooperativo estimula y promueve la autorregulación en el proceso de aprendizaje. Dentro del crédito3 de ciencias naturales de 2º de ESO «Los materiales que nos rodean», se encuentra la unidad didáctica número 1, que corresponde al estudio de las propiedades generales de la materia (masa, volumen, densidad) y la unidad didáctica número 2, que corresponde al estudio de las propiedades de los gases (se toma como ejemplo el aire). Algunas de las cuestiones que se ponen siempre de relieve, cuando se acomete el citado estudio, son: la difi cultad que tienen los alumnos para atribuir un signifi cado a la densidad y la falta de percepción respecto a algunas de las propiedades del aire y, en general, de todos los gases. Cuando planteamos a nuestros alumnos qué hay dentro de un recipiente abierto que no contiene ninguna sustancia visible, contestan en muchos casos «que no hay nada, que está vacía». El hecho de que el aire y muchos gases no sean visibles induce a formular a algunos alumnos que no hay nada, lo cual es una concepción errónea y, en consecuencia, las propiedades generales que caracterizan a la materia no son extensibles al caso de los gases. Para que los alumnos atribuyeran a la densidad su relevancia como propiedad que caracteriza a todo material, lo cual puede ayudarnos a distinguir unos materiales de otros, se propuso un pequeño trabajo de investigación alrededor de una pregunta concreta planteada en su libro de texto: ¿Están hechas del mismo material las monedas de 1, 2 y 5 céntimos de euro? Se trabajó en grupos que dedicaron una sesión, guiada por los profesores, a planifi car la estrategia de trabajo para dar respuesta a la pregunta planteada (se realizó un registro de audio de esta sesión) y otra sesión a llevar a cabo una experiencia de laboratorio que permitiese llegar a conclusiones (en esta última no se realizó registro de audio ante las difi cultades de grabación, dado el elevado nivel de sonido a causa de los desplazamientos y de la complejidad de las acciones que implica el trabajo en el laboratorio). Paralelamente se inició el proceso relativo a la elaboración de informes hipotético-deductivos (lo que en sí mismo constituye un importante objeto de aprendizaje), ya que el producto fi nal del trabajo realizado debía ser un informe de laboratorio en el que se justifi cara la validación o no de la hipótesis de partida. Por medio de la elaboración de un informe en grupo se pretendía dar ocasión a que los alumnos hablasen del procedimiento científi co observado, discutido en clase y llevado a la práctica en el laboratorio; que utilizasen la descripción, la explicación y la justifi cación científi cas en su informe así como que contrastaran sus percepciones y explicaciones y fueran capaces de lograr un producto –texto único– compartido. El anexo I es una muestra de los informes últimos que cada alumno realiza a partir del informe conjunto realizado en clase. En base a esta metodología de trabajo y para que los alumnos constataran la existencia del aire, se realizó otro trabajo práctico en clase (descrito en su libro de texto), a partir del cual se estableció un intercambio de ideas conducido por el profesor. Como culminación de la actividad, y en una sesión posterior, se formaron grupos cooperativos (de tres) para elaborar un informe en el que se había de describir y justifi car lo que había acontecido en la experiencia. El objetivo de este segundo trabajo práctico era constatar que el aire ocupa espacio aunque no sea visible; también el análisis y la valoración de un procedimiento experimental (llevado a cabo por el profesor en el aula) y, a través de esta actividad, la comprensión de las características de la metodología científi ca, objetivo transversal a todas la secuencias de ciencias planteadas por el profesor observado. Con anterioridad se había trabajado, de manera continuada, la preparación de cualquier actividad de laboratorio y la estructura formal bajo la cual se deben presentar las observaciones y conclusiones que se obtienen a partir de las experiencias. A través de este proceso, los alumnos van integrando paulatinamente los requisitos y condiciones del trabajo experimental que después aplicarán a lo largo de todo su aprendizaje en el área de ciencias. La sesión en que se presentó el tema y se realizó el experimento fue grabada. La simplicidad de la experiencia fue la razón de que fuera llevada a cabo por el profesor y observada, explicada y discutida por los alumnos. Durante la realización del informe en grupo se observó y grabó un grupo tomado al azar y se recogió copia de los informes de los diferentes grupos. ANÁLISIS El análisis nos permite descubrir aspectos clave de las intervenciones de enseñanza y destacar aspectos de los aprendizajes realizados y del funcionamiento en grupo de los alumnos. Algunos de ellos son presentados a continuación. El resultado del análisis se ilustra con muestras de trascripciones de la conversación-explicación de clase y del trabajo de grupo. Se introducen las intervenciones del INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 102 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) profesor en el diálogo de clase como profesor y las de la investigadora y observadora participante como profesora. Las de los alumnos se introducen con el nombre de pila. Las convenciones de trascripción se encuentran detalladas en el anexo II. Si bien el marco teórico enunciado en el primer apartado estuvo presente en la tarea de análisis como también lo estuvo la hipótesis guiando el proceso, organizamos la presentación de los resultados en base a aspectos que emergen de la lectura de los datos. Mostramos las interacciones en relación con: la comunicación de objetivos, el modelo de ciencia que pretende transmitir el profesorado, la formulación de hipótesis, la explicación en clase de ciencias, la negociación de signifi cados en el seno del grupo y la regulación mutua por medio del lenguaje, junto a un breve comentario sobre los informes escritos que dan cuenta del aprendizaje realizado. En otras palabras, lo que se destaca es la interacción que se establece entre profesores y alumnos y entre alumnos a propósito de la refl exión acerca de las experiencias llevadas a cabo y del intercambio y contraste sobre las nociones de ciencias sobre las cuales se trabaja. La comunicación de objetivos de aprendizaje Son muchos los estudios que revelan que los alumnos que aprenden de una manera más signifi cativa son aquéllos que de alguna forma reconocen lo que los profesores quieren que aprendan y cómo se lo piensan enseñar (Jorba y Casellas, 1996). La comunicación de objetivos es requisito indispensable de la RCA (regulación continua de los aprendizajes). Cualquiera que sea la fórmula adoptada para su transmisión, lo importante es contrastar, en momentos concretos, la representación que, de esos objetivos de aprendizaje, se forman los alumnos con las intenciones de enseñanza, ya que, cuanto más cercanas estén ambas representaciones, más cerca se situarán los alumnos de los objetivos y más posibilidades tendrán de dirigir su propio proceso de aprendizaje. En las secuencias analizadas, el profesor comienza siempre la sesión comunicando a los alumnos los objetivos de aprendizaje. Profesor: Hoy comenzaremos estudiando el aire y haremos, aquí mismo en clase, una pequeña experiencia de la cual vosotros después, y en grupos cooperativos de tres alumnos, redactaréis un informe como el que ya hicisteis para la experiencia de la densidad. Uno de los objetivos es llegar a redactar un informe de laboratorio en grupo cooperativo, de la misma manera que se hizo en sesiones anteriores. Para recordar a todos cuál debe ser la estructura de un informe, hace la siguiente pregunta: Profesor: ALERTA! Estamos estudiando el aire EH y, en general, los gases. A ver, ¿alguien recuerda la estructura del informe que disteis a la profesora? La estructura, no el contenido; sino qué debe contemplar el informe de cualquier experiencia de laboratorio / ¿Recordáis o no?// ¿Quién puede recordarlo? Se propicia que los alumnos expliciten la representación que se han hecho de la tarea y cómo la han elaborado conjuntamente. Profesor: Ahora nos interesa ver cómo están las cosas, si tenéis las ideas claras. Nos gustaría que algunos de vosotros hablaseis sobre lo que haréis mañana en el laboratorio y cómo lo haréis. Naturalmente sería lógico y razonable que tuvierais encima de la mesa la documentación necesaria, que es la que os dimos los profesores y la que vosotros habéis producido. Nerea: ¿Explicar directamente lo que haremos o simplemente…?// Profesor: Hablar del trabajo que haréis mañana en el laboratorio, tal y como te salga, tal y como pienses que lo debes explicar. Nerea: Tenemos que saber de qué material están hechas las monedas de 10, 20, y 50 céntimos de euro. Si son del mismo material. Profesor: Nerea ha dicho «saber de qué material están hechas las monedas» y yo inmediatamente iba a decir si alguien quería mejorar esta propuesta. De esto ya hemos hablado. ¿Cuál es el matiz? No se trata de saber si son de un material determinado, se trata de saber… // Pedro: Saber si están hechas del mismo material. Profesor: Bien. ¿Cómo lo averiguaréis? Laura: Nosotros, nuestro grupo, habíamos pensado en encontrar la densidad de cada una de las monedas; y, si es la misma, se trata del mismo material. Modelo de ciencia que pretende transmitir el profesorado: la ciencia avanza gracias a aciertos y errores El profesor reconstruye, por medio del diálogo triádico –estructura discursiva habitual en las clases–, el contenido del informe, pero, al mismo tiempo que intenta que los alumnos evoquen su estructura, aprovecha para explicar aspectos fundamentales del quehacer científi co, como es la formulación y comprobación de hipótesis. Adriana: Un título./ Profesor: Ésta es una de las cosas, Daniel, que tú no habías puesto. El título es fundamental, porque indica, de alguna manera, si la persona que hace el informe está bien orientada o mal orientada respecto al objetivo de la experiencia. ¿Está claro? / ¿Qué más? Adriana: Pues, objetivo; dentro del objetivo tiene que ir una hipótesis y la defi nición del objetivo. Profesor: ¿Todos tenéis claro qué quiere decir una hipótesis? Es un concepto muy importante en ciencias. Ana: Lo que se supone que pasará. Profesor: ¿Por qué suponemos que pasarán cosas? / Porque, de hecho siempre trabajamos con unos ciertos conocimientos previos. ¿ENTENDÉIS? INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 103 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) Normalmente se hacen experiencias para intentar comprobar cosas, ¿entendéis la idea? ALERTA, que a veces, en el instituto o en las universidades, cuando se está estudiando, esta idea no se tiene del todo clara; es decir, en la realidad, los equipos científi cos no esperan que nadie les diga qué tienen que hacer como experimentación, sino que piensan: ¿A ver, qué experiencia podemos hacer para comprobar alguna cosa? ¿Está claro? La hipótesis, la defi nición de objetivos va en esta línea: nosotros queremos comprobar algo. ¿Qué es lo que queremos comprobar? Y probablemente, ¿qué esperamos que pase? ¿De acuerdo? Y si no pasa nada, no es grave. Que después no pase lo que nosotros estábamos esperando, no es grave; es decir, que no se cumpla nuestra hipótesis, no es una cosa negativa ¿entendéis? Porque, ¿qué signifi ca? Que una cosa que no teníamos clara ya la descartamos, y eso es bueno ¿Está claro? ¿Qué más? Adriana: Y ya por último, el procedimiento, la explicación y las conclusiones. Profesor: El procedimiento debe incluir qué se hace y, ALERTA, los datos que se obtienen, qué material se utiliza, cómo se hace, con qué materiales y, ALERTA, por qué los datos que se obtienen a veces no son numéricos, sino que son observaciones cualitativas, son cosas que pasan y que se han de describir. Por ejemplo, en esta experiencia que haremos, no obtendremos datos numéricos, pero muy frecuentemente sí que obtenemos datos numéricos. En la experiencia de la identifi cación del material de las monedas de céntimo de euro, obteníamos datos numéricos, ¿sí o no? Trabajábamos con los datos numéricos y hacíamos cálculos, y después sacábamos conclusiones; y las conclusiones, NO LO OLVIDÉIS, son una parte importantísima de la experiencia y deben tener relación con el objetivo. Si nosotros queremos ver si el material con que están hechas las monedas de 1 y 2 euros es el mismo y acabemos diciendo como conclusión que con 2 euros se pueden comprar más cosas que con 1, naturalmente las conclusiones que hemos dicho no tienen ninguna relación con el objetivo, ¿Entendéis la idea? Las conclusiones deben tener relación directa con el objetivo, y con la hipótesis, y fi nalmente se debe ser riguroso. Es posible que las conclusiones nos lleven a validar la hipótesis, pero también es posible, y es igual de riguroso, que nos lleven a descartar la hipótesis, es decir, que lo que pensábamos no es correcto. Profesora: Y de hecho, en el mundo de la industria y de la investigación científi ca, a veces la hipótesis no se valida con la experimentación que se hace, pero se llega a una conclusión mucho más valiosa que lo que se quería comprobar con la hipótesis de partida. Es decir, a veces que no se cumpla aquello que esperábamos nos conduce a otros razonamientos mucho más importantes. Estas explicaciones son especialmente signifi cativas, para que los alumnos se aproximen al modelo de la ciencia y comprendan que sus contenidos no se generan de forma espontánea. La experimentación a veces no transcurre por el camino esperado pero, incluso en este caso, siempre representa un avance en el conocimiento y también puede conducir a un nuevo descubrimiento. Profesor: ¿Entendéis? El mundo científi co, la historia de la ciencia, está llena de hipótesis que no se cumplen y que son generadoras de nuevos experimentos que dan vías de soluciones mejores que las que se pretendían inicialmente. Profesora: De hecho, un poco de esta manera, se descubrió la radioactividad, y Fleming descubrió la penicilina. Buscaban otras cosas y, por medio, se encontraron con cosas que no contaban con ellas, que no validaban sus hipótesis iniciales pero que les llevaron a descubrimientos mucho más importantes de los que inicialmente se habían propuesto. Sigue el diálogo de clase a través del cual los profesores tratan de implicar a los alumnos haciendo que éstos expliquen sus conocimientos y experiencias con antibióticos, a la vez que ellos explican el principio por el cual funciona la penicilina, la importancia de ese descubrimiento en la salvación de vidas humanas y el hecho de que ese hallazgo es consecuencia de una hipótesis no confi rmada, de una experimentación que no funcionó como estaba previsto pero que abrió una segunda línea de investigación. Los alumnos van asumiendo una determinada concepción de la actividad científi ca como muestran los siguientes ejemplos de conclusiones de los informes realizados a propósito del tema de la densidad. «Con unos cálculos no del todo precisos, porque hemos utilizado la regla y no el pie de rey, concluimos que las monedas de 0,01; 0,02; y 0,05 € están hechas del mismo material. Por tanto, nuestra hipótesis ha sido correcta.» Ejemplo 1 Ejemplo 2 INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 104 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) La formulación de hipótesis El profesor trata de implicar a los alumnos en el proceso de elaboración de hipótesis. Según Lladó y Jorba (2000), hay que tener en cuenta lo siguiente: «Inicialmente, en el momento de elaborar hipótesis para avanzar en el mencionado proceso de modelización o resolución, muchos alumnos producen textos (verbales o escritos) que se aproximan a lo que podríamos califi car más de expresión de una opinión que de elaboración de una hipótesis, pues la imagen de una realidad posible no ha sido seleccionada en una gama de posibilidades (expresan la primera idea que tienen como hipótesis) ni tampoco esta realidad posible va acompañada de ninguna intención de ser validada frente a otras realidades (y, por lo tanto, detrás suyo tampoco hay ninguna propuesta de método de validación). Pero hay evidencias de que la capacidad de elaborar hipótesis y de gestionarlas aparece o se hace mayor a través del proceso de interiorización (en el sentido de Vigotsky) de ciertas interacciones vividas en el contexto social del aula.» Así pues, el profesorado, consciente de la difi cultad en la elaboración y manejo de hipótesis por parte de los alumnos y para favorecer el posterior proceso de intercambio de ideas en el contexto social del grupo, guía las posibles formulaciones de hipótesis (Anexo II). Profesora: ¿Y si, antes de empezar, explicas lo que harás y que ellos formulen una hipótesis de lo que crean que pasará y por qué pasará? Profesor: Vale, MUY BIEN, MUY BUENA IDEA. A ver: lo que ha dicho la profesora es importante; lo que haremos ahora será describir inicialmente la experiencia que voy a hacer y vosotros formularéis una hipótesis y después observaréis rigurosamente lo que pasa. Mirad: matraz erlenmeyer, tapón agujereado de goma, embudo de vidrio –el que se utiliza para fi ltrar, para separar una mezcla de un líquido y un sólido –. ¿Entendéis la situación? …… Ahora mirad la experiencia que haré. [El profesor utiliza un frasco lavador de laboratorio para poner un poco de agua en el embudo que atraviesa el tapón del erlenmeyer.] ¿Qué pasará? Adriana: Que no caerá agua dentro. Profesora: ¿Habéis escuchado lo que ha dicho Adriana? Bueno, vamos allá a ver si es eso lo que pasa. Empiezo. // ¡Observaciones! Adriana. Adriana: Que ha caído el agua. [Ríe.] Profesora: ¿Conclusiones respecto a la hipótesis? [Alguien dice que no está bien tapado el erlenmeyer.] Profesora: [Realiza un poco más de presión sobre el tapón.] A ver observar otra vez. [Repite la experiencia.] Profesora: Vuelve a formular la hipótesis. Adriana. Adriana: ¡Ahora, AY! que no caerá agua. [Ríe.] Profesora: A ver si es verdad. Profesora: A ver si es verdad. [El profesor repite la experiencia. Nuevamente cae agua dentro del erlenmeyer.] Profesora: Pero, ¿existe alguna diferencia con lo que ha pasado antes? Profesora:¿La observación es la misma? [Los alumnos responden que no, porque, a pesar de haber caído agua dentro del erlenmeyer, la Ejemplo 3 INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 105 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(1) cantidad ha sido mucho menor, ya que, aunque el tapón encajaba mejor que antes en la boca del erlenmeyer, aún ha podido salir un poco de aire desplazado por el agua.] Bien, ¿y ahora que tenemos que hacer? / David: Limpiar el tapón y el erlenmeyer. Profesora: Sí señor, deberíamos limpiar el tapón con un buen detergente y después incluso poner un poco de vaselina, que hará que tengamos un cierre mucho más preciso. Profesora: Que se haga un cierre prácticamente hermético. Profesor: EXACTO… o bien poner un poco de fi lme de plástico como indica vuestro libro. [El profesor vuelve a hacer presión sobre el tapón, para que esta vez la junta sea estanca, y repite la experiencia.] Profesor: ¿Qué tal esta vez? / ¡Observación! [Esta vez, el agua queda en el embudo sin poder pasar al erlenmeyer.] ¿Está clara la experiencia? La explicación en la clase de ciencias La intención del profesor es que los alumnos se den cuenta de que dentro del frasco de plástico (frasco lavador) hay aire y agua, los dos ocupan un volumen determinado, y de que, si se presiona el frasco, se reduce el espacio total del interior, lo que obliga al aire a que desaloje el agua para ocupar más espacio. Se promueve el contraste con las explicaciones de los compañeros/as para conseguir la atribución de nuevos signifi cados, pero el profesor no renuncia a exigir rigor en la explicación e interviene para que distingan la descripción de una explicación y para exigir que la explicación que se está construyendo se complete. Profesor: A ver, Carla, cómo es que sale agua cuando yo presiono. Carla: Porque hay aire dentro. Profesor: Es correcto, pero no es sufi ciente. ¿Es verdad que hay aire dentro? / Sí, pero, cuando no presiono, TAMBIÉN HAY AIRE DENTRO Y NO SALE AGUA. Ana: Una vez presionas…// Profesor: A ver, me interesa que hable Carla, porque Carla habla poco. Carla: Como presionas el frasco, y en el frasco hay aire, pues el agua sale. Profesor: Eso es lo que pasa, es la observación, ¿pero es la justifi cación del hecho? Profesora: Carla ha dicho en algún momento «PORQUE cuando presionas el frasco, sale agua». Profesor: A ver, Ana, lo que ha dicho Carla es la explicación del hecho, ¿sí o no? Ana: Ha hecho una descripción. Profesor: A ver, Carla, vuelve a decir lo que habías dicho antes. Carla: Cuando presionas el frasco, entonces, el agua, como está dentro…// Profesor: Estás describiendo. ¿Alguien puede mejorar la explicación? Luis: Si presionas el frasco, el aire empuja hacia abajo el agua y la hace salir. Profesor: Se puede hacer un dibujo que ayude a entender. Profesora: Luis, ¿cómo es que el aire presiona hacia abajo? ¿Qué quieres decir? Nil: El aire ocupa todo el volumen y, entonces, al apretar las paredes, es como si el volumen se hiciera más pequeño y empujara al agua. Profesor: ¿Entendéis o no? Vemos en las últimas líneas cómo en el tercer momento de la secuencia IRE, el profesor valora la respuesta de Carla señalando que describe, pero convida al resto del grupo a mejorar la explicación del fenómeno observado. Acepta la explicación de Nil, da a entender que es valiosa preguntando a sus compañeros si la han entendido. Anima a los alumnos en la elaboración de explicaciones mostrando confi anza en sus posibilidades. La negociación de signifi cados y la coordinación de las acciones en el seno del grupo Se puede observar cómo los alumnos reelaboran, negocian y regulan sus ideas iniciales respecto a lo que ha de ser la hipótesis en la conversación que mantienen en el grupo de tres. Al mismo tiempo que clarifi can el objetivo han de decidir y consensuar lo que escriben. Los dos aspectos se ilustran con el siguiente fragmento de trascripción de su conversación. Laura: Se tiene que poner un título./ Víctor: Y ahora se tiene que decir cuál es el objetivo./ El objetivo es que…/ Laura: ¿Qué? ¿Lo ponemos así? / Oriol: El objetivo es: que pongamos esto, que utilizamos el frasco y el papel y ponemos el embudo y el agua. Víctor: Es que…/ El objetivo es que…// Laura: Entonces, el objetivo es el mismo que la hipótesis. Oriol: VALE, y entonces ponemos: «el objetivo es ver que el agua no caerá» // CLARO ES QUE HIPÓTESIS ES LO MISMO, el agua del frasco no caerá dentro del matraz. Víctor: Una cosa, ¿lo que yo no entiendo es qué ha dicho que tenemos que poner? / Laura: PONDREMOS: «Nosotros creemos que el agua no caerá dentro del matraz.» o bien: «Nosotros esperamos que el agua no caiga dentro del matraz.»