INVESTIGACION
B.?-
EXPERIENCIAS
DIDACTICAS
PSICOLOGIA COGNOSCITIVA
Y
ESQUEMAS
CONCEPTUALES DE LOS ALUMNOS
DRIVER, R.
Cen e o S udies in Science and Ma hema ics Educa ion
Uni e si y o Leeds. England.
SUMMARY
The e a e h ee main sec ions in his pape . The i s sec ion p esen s an o e iew o he esea ch ha has been
unde aken in o s uden s' concep ions ela ing o mechanics. One cen al ea u e o s uden s' ain ui i e mecha-
nics» is he associa ion be ween hei no ions o o ce and mo ion. The consequences o such ideas o s uden s'
easoning abou a ious s a ic and dynamic sys ems a e desc ibed.
A
numbe o gene al ea u es o s uden s'
al e na i e concep ions a e hen ou lined. The second sec ion ou lines cu en pe spec i es on lea ning wi h pa i-
cula emphasis being paid o he cons uc i is pe spec i e; a pe spec i e which emphasises he ac i e ole o lea -
ne s in he cons uc ion o hei knowledge.
The pedagogical consequences o adop ing his pe spec i e a e ou lined in he hi d sec ion.
INTRODUCCION
Los cien í icos, incluidos los ísicos, son imaginados o dina iamen e como «descub ido es» que des elan
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1986,
4
(l),
3-15
3
INVESTIGACION
Y
EXPERIENCIAS DIDACTICAS
nue os aspec os de la expe iencia. Sin emba go, mu-
chos de los más impo an es desa ollos de la Física no
han supues o descub imi y o alguno, sino que han es-
ado asociados a la econs ucción y e o mulación de
las ideas usuales ace ca del mundo ísico; en ealidad,
mejo que habla de los cien í icos como descub ido-
es, hab ía que e e i se a ellos como elabo ado es de
((in es igaciones imagina i as)).
Recien es desa ollos en el campo de la psicología cong-
nosci i a, sugie en que el ap endizaje po los alumnos
de ma e iales complejos iene luga median e la o ga-
nización y ees uc u ación imagina i a de expe iencias
an e io es, más que a a és de la asimilación de nue-
a in o mación.
Pa a ilus a has a qué pun o hacemos uso de nues a
imaginación en la in e p e ación del más sencillo e-
nómeno, conside emos que se deja cae una bola so-
b e una plancha me álica. Alguien que pasase en es e
ins an e e ía la bola cae , golpea la plancha y ebo-
a has a casi su misma al u a inicial. Un ísico, al in-
e p e a el enómeno, pensa á en é minos del campo
g a i acional en el que la bola es á si uada, de la ue -
za que ac úa sob e elia acele ándola y haciéndole ga-
na ene gía ciné ica, de la de o mación que iene luga
cuando golpea la supe icie me álica y, admi iendo que
la colisión ha sido elás ica, de la ecupe ación po la
bola de la ene gía ciné ica, lo que pe mi e que ascien-
da de nue o. Re lexionemos un ins an e en la can idad
de concep os que se hacen in e eni en es e simple su-
ceso; ales como ((campo g a i a o io)), «ene gía» e
in-
cluso un modelo de es uc u a de la ma e ia. Ninguna
de es as ideas es un hecho obse able di ec amen e;
cons i uyen esquemas concep uales in e subje i os que
se elacionan en e sí de mane a p ecisa y que u iliza-
mos pa a descub i , p edeci , y explica sucesos como
el conside ado.
Un es udian e que obse e el mismo suceso ambién
apo a á sus esquemas concep uales al análisis de la si-
uación, pe o es os pueden y suelen di e i de los del
ísico. P ecisamen e, el p oceso de ap endizaje es á aso-
ciado a la ees uc u ación de es os esquemas concep-
uales a pa i de las nociones in ui i as iniciales.
En es e a iculo conside amos es aspec os asociados
a es e p oceso de ap endizaje en el campo de la
mecánica:
1. ¿Qué conocemos ace ca de los esquemas concep ua-
les que los alumnos u ilizan pa a in e p e a los e-
nómenos mecánicos?
2.
¿Qué sugie e la psicología cognosci i a ace ca de có-
mo se modi ican los esquemas concep uales de los
alumnos?
3. ¿Qué i nplicaciones iene es o pa a el ap endizaje?
1.
ESQUEMAS CONCEPTUALES DE LOS ES-
TUDIANTES EN MECANICA
A lo la go de la úl ima década, el es udio de las ideas
in ui i as de los alumnos ace ca de los enómenos na-
u ales ha cons i uido una línea p io i a ia de in es i-
gación. Es as ideas in ui i as han sido designadas de
o mas di e sas ales como shema a (Champagne
1983), eo ías ingenuas (Ca amazza e Al 1981), esque-
mas, concep uales al e na i as (D i e y Easley 1978),
(Wa s 1982), o ciencia de los niños (Osbo ne e Al
1983). P o eso es de ísica y psicólogos de dis in os paí-
ses han con ibuido al conocimien o de es e campo y
las ideas de los alumnos sob e mecánica han sido es u-
diadas ex ensamen e. Una excelen e y comple a e i-
sión de es os es udios ha sido p epa ada po McDe -
mo (1984). En la p ime a pa e de es e abajo esu-
mi emos lo que puede conside a se como ca ac e ís i-
cas comunes más ele an es de las ideas in ui i as de
los es udian es ace ca del mo imien o e ilus a emos
las mismas e i iéndonos a un educido núme o de
es udios.
1.1
El uso de sis emas
de
e e encia absolu os
En un es udio del azonamien o espon áneo sob e ci-
né ica elemen al de alumnos de Enseñanza Media y es-
udian es uni e si a ios, Sal iel y Malg ange (1 980)'p e-
pa a on cie o núme o de cues iones esc i as ace ca de
mo imien os ela i os, u ilizando si uaciones ales co-
mo un bo e a a esando un ío y gen e andando o pe -
maneciendo quie a sob e pa imen os mó iles. Los
au o es iden i ica on así en e los es udian es una en-
dencia a de ini el e dade o mo imien o y la mo ili-
dad in ínsecamen e y no con espec o a algún cue po
o sis ema de e e encia especí ico. En o as palab as,
pa a muchos es udian es
mo imien o
y
eposo son
subs ancialmen e inequi alen es.
En un es udio más ecien e ealizado po Agui e
y
E ickson (1984) sob e las concepciones de los es udian-
es ace ca de las ca ac e ís icas ec o iales de la posi-
ción, el desplazamien o y la elocidad, los au o es se-
ñalan que los alumnos a menudo enían p oblemas pa a
selecciona y u iliza un sis ema de e e encia es anda d.
La p e e encia que mues an los es udian es po un sis-
ema de e e encia absolu o no es so p enden e si e-
nemos en cuen a que en nues a ida o dina ia sole-
mos acep a implíci amen e la exis encia de ales sis e-
mas (el suelo, po ejemplo). Es a idea, ob iamen e,
a ec a a la comp ensión de la Mecánica New oniana
po los alumnos.
1.2.
El mo imien o implica una ue za
Un amplio núme o de abajos ealizados con es udian-
es de Ense ianza Media y Uni e si a ia, así como con
adul os no ins uidos, han mos ado una endencia muy
ex endida a asocia ue za y mo imien o. Es a idea es-
á
asociada a un cie o núme o de mani es aciones que
han sido abo dadas po los es udios a los que amos
a e e i nos. Así, Wa s y Zylbe z ajn (1981), conlo pa -
e de un abajo ealizado con un cen ena de es udian-
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
INVESTIGACION
Y
EXPERIENCIAS DIDACTICAS
es ingleses de Ense ianza Media de 14 a ios, p opo -
ciona on un cie o núme o de cues iones de espues a
múl iple, ela i as a las ue zas que ac úan sob e la bala
de un ca ión a lo la go de su ayec o ia ( e igu a 1).
Sus esul ados mos a on que al ededo de1 85% de los
alumnos asociaban el mo imien o a la exis encia de una
ue za en la di ección del mismo.
Clemen (1982) ha cons a ado, a a és de las memo-
ias de una p ác ica de labo a o io sob e el péndulo si n-
ple, que algunos es udian es uni e si a ios ienden a su-
pone la exis encia de una ue za en la di ección del
mo imien o de la es e i a, sugi iendo, po ejemplo, que
Fm (la ue za en la di ección del mo imien o)
es
la ue -
za que hace subi al péndulo. «Si Fm no exis ie a, el
péndulo nunca pod ía ascende a lo al o de su
oscilación)).
La simé ica de la egla según la cual el mo imien o
exige una ue za es, po supues o,
si no exis e ue za
no hay mo imien o.
McCloskey (1983) ecoge una se-
ie de in es igaciones ealizadas po él y sus colabo a-
do es con es udian es uni e si a ios y no uni e si a ios.
En uno de dichos es udios se explo an los ((conocimien-
os en acción)) de los es udian es pidiéndoles que suel-
en, mien as a anzan, una pelo a que lle an en la ma-
no, de o ma que la bola dé en un blanco si uado en
el suelo ( ig. 3). Los esul ados ob enidos ano ando el
núme o de es udian es que suel an la pelo a an es de
llega al blanco, encima del mismo, o después de pa-
sa lo, indican que la mayo ía de los es udian es sol a-
on la pelo a jus o al pasa sob e el blanco, lo que su-
gie e que no omaban en conside ación la componen-
e ho izon al del mo imien o de la pelo a, o que asu-
mían implíci amen e que dicha componen e se anula
an p on o la sol aban.
ig.
1
Si uaciones sob e p oyec iles u ilizadas po Wa s y Zylbe sz ajn
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2
Fue zas sob e un péndulo en mo imien o (Clemen
1982).
ENSEÑANZA
DE
LAS CIENCIAS
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E plana ion
:
INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS
ig.
3 P ediccinn de la ayec o ia de un obje o que cae (McCloskey 1983).
1.3. Se p ecisa que una ue za ac & con inuamen e pa-
a man ene un mo imien o
La idea de que pa a man ene un mo imien o con i-
nuo se p ecisa que una ue za es e con inuamen e ac-
uando, o ma pa e del esquema «mo imien o impli-
ca ue za». Du an e una in es igaciOn que he ealiza-
do con jO enes alumnos de Ense anza Media que es-
udiaban Mecanica (D i e 1983), al p egun a le a una
nina —que es aba desc ibiendo lo que sucede cuando
pelo as de dis in a masa uedan po ie a— po que
las pelo as se pa aban, con es d: «No lo se. LP o que
se pa an?. Bueno, siemp e se pa an. Despues de im-
pulsa las a anzan an o como el impulso... lo ue e
que ue a y cuando se gas a uel e a como es aba
an es».
Las obse aciones o dina ias nos dicen que los obje-
os disminuyen de elocidad y se pa an despues que los
hemos empujado o lanzado, y es o se in e p e a comdn-
men e suponiendo que se ha gas ado la ue za que se
les comunic& McDe mo (1984) desc ibe que cuando
se p egun aba a es udian es uni e si a ios que comu-
nica an a un disco, si uado sob e un banco de ai e, un
mo imien o ec ilineo y uni o me u ilizando cho os
de ai e, sus p ime os in en os consis ian a menudo en
aplica una con inua se ie de i agas.
1.4. La ue za a ia con la apidez del mo imien o
En un conocido abajo, Vienno (1979) p opuso a es-
udian es anceses, belgas e ingleses, de Ense anza Me-
dia y Uni e sidad, un cie o nlime o de cues iones es-
c i as, una de las cuales ep esen aba seis bolas de ma-
laba is a, odas a la misma al u a del suelo pe o en di-
e en es posiciones de eus espec i as ayec o ias ( e
igu a 4). Se p egun aba a los alumnos si las ue zas
que ac uaban sob e odas las bolas e an o no iden icas
en el ins an e ep esen ado. Los esul ados indica on
que, incluso a ni el uni e si a io, los es udian es aso-
ciaban ue za con elocidad y suge ian po ejemplo:
«Las elocidades son di e en es, luego las ue zas lo
se ail ambien».
74-
II
,
o
lg
ig. 4
P edeci las ue zas que ac aan sob e pelo as en el ai e (Vien-
no , 1979).
En su a iculo Vienno dis ingue en e dos ideas de ue -
zas u ilizadas po los es udian es y hace la impo an e
obse aciOn de que las dis in as ideas son u ilizadas en
di e en es con ex os, esal ando las ca ac e s icas de
las si uaciones en las que cada ipo de idea es manejado.
Una de las a eas u ilizada po Clemen (1982) ilus a
ambien es e pun o: se mues a a es udian es de inge-
nie ia una moneda lanzada e icalmen e hacia a iba
y se les Aide que dibujen una o Inds lechas que indi-
quen la di ecciOn de cada una de las ue zas que ac ia
sob e la moneda cuando alcanza el pun o mds al o. Al
inal del cu so, el 72
0
/o de los es udian es die on es-
pues as inco ec as. Una espues a ipica inclu a dos
6

ENSE&ANZA DE LAS CIENCIAS
INVESTIGACION
Y
EXPERIENCIAS DIDACTICAS
ue zas, una hacia a iba, p oceden e de la mano (Fm)
y o a hacia abajo (Fg), con azonamien o como:
((mien as la moneda asciende, la ue za de la mano
impulsa a la moneda y ha de se mayo que Fg, pues
en caso con a io descende ía)).
1.5.
El mo imien o iene luga en la di ección de la
ue za aplicada
En los abajos has a aquí eseñados, apa ecía impíí-
ci amen e la idea de que ha de ac ua una ue za en
la di ección del mo imien o. Igualmen e se ha iden i-
icado la idea simé ica de que el mo imien o iene lu-
ga en la di ección de la ue za aplicada.
Di Sessa (1982), desc ibe un es udio sob e las in e ac-
ciones de es udian es con un p og ama de o denado
denominado ((dina o uga)). Un obje o sob e la pan-
alla, la ((dina o ugm, obedece a la 1
a
y 2a leyes de
New on, de o ma que pe manece en eposo o se mue-
e en línea ec a con apidez cons an e cuando no ac-
úa ninguna ue za sob e ella y se le puede comunica
impulsos en cualquie di ección. Al pedi a los es u-
dian es que en íen a la o uga hacia un blanco, muy
ecuen emen e le comunican un impulso di igido en
línea ec a hacia el blanco, sin ene en cuen a su mo-
imien o inicial. Es e compo amien o sugie e que los
es udian es espe an que el obje o se mue a en la di ec-
ción de la ue za aplicada, igno ando su can idad de
mo imien o inicial.
1.6.
Un obje o en eposo no puede eje ce ue za
Muchos es udian es ienen di icul ades en o no a las
ue zas que se eje cen en una si uación de equilib io
es á ico. Pa ece subyace la idea de que ha de es a cla a
la capacidad de mo e se de un obje o pa a acep a que
eje ce una ue za. Du an e unas obse aciones que ea-
lizé en una clase (D i e 1973), se p odujo una discu-
sión en e dos niños de 12 a ios, Richy y Tim, ace ca
de las ue zas que ac uaban sob e un obje o que col-
gaba en eposo de un sopo e ngido. Richy a gumen-
aba que sob e el cue po ac uaba una ue za e ical
hacia a iba debido al sopo e, además de una ue za
e ical hacia abajo. Su compa ie o Tim se mani es a-
ba en con a a guyendo que el sopo e se limi aba a
sos ene lo. Richy, en onces, sol ó el obje o del sopo -
e y lo sos u o en su mano, desa ollándose el siguien-
e diálogo:
R.
Bien. ¿Qué pasa aho a? Voy a sol a lo del sopo e
y sos ene lo en la mano.
T.
Tienes que eje ce una ue za hacia a iba con u
mano, po que si no lo hicie as se cae ía al suelo.
R.
¡Cie o! El sopo e ha enido que hace una ue za
hacia a iba ambién.
il. Le es á le an ando. ¿Cómo pod ía es o (el so-
po e) le an a algó? No es á i o.
La capacidad de la mano pa a mo e se pa ecía esen-
cial en la a gumen ación de Tim, haciéndole di ícil
acep a la lógica de la a gumen ación de Richy.
Un azonamien o simila ha sido obse ado po Mins-
ell(1982) con es udian es de úl imos cu sos de Ense-
ñanza Media y po Clemen y B own (1983) con es u-
dian es uni e si a ios. También se han in es igado las
ideas de los es udian es ace ca de las ensiones que ac-
úan sob e cables y muelles en di e sos mon aje's. Así,
po ejemplo, Wa s y Zylbe sz ajn (1981) se íalan que
en una compe ición de i o de cue da, los es udian es
a gumen an que la ue za que eje ce el ganado es ma-
yo que la eje cida po el pe dedo . Po mi pa e he
cons a ado que la si uación ep esen ada en la ig.
5
p o oca discusiones abundan es incluso en e licencia-
dos en ciencias ísicas. Algunos a gumen an que la lec-
u a del dinamóme o se á nula po que las ue zas se
anulan mu uamen e. O os dicen que ambos pesos « i-
an el uno con a el o o)) y que, po an o, se suman
sus e ec os.
ig.
5
P edicción de
la
ensión de un eso e. (D i e
1983).
1.7.
Ideas ace ca de la g a edad
Exis e cie o núme o de ideas elacionadas en e sí que
han sido iden i icadas en las concepciones de los es u-
dian es sob e la g a edad.
En algunos casos los es udian es conside an que la ue -
za de la g a edad es mayo cuan o más a iba se en-
cuen a el obje o. Así, un ni lo de 11 aÍíos me explica-
ba mien as sos enía una boli a:
((Cuan o más al o llegue mayo se á el e ec o de la g a-
T.
No ac úa del mismo modo. Es e (el sopo e) solo edad sob e la misma, po que si us ed se queda ahí y
es á man eniéndolo en su posición. alguien deja cae un guija o sob e él (sic), sólo le da-
á una punzada. Pe o si yo la dejo cae desde un ae o-
R.
¡Pe o eso mismo hace mi mano! plano. se acele a ía más
Y
más ápido
Y
cuando nol-
T.
No, u mano no lo man iene pe ec amen e inmó- bea a'a alguien le ma a h (~ i e
1983).
-
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
7

INVESTIGACION
Y
EXPERIENCIAS DIDACTICAS
Con elación a las nociones de ue za y mo imien o,
la idea de que los cue pos más pesados caen más ap i-
sa que los lige os, pe sis e incluso en e es udian es uni-
e si a ios (Guns one y Whi e 1981) (Wa s 1982). Po
o a pa e, algunos alumnos asocian la g a edad con
el ai e y la a mós e a, de o ma que al pedi les que p e-
digan la ayec o ia de un p oyec il lanzado en un e-
cipien e en el que se ha hecho el acío, un ele ado nú-
me o de es udian es no uegos de Ense ianza Media y
Uni e sidad a i maban que la ayec o ia se ía una
lí-
nea ec a ho izon al, a guyendo que «la g a edad ne-
cesi a un medio)) (Sjobe g y Lie 1981)'.
.
po ejemplo, los diag amas de ue za que dibujan (He-
lle y Hunga e 1984).
Cie o núme o de in es igado es ha se ialado que los
es udian es pueden aplica co ec amen e las ecuacio-
nes New onianas en los p oblemas usuales y, sin em-
ba go, acasan cuando se en en an a enómenos í-
sicos eales. Ello sugie e que una de las azones de la
pe sis encia de dichas ideas es que no se ha p oducido
la in eg ación del conocimien o que los es udian es e-
nían del mundo ísico con el conocimien o que p opo -
cionan las elaciones algéb aicas abs ac as.
1.8.
Algunas ca ac e ís icas gene ales de los esquemas
Los esquemas concep uales de los alumnos no son
concep uales al e na i os de los es udian es
simples cons ucciones ad hoc.
Te mina emos es e apa ado del a ículo con algunas ¿Puede deci se que los di e en es aspec os de las ideas
obse aciones gene ales ace ca de las ca ac e ís icas de in ui i as de los alumnos ace ca del mo imien o cons-
los esquemas concep uales de los alumnos: i uyen una eo ía cohe en e?. Clemen (1983) sos ie-
ne aue las ideas in ui i as no son simples eglas ad hoc,
i
Se a a de esquemas do ados de cie a cohe encia sino que ep esen an una eo ía cohe en ; que, a en-
in e na. diendo al ~a alelismo his ó ico. denomina (( eo ía del
En muchos casos, los a gumen os u ilizados po los es-
udian es pa a explica sus concepciones (como son la
exis encia de una ue za en la di ección del mo imien-
o, e c) son álidos en de e minados con ex os. En ge-
ne al no se a a de ideas i acionales, sino simplemen e
undamen adas en p emisas di e en es de las de la me-
cánica ~ew onian~. Responden a in en os acionales
de explica las expe iencias ísicas.
En la ida co idiana, donde, po ejemplo, la icción
es á siemp e p esen e, no apa ece la necesidad de cons-
ui una mecánica que enga en cuen a los mo imien-
os sin ozamien o.
ii
Los es udian es manejan un lenguaje imp eciso y
é minos indi e enciados pa a exp esa sus ideas.
En algunos Easos pueden incluso no hace las explí-
ci as pa a ellos mismos.
iii
Ideas in ui i as simila es son de ec adas en es udian-
es de di e en es medios y edades.
Pues o que i imos en un medio con las mismas ca-
ac e ís icas ísicas, al ez no sea so p enden e que los
esquemas concep uales que cons uimos pa a in e p e-
a nues as expe iencias sean simila es e, inciden al-
men e, mues an algunas semejanzas con ideas apa e-
cidas a lo la go de la his o ia de las ciencias.
i
Los esquemas concep uales al e na i os son pe sis-
en es y no se modi ican ácilmen e median e la en-
se ianza adicional.
La ecuencia con la que los es udian es uni e si a ios
de Física hacen uso de, po ejemplo, la asociación ue -
za/mo imien o, es un índice de la pe sis encia de di-
chas ideas. Así, al analiza cómo los es udian es uni-
e si a ios esuel en cie os p oblemas incluidos habi-
ualmen e en ex os de Física, se cons a a cómo la aso-
ciación in ui i a en e De za y mo imien o apa ece en,
impe us».-sugie e, además, es esa cohe encia de
la eo ía del impe us lo que con ibuye a su es abili-
dad. Sin emba go, aunque pueda acep a se la cohe en-
cia de la eo ía, sabemos que en la p ác ica los es u-
dian es no son consis en es en su uso, como han mos-
ado Vienno y o os.
Una cla a mues a de ello ha sido p esen ada po Whi e
(1983) a pa i de una se ie de cues iones plan eadas
en en e is as ealizadas a 40 alumnos que habían se-
guido un cu so PSSC de Física. Las cues iones plan-
eadas se e e ían odas al desplazamien o en el espa-
cio ex e io de una na e espacial que disponía de un
cohe e capaz de p opo ciona le impulsos discon inuos
idén icos. Cuando se p egun aba a los es udian es qué
ocu i ía si se daba un único impulso a la na e, el 80%
p edecía co ec amen e la p oducción de un mo imien-
o sin in de apidez cons an e.
Y
e1 60% p edecía am-
bién co ec amen e el mo imien o esul an e de comu-
nica a la na e es impulsos sucesi os en ángulos ec-
os. Sin emba go, en o as dos cues iones plan eadas
más a de a los mismos es udian es se les p egun aba
qué hanan a) pa a que la na e siguie a una ayec o ia
ci cula y b) pa a que siguie a una ayec o ia cuad ada.
Las espues as, ecogidas en la igu a 6, indican que
sólo un po cen aje no ablemen e in e io enía en cuen-
a, al abo da es as cues iones, que el mo imien o e-
sul an e de un obje o depende no sólo del impulso que
se le comunica, sino ambién de la can idad de mo i-
mien o inicial. Es a inconsis encia plan ea una cues ión
impo an e desde el pun o de is a educa i o: ¿Cuáles
son los aspec os de un de e minado con ex o que con-
ducen al uso de las ideas in ui i as? ¿Cuáles son las
ideas que se u ilizan en cada con ex o?
i
No se pueden a ibui odas las di icul ades de los
es udian es a sus esquemas concep uales al e na i-
os.
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Y
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a) espues a b) espues a a) espues a b) espues a
co ec a (20%) inco ec a (70%) co ec a (38.5%) inco ec a (32.5%)
0
+o
[7
-[-J-
-1
C)
espues a d) espues a C) espues a d) espues a
inco ec a (5%) inco ec a (5%) inco ec a (22,5%) inco ec a (2,5%)
ig.
6
P edicción del mo imien o de una na e espacial p opulsada po impulso de un cohe e (Whi e,
1983).
Tan o T owb idge y McDe mo (1981) como Whi e
(1983) llaman la a ención con a la suposición de que
odas las di icul ades que los alumnos ienen pa a com-
p ende la mecánica New oniana sean debidas a la exis-
encia de po en es ideas in ui i as. Es as in es igacio-
nes han iden i icado o as uen es de di icul ad en el
uso del lenguaje o mal de la ciencia, como po ejem-
plo. g á icos y no ación ec o ial.
Has a aquí hemos e isado lo que conocemos sob e es-
quemas concep uales de los alumnos ace ca del mo i-
mien o mecánico. Nos ocupa emos a con inuación de
cómo dichos esquemas pueden modi ica se, es deci ,
de cómo puede ene luga el ap endizaje.
2.
CONCEPCIONES
ACTUALES
SOBRE
EL
APRENDIZAJE
2.1.
T es isiones de
cómo
iene luga el ap endizaje
Como educado es, nues o in e és sob e las concepcio-
nes de los alumnos han de i más allá de la ca aloga-
ción de las ideas al e na i as o in ui i as: no sólo nos
in e esan las ideas que los es udian es poseen ya al ini-
cia el ap endizaje, sino ambién la dinámica del cam-
bio cognosci i o, pa a que es a pueda guia así nues-
a ense ianza y la plani icación del cu iculum.
Has a bas an e ecien emen e el pensamien o de los p o-
eso es de ciencias y muchas de las ecomendaciones
de ipo pedagógico han es ado dominadas po dos g an-
des concepciones sob e el ap endizaje: la
o ien ación
e olu i a
y la
o ien ación beha io is a
(D i e 1982).
La adición e olu i a, que ha es ado p esidida po el
abajo de Piage y colabo ado es, pos ula la exis en-
cia de
es uc u as cognosci i as
en el ce eb o que p o-
cesan la in o mación e in luencian las in e acciones del
indi iduo con el medio ex e no. Se conside a que esas
es uc u as se desa ollan en e apas, co espondiendo
la e apa de pensamien o abs ac o o o mal -cuyas ca-
ac e ís icas son esenciales pa a la comp ensión de la
ciencia- al pe íodo de la adolescencia. De acue do con
esa isión, las di icul ades expe imen adas po los alum-
nos en la comp ensión de los concep os ísicos han si-
do a ibuidas a la al a de es uc u as lógicas adecua-
das en los alumnos. Las implicaciones educa i as de
es a eo ía han sido, o bien in en a adecua los ma e-
iales de un cu so a la e apa del desa ollo cognosci i-
o del alumno (Shaye y Adey 1981), o bien diseña
p og amas pa a acele a el p oceso de madu ación. Los
esul ados de a ias in es igaciones ealizadas po psi-
cólogos y educado es mues an que las es uc u as 1ó-
gicas que u ilizan los es udian es dependen en g an me-
dida del con ex o de la a ea, poniendo así en cues ión
la idea de e apas cohe en es.
La segunda concepción que ha eje cido una in luencia
no able ha sido la beha io is a. Es a eo ía no hace su-
posiciones sob e la o ganización in e na del conoci-
mien o en quien ap ende, ni pos ula ninguna limi a-
ción de edad pa a el ap endizaje. Adop a una isión
esencialmen e op imis a del ap endizaje, pos ulando
que pueden cons ui se se ies de compo amien os, ha-
bilidades o concep os de complejidad c ecien e, a zi-
és de p og amas de ins ucción cuidadosamen e ela-
bo ados. Es os p og amas son dise iados median e un
de enido análisis lógico del ma e ial a ense ia . La pe -
sis encia de los esquemas concep uales al e na i os de
los es udian es da una idea de las di icul ades inhe en-
es a es a o ien ación.
Recien emen e ha comenzado a eme ge una e ce a i-
sión del ap endizaje. Resnick (1983) desc ibe así es a
concepción: «Una apo ación cla e de los abajos de
psicología cognosci i a de los úl imos a ios ha sido que
el compo amien o in eligen e de una pe sona no de-
pende de unos «p ocesos de pensamien o)) abs ac os,
sino que depende ín imamen e de la clase de conoci-
mien o que,la pe sona iene ace ca de la si uación pa -
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icula en cues ión..
.
pa a pode comp ende cómo ie-
ne luga un ap endizaje complejo, es p eciso es udia
cómo la gen e ap ende ma e ias pa icula es. Po es a
azón, hoy hay psicólogos cognosci i os es udiando
ma emá icas en pa icula , o ísica en pa icula , e c,
e c. Es a isión de cómo iene luga el ap endizaje es á
siendo desa ollada po psicólogos cognosci i os, ex-
pe os en in eligencia a i icial, especialis as en lenguaje
y p o eso es de ciencias y de ma emá icas. Algunos des-
c ibi ían es a concepción como basada en el p oceso
de in o mación. Yo p e ie o denomina la
isidn cons-
uc i is a,
po que así se sub aya el papel esencialmen e
ac i o de quien ap ende)).
P esen a é aquí una in e p e ación pe sonal de las ca-
ac e ís icas esenciales de es a o ien ación cons uc i-
is a, ap o echando de o ma ecléc ica el abajo de
un cie o núme o de au o es.
2.2.
P incipales ca ac e ís icas
de
la isión cons uc-
i is a
i
Lo que hay en el ce eb o del que a a ap ende ie-
ne impo ancia.
Es a concepción sugie e que odos cons uimos ep e-
sen aciones del sabe que u ilizamos pa a in e p e a
la expe iencia. Los esul ados del ap endizaje no sólo
dependen de la si uación de ap endizaje y de las expe-
iencias que p opo cionamos a nues os es udian es, si-
no ambién de los conocimien os p e ios de los mis-
mos, de sus concepciones y mo i aciones. Algunos
ejemplos discu idos en la p ime a pa e de es e a icu-
lo ilus an que es as concepciones in luyen de mane-
as di e sas en la o ma en que los es udian es in e ac-
cionan con los ma e iales de ap endizaje: No sólo in-
luyen en sus in e p e aciones de los enómenos, las ex-
plicaciones que dan de los mismos, sino que de e mi-
nan la di ección de su obse ación, ocalizan su a en-
ción y o ien an los expe imen os que ealizan.
ii
Encon a sen ido supone es ablece elaciones.
Los conocimien os que pueden conse a se la go iem-
po en la memo ia no son hechos aislados, sino aque-
llos muy es uc u ados e in e elacionados de múl iples
o mas. Como ísicos podemos ap ecia las p opieda-
des de una es uc u a al amen e o ganizada de conoci-
mien os; podemos econoce las elaciones exac as e-
p esen adas po un mapa concep ual de los aspec os
de la mecánica (Ka plus 1981).
Es o, sin emba go, ep esen a únicamen e la es uc-
u a axiomá ica de pa e de la ma e ia, sin seilala co-
nexiones con las muchas y a iadas ins ancias del mun-
do isico. Las in es igaciones sob e las concepciones
in ui i as de los alumnos sugie en que quizás odos e-
nemos una se ie de ideas y conexiones semej n es que
de i an de la expe iencia ísica. Así, cuando emos
ap oxima se un balón hacia noso os nos p epa amos
pa a ecibi su sacudida al coge lo; lanzamos obje os
con alguna expec a i a de la ayec o ia que segui án;
omamos en conside ación el peso de un obje o an es
de empuja lo po el suelo. Es e conocimien o ísico es á
ambién es uc u ado, pe o como no lo hacemos ex-
plíci o, no siemp e lo elacionamos con el conocimien o
axiomá ico; de hecho podemos incluso no se conscien-
es de las suposiciones que hacemos.
Ac ualmen e es á eme giendo la comp ensión o o
aspec o impo an e de cómo se o ganiza el conocimien-
o humano: se ha ealizado la dis inción en e lo que
se ha denominado
conocimien o decla a i o
(conoce
«qué») y
conocimien o p ocesal
(conoce «como»). Es-
udios ecien es sugie en que el azonamien o humano
se desc ibe mejo median e ep esen aciones de
p ocedimien os.
Rumelha y No man (1 98 1) sugie en que «en muchos
,
sen idos pa ece que las pe sonas poseen ca ac e ís icas
más p óximas de las que se a ibuyen a los sis emas p o-
cesales que de las a ibuidas a los sis emas decla a i-
os. Nues a habilidad pa a azona y u iliza nues o
conocimien o pa ece depende ue emen e del
con ex o
en el que el conocimien o es adqui ido. La mayo pa -
e de los azonamien os que hacemos, apa en emen e
no
suponen la aplicación de habilidades de azona nien-
o de ca ác e gene al. Más bien pa ece que la mayo
pa e de nues a capacidad de azonamien o es á aso-
ciada a cue pos pa icula es de conocimien o.
Un e ce pun o en conexión con los sis emas de es uc-
u ación del conocimien o humano es la comp ensión
de que nues as emociones juegan un papel undamen-
al en la o ien ación de nues as unciones cognosci i-
as, po lo que deben se enidas ambién en cuen a
al conside a el ap endizaje (No man 1981).
iii
Quien ap ende cons uye ac i amen e signi icados.
Es udios sob e las o mas en que comp endemos un
ex o (Wi ock 1980) o comp endemos el mundo ísi-
co, sugie en que in e p e amos ac i amen e nue as ex-
pe iencias median e analogías, a pa i de las es uc u-
as de conocimien os que ya poseemos, lo que a su ez
,
puede modi ica dichas es uc u as. Ello signi ica que
lo que de e mina nues a ac i idad en cualquie si ua-
ción, no es an o lo que ex aemos de ella cuan o las
cons ucciones que apo amos a la misma. Es a p o-
piedad cons uc i a del ce eb o ha sido'cla amen e de-
mos ada po los enómenos de ilusión óp ica como el
incluido en la igu a
7
(G ego y 1983). La pe spec i a
cons uc i is a sugie e que más que «ex ae » conoci-
mien o de la ealidad, la ealidad sólo exis e en la me-
dida que la cons uimos.
ig.
7
Ilusión
6p ica.
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También sabemos ,que la cons ucción de signi icados,
ya sea a pa i de un ex o, de un diálogo o de una ex-
pe iencia ísica, implica un p oceso ac i o de o mu-
lación de hipó esis o ealización de ensayos, que son
con as ados median e expe iencias senso iales. Si hay
acue do decimos que «comp endemos»; en caso con-
a io in en amos con nue as cons ucciones o aban-
donamos la si uación como ((ca en e de sen ido)). Es e
p oceso ha sido documen ado po Clemen (1983) en
un es udio de cómo los expe os u ilizan analogías cuan-
do in en an esol e p oblemas de dinámica. También
Di Sessa (1983) desc ibe las explicaciones que es udian-
es uni e si a ios dan de sencillos enómenos ísicos y
mues a el papel cen al que juegan las analogías en el
desa ollo de su pensamien o.
En algunas si uaciones las cons ucciones ya exis en-
es son u ilizadas pa a encon a el sen ido de las ex-
pe iencias sin que sean necesa ios g andes cambios en
la es uc u a concep ual del suje o. En o as, el ac o
de da sen ido implica un p oceso analógico du an e
el cual las ideas exis en es Son u ilizadas de una nue a
o ma, conduciendo posiblemen e a una nue a cons-
ucción. Es e p oceso de cambio en la o ganización
del conocimien o o ees uc u acidn (Rumelha y No -
ma 1981) p esen a in e és en la ense ianza de la Física,
dado que es es e ipo de ap endizaje el que -de acue -
do con los esul ados analizados en la p ime a pa e
de es e a iculo- se ía necesa io que se p oduje a en
los alumnos. Es p eciso, sin emba go, deja cla o que
los cambios en la es uc u a concep ual no ienen lu-
ga ácilmen e.
En un impo an e a iculo, Posne , S ike, Hewson y
Ge zog (1982) pos ulan las condiciones necesa ias pa a
que enga luga el cambio concep ual.
A
pa i de los
esc i os de Toulmin (1972) sob e iloso ía de la cien-
cia, iden i ican cua o condiciones:
1.
Es p eciso que se p oduca insa is acción con los con-
cep os exis en es.
2.
Ha de exis i una nue a concepción mínimamen e
in eligible que
3.
debe se inicialmen e plausible
y
4.
ha de se po encialmen e uc í e a, ab iendo nue-
as á eas de in es igación.
De es a concepción ac i a de cons ucción de signi i-
cado se de i an dos pun os. El p ime o es que la com-
p ensión implica la exis encia de expec a i as y no se
simplemen e un ecep o pasi o de in o mación. El se-
gundo concie ne a la p oblemá ica cues ión de lo que
se acep a como ap endizaje signi ica i o. Desde el pun-
o de is a cons uc i is a, acep amos como signi ica-
i o cuando hay acue do en e nues as expe iencias y
nues as concepciones. Es o iene consecuencias pa a
la ense ianza y el ap endizaje, sugi iendo un desplaza-
mien o desde la p eocupación po la alidez obje i a
de las ac i idades o espues as de los alumnos a una
ac i ud de ayuda a los alumnos a o ganiza sus p o-
ENSEFIANZA
DE
LAS
CiENCiAS
pias expe iencias en una o ma que sea cohe en e pa a
ellos.
i Los es udian es son esponsables de su p opio
ap endizaje.
No se a a de una a i mación u ópica; desde la pe s-
pec i a cons uc i is a cons i uye el econocimien o de
una condición necesa ia del ap endizaje.
Los es udian es son esponsables de su ap endizaje en
el sen ido de que han de di igi su a ención hacia la a-
ea de ap endizaje y hace uso de sus p opios conoci-
mien os pa a cons ui ellos mismos el signi icado en
la si uación de ap endizaje, incluso cuando ienen una
ac i ud ex e io men e pasi a (como cuando es án leyen-
do o escuchando). Desg aciadamen e muchas si uacio-
nes de ap endizaje no es imulan a los es udian es a en-
con a el sen ido de lo que es án expe imen ando.
El
pensamien o de los es udian es puede se co o-
ci cui ado ácilmen e con la búsqueda de la (( espues-
a co ec a» al p oblema del lib o de ex o o de las ((lec-
u as co ec as)) en el abajo de labo a o io.
Es a sección del a ículo ha sin e izado las ca ac e ís-
icas p incipales de la isión cons uc i is a del ap en-
dizaje. Aho a conside amos cuáles son las implicacio-
nes pedagógicas de es a pe spec i a.
3.
LAS IMPLICACIONES PEDAGOGICAS DE
LA VISION CONSTRUCTIVISTA DEL
APRENDIZAJE
Exis en dos o ien aciones básicas usualmen e adop a-
das en la in es igación de los p og esos en el ap endi-
zaje de los es udian es de ísica. A una la denomina-
mos o ien ación de ins ucción di ec a y a la segunda
o ien ación de cambio concep ual.
3.1. O ien ación de ins ucción di ec a
Los es udios ealizados con es a o ien ación se
han
cen-
ado en las o mas de mejo a los esul ados ob eni-
dos po los alumnos en la esolución de los eje cicios
de los lib os de ex o. Compa ando las ac uaciones de
«expe os» y «no icios» en esol e p oblemas (La -
kin y Rei 1979) (Simon y Simon 1978) se han inden i-
icado cie o núme o de impo an es di e encias en e
ambos.
Los expe os ienden a ealiza un análisis cuali a i o
inicial del p oblema, cons uyendo una. ep esen ación
signi ica i a del mismo en é minos de concep os ísi-
cos. Así, po ejemplo, ienden a dibuja diag amas que
no ep esen an únicamen e la si uación ísica, sino que
incluyen elaciones en e magni udes isicas que pue-
den no se mencionadas explíci amen e en el enuncia-
do (como dibuja diag amas ec o iales de las ue zas).
Los no icios po o a pa e, ienden a omi i es e p o-
ceso y se di igen di ec amen e hacia las manipulacio-
nes algeb aicas de las magni udes dadas en el enuncia-
11