Cómo utilizar la historia de las ciencias en la enseñanza de las ciencias

HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y ENSEÑANZA CÓMO UTILIZAR LA HISTORIA DE LAS CIENCIAS EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS GAGLIARDI, R. L.D.E.S. Universidad de Ginebra. SUMMARY Some elements justifying the use of Science History and Epistemology, with no increase of the amount of information for the students, are offered. Vamos a dar algunos elementos para justificar la utili- . alumnos, ni someterlos a clases mas largas y difíciles, zación de la historia de las ciencias y la epistemología sino comenzar una discusión que creemos fructífera soen la enseñanza de las ciencias. Nuestra intención no bre los modos posibles de mejorar la enseñanza de las es aumentar la cantidad de información quereciben los ciencias en la escuela. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (3), 291-296 291 HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y ENSEÑANZA Muchas experiencias pedagógicas demuestran que en la mayor parte de los casos analizados la enseñanza de las ciencias no da buenos resultados, los alumnos no aprenden, o aprenden parcialmente los conocimientos científicos que la escuela trata de transmitirles. Este fracaso no es un fenómeno aislado: a diferentes niveles escolares, en diferentes países, en medios sociales diferentes, el análisis de lo que los alumnos conocen después de finalizados los estudios muestra que lo que se recuerda es poco y es equivocado. Pero aún, los a la construcción de conocimientos. Esto significa terminar con la repetición de informaciones que no pueden ser comprendidas por el alumno, y comenzar a establecer las estrategias y los contenidos que permita al alumno realizar un trabajo cognitivo y poder superar los obstáculos del aprendizaje. Sin entrar en un debate sobre la psicología, y sabiendo que toda simplificación es un error parcial, podemos decir que existen tres tipos de obstáculos en el aprendizaje de ciencias: en muy pocos casos se construyen las estructuras cognitivas que permiten continuar el aprendizaje de las - Los obstáculos derivados del desarrollo de la inteligencia, que podemos llamar obstáculos lógicos, y que ciencias. han sido tratados por la psicología genética. - - En otros términos, la población no se apropia de los conocimientos científicos que podrían ser útiles para - Los obstáculos derivados de problemas afectivos o psicológicos, como el rechazo a la clase, la desvalorimejorar la calidad de vida, ni es capaz de comprender zación del alumno, los tabús, etc., que han sido trataexactamente cuáles son los problemas que plantea la ~roducción. el control v la utilización de esos dos por el psicoanálisis. conocimientos. - Los obstáculos derivados de la estructura del sistema cognitivo, que llamaremos obstáculos epistemoTodo eso ha sido muy debatido en diversos congresos, lógicos. y las soluciones propuestas por la pedagogía de ciencias -en particular la utilización del análisis de repreEs importante recalcar aue esta clasificación se realiza sentaciones de los alumnosestán siendo aplicadas-por para organizar nuestro discurso, pero que en realidad muchos enseñantes con un resultado positivo. la incapacidad de construir un nuevo conocimiento es En ese marco de análisis crítico de la enseñanza de ciencias se inscribe la proposición de utilizar la historia de las ciencias y la epistemología, como un complemento de las áreas más desarrolladas de la pedagogía de ciencias. La historia de las ciencias y de la epistemología pueden ser utilizadas en la enseñanza de ciencias de diversas maneras: - Para la determinación de obstáculos epistemológicos. - Para la definición de contenidos de la enseñanza. - Para introducir en clase la discusión sobre la producción, la apropiación y el control de los conocimientos a nivel social e individual. necesariamente lógica, afectiva y epistemológica, pues no se pueden separar esos tres niveles. Sin embargo creemos que el tratar específicamente los obstáculos epistemológicos puede ser una ayuda para resolver concretamente los otros dos tipos de obstáculos: el alumno que logró transformar su sistema cognitivo transforma su estructura lógica (no existen estructuras sin contenidos) y suele mejorar la imagen de si mismo, lo cual es importante para superar muchos obstáculos afectivos. La determinación de los obstáculos epistemológicos es uno de los aspectos más importantes de la transformación de la enseñanza de ciencias (y de toda la enseñanza), pues permite encarar la enseñanza desde el ángulo de la construcción de conocimientos y no de la memorización de informaciones, lo aue significa centrar la - Como complemento de la enseñanza de otras disactividad en el desarrollo de la capacidad de aprender. ciplinas, en particular la historia y la geografía. En esa perspectiva, el alumno debe transformar su sistema cognitivo en función de lo que aprende. Los re- - - Estas posibilidades no son exclúyentes de otras que se sultadoi del aprendizaje se miden en función de la pueden ir desarrollando en la medida que la historia transformación de los propios alumnos y no en funde las ciencias y la epistemología se introduzcan en la ción de la masa de conocimientos que pueden escuela. memorizar. Lo que importa es que los alumnos hayan superado los 1. LA HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y LA EPISTEMOLOG~A COMO UNA HERRAMIENTA PARA LA DETERMINACION DE oss~Ácu~os EPISTEMOL~GICOS obstáculos que impedían la construcción de nuevos conocimientos, lo que les permite continuar su aprendizaje después de los estudios. La escuela ya no es «el lugar donde se aprende ciencia)), sino «el lugar donde se transforma el sistema cognitivo para poder aprender ciencia». Actualmente uno de los objetivos más importantes de l la pedagogía de las ciencias es lograr que el enseñante Determinar cuáles con los principales obstáculos episayude concretamente al alumno a superar los obstácutemológios significa poder medir la transformación 292 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (3) HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y ENSEÑANZA conceptual de los alumnos, y poder establecer currícusiología y la anatomía humanas fundado en la noción los flexibles, que pueden modificarse en función del de ((centros de crecimiento distribuidos por todo el ortiempo empleado para superar obstáculos más ganismo)), como una noción esencial para desarrollar importantes. la idea de célula y la necesidad del transporte de sustancias del sistema digestivo a todo el organismo. ObEl análisis de representaciones es un instrumento efituvo excelentes resultados: alumnos de nueve años comcaz para determinar los obstáculos epistemológicos de prendieron las nociones propuestas y continuaron delos pero requiere bien la ciencia que sarrollando su pensamiento hasta proponer espontdse enseña, y, además, conocer su historia. neamente la existencia del sistema circulatorio y la exisLa historia de las ciencias permite comprender cuáles tencia de una «bomba mecánica)) (el corazón) que imson las principales teorías actuales y cuáles han sido pulsaba la sangre. Esos alumnos conservaron en los los obstáculos que trabaron su aparición y el desarroaños sucesivos esos conocimientos. 110 de una ciencia. En una escuela de Italia, en Pavía, después de estudiar Esto no significa postular un «paralelismo» entre la hislas representaciones sobre la célula (Gagliardi et al. toria de las ciencias y el desarrollo de la inteligencia 1987) se organizó un curso sobre anatomía fundado en y del conocimiento individual. La historia de las cienla toma de consciencia del movimiento y la nutrición cias puede dar «pistas» pero no elimina el análisis connecesaria. Se obtuvo que sus alumnos de nueve y diez creto de los alumnos concretos en una situación conaños llegaran a plantearse el pasaje de los alimentos creta, para hablar concretamente. Queremos decir con por la barrera intestinal. que alumno actual piensa, sus En otros términos, una vez que los alumnos comprenconocimientos en una sociedad diferente en la cual se den que su crecimiento es resultado de la incomoraprodujeron 10s conocimientos que debe reproducir en ción de nuevas sustancias que deben ser transportadas clase. Es decir que no es similar a los cienti~cos. Sin a todo el organismo, desarrollan lógicamente un esqueembargo, está claro que conocer cuáles fueron 1% trama de transporte (sistema circulatorio), de transformabas para desarrollar socialmente ciertos conocimientos ción en d sistema digestivo y de pasage de ciertas puede ser muy útil para comprender las dificultades de barreras. los alumnos. ~~~~d~ un ejemplo de la biología, el desconocimienQueremos mostrar con esto que la utilización de una to de la célula impide comprender aspectos fundameiimetodologia de análisis de representaciones, sumada tales del funcionamiento de los organismos vivos. paal estudio de los principales momentos de la historia ra construir la noción de células no bastaron las obde una ciencia puede permitir organizar la clase de moservaciones microcópicas: transcurrieron más de dosdo que 10s alumnos desarrollen nuevas estructuras cogcientos años entre las primeras descripciones de célunitivas que les permiten construir nuevos conocimienlas y la elaboración de la teoría celular. ¿Por qué esa tos Sin grandes dificultades, Y, 10 que es más impordemora? ¿Por qué la ((moda de la observación microstante, que desarrollen nuevos esquemas que les ~ermicópican no se tradujo en una teoría celular? ten construir nuevos conocimientos como resultado de deducciones lógicas. Para poder construir dicha teoría era necesario comprender que las propiedades macroscópicas de los organismos dependían de su estructura microscópica. En términos de obstáculos epistemológicos, era necesario 2. UTILIZACI~N DE LA HISTORIA-DE LAS superar el «obstáculo macroscópico» para poder inteCIENCIAS y DE LA EPISTEMOLOGIA PARA grar las observaciones en una totalidad coherente que DEFINIR LOS CONTENIDOS DE LOS permitiera elaborar una teoría explicativa global. CURSOS El análisis de representaciones (Gagliardi et al. 1987), señala que 10s alumnos no amtruyen un concepto opeEste punto no es más que un desarrollo del punto rativo de célula, es decir que tienen idea de la existenterior. En efecto, nuestra proposición es centrar los curtia de las células Pero no piensan que su organismo essos en los conceptos estructurantes, es decir en aqueté en realidad formado de células, lo siguen viendo sóllos conceptos que una vez que han sido construidos lo como una entidad macroscópica. Una vez que la hispor el alumno determinan una transformación de su toria de las ciencias y el análisis de representaciones se sistema conceptual que permite continuar con el aprenconjugan, es posible desarrollar una clase centrada sodizaje (Gagliardi 1986). Una enseñanza fundada en los bre macroscópico y lograr que los alumconceptos estructurantes reduce los temas a enseñar y nos desarrollen el concepto de célula, no como una simpermite dedicar más tiempo al desarrollo de la capaciple información, sino como un elemento para construir dad de los alumnos. otros términos, los conceptos nuevos conocimientos. estructurantes son a la vez un medio para superar los En una clase.en Barbate (Martínez Oros y Gagliardi obstáculos epistemológicos y una base para continuar 1987), se desarrolló un modelo de enseñanza de la fiaprendiendo. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (3) 293 HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y ENSEÑANZA Los conceptos estructurantes deben ser determinados a partir del análisis de las teorías científicas actuales y de su historia. La historia de las ciencias permite visualizar cuáles han sido los conceptos que han permitido la transformación de una ciencia, la elaboración de nuevas teorías, la utilización de nuevos métodos y nuevos instrumentos conceptuales. Al mismo tiempo esto presupone una concepción epistemológica que ve el desarrollo de la ciencia como resultado de transformaciones estructurales profundas (Kuhn 1983), que no sólo cambian las teorías, sino que ((determinan nuevos observables)). La ((realidad a analizar)) cambia en función de los cambios conceptuales, nuevos fenómenos son tomados en consideración. Siguiendo con el ejemplo anterior, elaborar el concepto de relación entre los fenómenos macroscópicos y el sustrato microscópico determino la aparición de nuevos problemas a resolver en la física (estructura de la materia), la química (composición de las sustancias) y la biología (estructura celular). Esos problemas no existían antes de que fuera elaborado ese concepto. Como hemos visto en los ejemplos de clases mencionados en el punto 1, los alumnos ((descubren nuevos problemas a resolver)) cuando construyen ciertos conceptos, y esos problemas los motivan a seguir aprendiendo. ceptos estructurantes. En esa perspectiva no hay largos programas a desarrollar, sino un esquema flexible, que permite al enseñante adecuarse al proceso de aprendizaje concreto de sus alumnos, dándoles el tiempo necesario para desarrollar sus capacidades Si la idea es reducir la enseñanza a lo esencial, por qué planteamos introducir nuevos temas históricos y epistemológicos? Por dos motivos esenciales: - La utilización de la historia de las ciencias y de la epistemología para comprender la sociedad humana. - La utilización de la historia de las ciencias y de la epistemología para comprender los mecanismos de producción y la reproducción social e individual de conocimientos. El primer motivo está fundamentado en la relación entre el desarrollo de nuevas técnicas de transformación de la naturaleza. Las transformaciones que sufrió y sufre la sociedad humana están estrechamente relacionadas con los procesos de apropiación de los recursos disponibles. Eso no quiere decir que la ciencia ha transformado la sociedad, ni que el desarrollo de la ciencia esta sólo determinado por la estructura social. Creemos que es necesario superar los diversos reduccionismos y tratar de entender el funcionamiento de un sistema tan complejo, con tantas interacciones, como es la sociedad humana. 3. UTILIZACIÓN DE LA HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y DE LA EPISTEMOLOG~A PARA ES muy importante a nuestro juicio lograr que los alumINTRODUCIR EN CLASE LA DISCUSI~N S-0nos comprendan esa complejidad y puedan manejarBRE LA PRODUCCION, LA APROPIACION la, lo que significa una visión que integra la historia, Y EL CONTROL DE LOS CONOCIMIENTOS. la economía, la geografía, la tecnología y la ciencia como parte de un sistema complejo de producción y reEn los puntos anteriores hemos tratado la posibilidad de utilizar la historia de las ciencias y de la epistemología para definir programas de estudio y estrategias pedagógicas. Vamos a tratar ahora la necesidad de introducir esas disciplinas como temas específicos de los cursos de ciencias. Enseñar la historia de las ciencias y la epistemología en la escuela no parece una tarea fácil. A las dificultades ya existentes de los cursos de ciencias se suma la introducción de nuevos temas, la fatiga de los estudiantes a comprender los procesos históricos, el escaso tiempo disponible que habitualmente no alcanza para completar los largos programas de ciencias. Todo esto es cierto desde una perspectiva ((tradicional)), en la cual se trata de lograr que los alumnos aprendan el máximo posible. Pero las cosas cambian desde una nueva perspectiva de la enseííanza de las ciencias (y de la enseñanza en general), que se está tratando de elaborar en colaboración con muchos enseñantes de ciencias de diversos países. Esa perspectiva postula una enseñanza que parte de las representaciones de los alumnos y trata de lograr que éstos superen los obstáculos al aprendizaje mediante la construcción de ciertos conproducción de conocimientos y técnicas de transformación de la naturaleza El segundo motivo de la introducción de la historia de ciencias y de la epistemología en los cursos de ciencias es promover una discusión sobre los mecanismos de construcción y reproducción de conocimientos, a nivel del propio alumno y a nivel de la sociedad. Resulta paradójico que en la escuela se traten muchísimos temas, pero el conocimiento en sí mismo no sea un tema de clase. Creemos que el alumno debe ser consciente de los mecanismos que utiliza para elaborar su pensamiento, y de los procesos sociales que llevan a la elaboración de nuevas teorías científicas. En particular nos parece muy importante que los alumnos tomen consciencia de que reproducen conocimientos ya elaborados socialmente, pero que los producen por un proceso individual de re-construcción. En ese sentido la historia de las ciencias y la epistemología permiten ver las diferencias entre los procesos individuales y los procesos institucionales de construcción de conocimientos. Un punto que merece una discusión es la diferencia entre la observación empírica que pueden realizar los ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (3) HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y ENSEÑANZA alumnos y la elaboración de teorías científicas. Los alumnos no hacen ciencia en clase. La ciencia es una actividad institucional, integrada, en la que se aceptan implícitamente o explícitamente ciertas teorías previas, y en la cual se utilizan métodos aceptados por la comunidad científica. La actividad en clase de los alumnos no es similar a la actividad cient@ca. La discusión de la epistemología puede ser un medio para superar esa confusión relativamente frecuente en los enseñantes de ciencias. 4. LA HISTORIA DE LAS CIENCIAS COMO COMPLEMENTO DE OTRAS DISCIPLINAS (EN PARTICULAR LA HISTORIA Y " LA GEOGRAFÍA) La enseñanza de la historia de las ciencias aparece como un complemento necesario a la enseñanza de la historia, en la medida en que, como hemos señalado, la construcción de conocimientos y su aplicación a la tecnología son parte importante de las transformaciones sociales. En ese sentido también es útil ligar la historia de las ciencias a la geografía para mostrar las transformaciones del territorio provocadas por la utilización de esas técnicas y los límites que el propio territorio impone Otro argumento para relacionar la historia de las ciencias con las ciencias sociales es la importancia cada vez mayor de la ciencia en la sociedad actual, y las transformaciones que se producen a nivel de la apropiación de los conocimientos científicos La ciencia es una actividad financiada por el conjunto de la población, que es utilizada para generar riquezas y poder en beneficio de un pequeño sector de la sociedad. Una sociedad democrática requiere que la población disponga de los medios necesarios para controlar la producción y la utilización de conocimientos científicos. Esto significa que la población debe comprender lo que está en juego, saber cuáles son las alternativas, tener la capacidad de decidir con conocimiento de causa. Todo esto puede lograrse si la escuela desarrolla la capacidad de comprensión de los mecanismos sociales que llevan a la apropiación de los conocimientos científicos y los riesgos que implica su utilización. Ver, por ejemplo, como se pasa de la producción y apropiación social de conocimientos a la producción institucional y apropiación individual es un paso importante para comprender la transformación de la sociedad La epistemología puede permitir, además, mostrar cómo se reproducen y se «naturalizan» las ideas dominantes en la sociedad, es decir como se construye y se reproduce la ideología dominante. Finalmente la epistemología puede permitir clarificar los mecanismos de justificación de un modelo de sociedad por el desarrollo de la ciencia y la tecnología (Habernas 1978), que son uno de los modos de justificar la sociedad actual. En un momento en que se discute la continuación de ciertas técnicas que ponen en peligro la vida sobre el planeta, la epistemología puede ser un medio de capacitar a los alumnos a intervenir conscientemente en ese debate. Finalmente la introducción de la historia de las ciencias y la epistemología puede permitir un debate sobre la propia estructura de la ciencia actual, sus relaciones con el poder, sus modos de operar, las teorías dominantes, etc. Ese debate fundamental para comprender el funcionamiento de una de las instituciones más importantes del mundo moderno, puede permitir «desmitificar)) la ciencia y aumentar las posibilidades del alumno de participar en la construcción y en el control de los conocimientos. Hemos tratado de dar algunos elementos que justifi- &n la utilización de la ciencia y de la epistemología en la enseñanza de las ciencias, en la perspectiva de una transformación de los sistemas de enseñanza que permita una. participación consciente de los alumnos en la construcción de sus conocimientos. No creemos que este debate se cierre con el enunciado de esta hipótesis. Al contrario, creemos que será necesario un largo camino para «inventar» la nueva pedagogía. La historia de las ciencias puede servirnos para comprender la importancia de la paciencia y la persistencia para lograr que una idea sea aceptada por las instituciones. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (3) 295 HISTORIA DE LAS CIENCIAS Y ENSEÑANZA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS GAGLIARDI, R., 1986, Los conceptos estructurales en el aprendizaje por investigación, Ensefianza de las Ciencias, 4, Vol. 1, pp. 30-35. GAGLIARDI, R., MOSCONI BERNARDINI, P., BOCCIOLA, M.T., STRUSBERG, S., SIMEONE, R. y SIMEONE, L., 1987, Nous ne sommes pas de petits ballons. Les modeles spontanés des éleves de l'école italienne sur la cellule, Actes des ZXGmes Journées Znternationales sur 1 'Educacion Scientifique. HABERNAS, J., 1978, La Technique et la science comme idéologie. Lafin de la métaphysique. (Denoel/Gonthier: Paris). KUHN, T.S., 1983, La structure des revolutions scientifiques. (Flammarion: Paris). MARTÍNEZ OROZ, C. y GAGLIARDI, R., 1987, Les modeles sur la croissance et leur utilisation dans l'enseignement . Actes des ZXGmes Journées Znternationales sur I'Education Scientifique. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (3)