Contra las interpretaciones simplistas de los resultados de los experimentos realizados en el aula

1 INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS CONTRA LAS INTERPRETACIONES SIMPLISTAS DE LOS RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS REALIZADOS 1 ENEL AULA I LUCAS, A M., GARCIA-RODEJA GAYOSO, 1. Science Educa ion Uni , Cen e o Educa ional S udies, King's College London, Uni e si y o London. Depa amen o de Didác ica das Ciencias Expe imen ais, Escola Uni e si a ia do P o eso ado de EXB Uni e sidade de San iago de Compos ela. SUMMARY This pape is abou he impo ance o he s uden s' in e p e a ion o expe imen s made in he school. Examples a e gi en o he s uden s' in e p e a ions o speci ic ac i i ies, and possibles class oom s a egies bases on hese in e - p e a ions a e sugges ed. En el p esen e a ículo se esume la expe iencia lle ada a cabo en la Escuela Uni e si a ia del P o eso ado de EGB de San iago de Compos ela, e e en e a un alle di igido po el p o eso A. Lucas, al que han asis ido p o eso es del Depa amen o de Didác ica de las Cien- cias Expe imen ales. En el alle , se ealizan una se ie de ac i idades, senci- llas y de u ilización ecuen e en el aula, ya que muchas se p oponen an o en lib os de ex o de EGB del Ciclo Supe io , como en p oyec os cu icula es de di e sos países, pa a in oduci concep os undamen ales en la Enseñanza de las Ciencias como di usión de gases, anspo e del agua en las plan as, o mación de p eci- pi ados, e c. Ac ualmen e en muchos países los cu sos de ciencias incluyen obje i os sob e el en endimien o de la e iden- cia cien í ica. Po ejemplo, en Ingla e a desde 1988 hay un p og ama pa a la eno ación comple a de los cu sos pa a alumnos de 5 a 16 años de edad. Es e p o- g ama se á obliga o io, y en las ciencias incluye un g upo de obje i os sob e "explo aciones de las cien- cias". (G ea B i ain, Depa nen o Educa ion and ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1989,8 (l), 11-16 Science 1989). Los alumnos end án que conside a las in e p e aciones de e idencias, obse aciones, in e- encia~, diseños de expe iencias, e c. Es e ipo de obje i os ambién se ienen en cuen a en o os países. Ve , po ejemplo, el documen o consul- i o del "Cu iculum De elopmen Cen e" Aus alia- no (1988): Science is a way o iewing he wo ld. I is based on pa icula me hods o enqui y, ways o hinking, a i- udes and adi ions. (La Ciencia es una o ma de e el mundo. Se basa en mé odos de in es igación especll icos, o mas de pen- samien o, ac i udes y adiciones). El documen o aus aliano ecalca los aspec os de pen- samien o que u ilizan los cien í icos. En EEUU los obje i os de los "p ocesos de las ciencias" son seme- jan es y se han esc i o muchos a ículos de in es iga- ciones sob e la comp ensión de los alumnos . Ve , po ejemplo, Sneide y o os (1984) y Lucas y Tobin (1987), a ículo en el que se hace una c í ica de los su- pues os que u ilizan los p ime os au o es. O os au- o es han a ado las di iculdades y la impo ancia de in e p e a las ac i idades expe imena ales en el aula. Po ejemplo, Hodson (1985) ha examinado los abajos en es e campo; Wood-Robinson (1984) ha comen ado los p oblemas en biología; Ha is y Taylo (1986) ha señalado las di iculdades en el con ex o de 'Disco e y Lea ning' (enseñanza po descub imien o). P oxima- men e se conside a án di e sos aspec os de la elación en e la iloso ía de las ciencias y la ciencia en el aula en las ediciones especiales de las e is as Educa ional Philosophy and Theo y, In e change, S udies in Philo- sophy and Educa ion, y Syn hese en 1988 y 1989. Ve ambién Solomon (1988), Elkana (1970), Lucas (1977), Smolicz y Nunan (1975), Milla (1987). En es e aba- jo, sin emba go, conside amos ejemplos conc e os, y no discu imos los p incipios ilosó icos. En España, ambién enemos ejemplos en donde se o mulan es e ipo de obje i os. En el P oyec o pa a la Re o ma, uno de los obje i os que se señalan den o de la o mación común del Bachille a o es el desa ollo del pensamien o cien í ico. En e los obje i os de la o mación especí ica del Bachille a o de Ciencias de la Na u aleza se p oponen: - Familia iza al es udian e con los p incipios de la Ciencia. - Adies a en los mé odos de in es igación cien í ica. - Fomen a la ac i ud e lexi a en e a los p oblemas cien í icos, e i ando la p ecipi ación y el ope a i ismo. Todos es os obje i os se e lejan en muchas de las ac i- idades ya incluidas en cu sos de ciencias. Sin em- ba go, a nues o en ende , muchos p o eso es y maes- os pueden ene di icul ades po que algunas de es as ac i idades dan da os que se explican de más o mas que la ípica in e p e ación dada po p o eso es y lib os de ex os. Po ejemplo, la clásica demos ación de la o osín esis: Se cub e la mi ad de una hoja de una plan a i a con plás ico neg o o papel de aluminio, se expone a la luz y después de una ho a se hace la p ueba del almidón. El almidón se encuen a sólo en la mi ad de la hoja que no se ha cubie o con el papel de aluminio o el plás ico. La in e p e ación común, es que la luz es necesa ia pa a que se ealice la o osín esis. Hay, sin emba go, o as in e p e aciones: el plás ico neg o p oduce más calo , o al cub i los es omas no hay in e cambio de gases, o el plás ico con iene una sus ancia óxica, e c. La in e - p e ación co ec a del e ec o de la luz no es la única. En gene al, se enseña a los alumnos a que conside en sólo una explicación y a que la acep en. El mayo p oblema, en es e ipo de ac i idades es que el p o eso al conoce ya la espues a co ec a no conside a o as posibles in e p e aciones. La ac i idad, en es e caso, no es una in es igación , sino únicamen e una demos ación del e ec o de la luz. Pensamos que es esencial que, an o los alumnos como los p o eso es, p ac iquen es a o ma de pensamien o c í ico al in e p e a los da os expe imen ales de las in es igaciones. 1. *CÓMO ES EL MOVIMIENTO DEL AGUA E& LAS PLANTAS? Ma e ial: Plan as de apio. Recipien e. Agua. Eosina. una expe iencia que se ci a con ecuencia pa a demos- a el mecanismo de ascenso del agua en las plan as es la que se ealiza con plan as de apio in oducidas en e- cipien es con agua y algún colo an e como la eosina. Con es a ac i idad se p e ende que el alumno ap ecie la exis encia de unas es uc u as especializadas en condu- ci el agua. Sin emba go, po la simple obse ación de las hojas colo eadas, o po la inción de de e minadas pa es de una sección del allo, el alumno puede hace dis in as in e p e aciones . Po ejemplo: "El agua sube po odas las pa es de la plan a, y sólo se iñen de e minadas es uc u as po una eacción especlj%'ca en e la eosina y alguna sus ancia p esen e en dichas es uc u as". Reco demos que o a p ác ica habi ual en las escuelas es la de econoce la p esencia de almidón en las plan as al añadi yodo. Cuando enseñamos es e ema, debe íamos se cons- cien es de es as posibles in e p e aciones del alumno, buscando p uebas que eliminen las in e p e aciones e óneas y apoyen la in e p e ación álida, eniendo en cuen a la di e encia que hay en e la posición del alumno, cuyas explicaciones se basan casi exclusi- amen e en la obse ación y el p o eso que lo hace media izado po sus conocimien os p e ios. Es impo - an e que los alumnos piensen sob e la alidez de las in e p e aciones de los enómenos, y que los p o eso es no acep en sin discusión c í ica, la in e p e ación á- lida. En es a expe iencia, una posible es a egia se ía obse - a cómo la pa e in e io del allo en con ac o di ec o con el colo an e se iñe po comple o, mien as que si ealizamos un co e en la pa e supe io del mismo, sólo es a án colo eadas de e minadas zonas. De es a o ma se elimina la posibilidad de que la eosina sea una in a selec i a. 2. ¿CUÁL ES LA FUNCJÓN DEL AGUA EN LAS REACCIONES QUIMICAS? Ma e ial: Tubos de ensayo. C is ales de Pb(q,COO),, Pb(NO,), y de KI. Agua. No malmen e, en la escuela, es e ipo de eacciones se ealizan con sus ancias que ya es án en disolución, con lo que se p i a al alumno de que piense en el papel que iene el agua . Con la siguien e expe iencia, se p e ende induci al ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1989,8 (1) alumno a e lexiona sob e el papel del agua en la eac- ción. La expe iencia consis e en agi a c is ales de ace a o de plomo y de yodu o po ásico, y una ez agi ados ob- se a que no se ha p oducido ningún cambio de colo . Pos e io men e al añadi unas go as de agua, se ol e á ama illo. Si pos e io men e se pone hielo en el ex emo donde se colocó el algodón con el amoníaco, la nube cambia de posición mo iéndose hacia el ex emo con hielo. El cambio de empe a u a puede ayuda pa a que la in- e p e ación se haga en é minos de di usión desechan- do o as al e na i as. igu a 1 Di usión de gases Es as obse aciones, pueden lle a al alumno a consi- de a el agua como un eac i o, o como un ca alizado de la eacción. Es in e esan e en es e momen o que los alumnos exp esen sus p opias explicaciones. ,.. ..- . .. . En la segunda pa e de la ac i idad se agi a ni a o de plomo y yodu o po ásico y se compa an los esul ados con los de la expe iencia an e io . HCl Es a ez, el p ecipi ado se p oduce an es de añadi el agua. El que la eacción se p oduzca sin agua lle a á 4. REFLEJO PUPILAR A LA LUZ a algún alumno a suge i o a expe iencia secando p e- iamen e los c is ales ( eco demos que el ni a o de Ma e ial: Un espejo y una lin e na. plomo es hig oscópico). De es a o ma los alumnos se en obligados a pensa en la unción del agua. Se a a de apa un ojo comple amen e y en oca la lin e na en el o o. Cuando se obse e algún cambio se des apa el ojo y se compa an las dos pupilas. 3. DIFUSIÓN DE GASES El amaño de las dos pupilas no es an di e en e como Ma e ial: Tubo de c is al de Im Taoones. Alaodón. pod ía habe espe ado el a~umno- Chinche as. Disolución concen adazde HC1. iisolu- ción concen ada de NH,, Debemos hace le e lexiona an e es e hecho ayudán- dole a se a a el enómeno de Que la u ila se con ae Es a ac i idad se p opone po ejemplo, en el p oyec o Con la lui Y la espues a que se 1; odu;e a a és del nú- CLIS o en el Nue o Manual de la Unesco pa a la En- cleo ne ios0 que manda á el impulso ne ioso hacia señanza de las Ciencias, con el obje o de mos a la di- 10s dos ojos, exci ando los dos es ín e es pupila es y usión de los gases. disminuyendo la abe u a de las dos pupilas. Pa a la ealización de la expe iencia, se coloca en un a- pón, algodón con unas go as de clo u o de hid ógeno y en o o, algodón con amoníaco y se apan con ellos los ex emos del ubo ( ig. 1). En unos minu os se obse a la o mación de una nube blanca, más p óxima al ex emo donde hemos colocado el apón con el algo- dón con clo u o de hid ógeno. La discusión se cen a, en po qué, la nube se o ma más ce ca del apón con clo u o de hid ógeno, in ui i a- men e la endencia es a pensa que la nube se debe ía o ma en el cen o y que es a posición puede debe se únicamen e a las condiciones en las que se ealiza la expe iencia. El p o eso conoce a p io i la explicación a es e enó- meno (la elocidad de di usión del amoníaco es mayo que la del clo u o de hid ógeno) pe o el alumno, sin ese conocimien o p e io, puede encon a o as posibles explicaciones, po ejemplo: "La nube se o ma en el ex emo po que la concen a- ción del amoníaco es mayo ". Es in e esan e ealiza es e ipo de ac i idades con niños de diez u once años, edad en la que ya se comien- za a hace p edicciones. Es ambién impo an e discu i las p uebas que se an a ealiza con el alumno, ya que el alumno debe en ende que los expe imen os se ea- lizan po alguna azón y és e es un paso que se ol ida con demasiada ecuencia. 5. INTERPRETACIÓN DE SECCIONES Ma e ial: Manzanas y na anjas. En ma e ias como la Biología no se suele ene en cuen a las di icul ades que puede supone pa a los alumnos la in e p e ación de es uc u as bidimensio- nales que ep esen an es uc u as idimensionales. Así, en los lib os de ex o, nos encon amos secciones de ó ganos pa a el es udio de su es uc u a, de los que el alumno iene que in e p e a la es uc u a idi- mensional; lo mismo ocu e en el es udio de la dispo- sición de las células de de e minados ejidos, a pa i de la obse ación de p epa aciones al mic oscopio. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1989,8 (1) 13 Sin emba go, pa a la in e p e ación de es as es uc u as es necesa io un ap endizaje p e io. La ac i idad consis e en p ac ica co es en dis in as di- ecciones en obje os an amilia es como na anjas o manzanas. Se le indica al alumno la di ección de los co es que se an a ealiza y se le dice que dibuje las secciones que espe a encon a después de ealiza el co e. Pos e io men e compa amos sus p edicciones con la sección que esul a ( ig. 2 , ig. 3). Es a ac i idad nos pone de mani ies o, la di icul ad qué en aña la in e p e ación de secciones, ya que gene al- men e los dibujos de los alumnos ienen poco que e con el esul ado eal del co e. En la siguien e pa e de la ac i idad, se mues an igu- as geomé icas bidimensionales como una es e a o una elipse a pa i de las cuales el alumno debe p edeci a qué igu a de es dimensiones pod ían co esponde cada sección. Así, an o la elipse como el cí culo po- d ían co esponde a una es e a, un cono, un cilind o, e c. Una es uc u a bidimensional puede ep esen a di e- en es es uc u as idimensionales, de ahí que se deba ayuda al es udian e a in e p e a las es uc u as con es dimensiones apa i de es uc u as bidimensionales. 6. UN TRUCO QUE NOS HACE PENSAR Ma e ial: Un hue o du o sin cásca a. Una bo ella con el cuello de unos 4 cm. Papel. Ce illas. El hue o se coloca en la pa e supe io de la bo ella. Al in oduci un papel a diendo den o de la misma, el hue o cae den o. Una explicación ecuen e, que dan los alumnos es la siguien e: "El hue o en a en la bo ella po que en la combus ión del papel se consume el oxígeno p oduciéndose en on- ces una descomp esión ". En es a in e p e ación no se iene en cuen a la o ma- ción de CO, y H,O en la combus ión. Si es amos a en os un ins an e an es de que el hue o caiga, obse a emos que ebo a un poco an es de cae . Si sacamos el hue o de la bo ella soplando es a emos dando una pis a que ayuda á a llega a la in e p e ación álida ( el ai e se expande y sale al calen a se; una ez que se apaga el papel, el ai e que queda en la bo ella se en ía y se comp ime p o ocando la succión del hue o, po las di e encias de p esiones). igu a 2 igum 3 1 y 2 E o es ecuen es. 3 Sección eal. 1 y 2 E o es mis ecuen es. 3 Sección eal. 14 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1989,s (1) Es as in e p e aciones al e na i as no es án sólo en la men e del alumno sino que ambién se ponen de mani- ies o en los lib os de ex o. La clásica expe iencia de la ela encendida que lo a sob e un ecipien e y que al cub i la con un aso se apaga y p o oca el ascenso del agua en el aso, se u iliza ecuen emen e en la ense- ñanza pa a demos a la composición del ai e, incluso en un aspec o cuan i a i o, e i iéndose a que el ascen- so del agua que iene luga una ez que se apaga se co esponde con la p opo ción de oxígeno en el ai e: "Si en el ai e hay un quin o de oxígeno, el agua subi á un quin o del olumen del ecipien e una ez que se ha- ya apagado la ela". Una p ueba sencilla, pa a demos a que no se consume odo el oxígeno, se ía in oduci un a ón y ealiza la expe iencia. El a ón sigue espi ando, aún después de que el uego de la ela se haya ex inguido; no hay duda en onces de que queda oxígeno. COMENTARIO FINAL Somos de la opinión de que la enseñanza de las ciencias en los colegios debe inclui an o aspec os me odoló- gicos como concep uales. Pensamos que la o ma de enseña del p o eso , cuando el p o eso no hace co- men a ios sob e el ipo de azonamien os que se u ili- zan, puede lle a nos a que los alumnos ap endan o - mas inco ec as de in e p e ación de e idencias cien í- icas. Po ejemplo, hay una demos ación en química que mues a cómo los óxidos de los me ales o man solu- ciones básicas y los óxidos de los no me ales o man soluciones ácidas. El p o eso quema un poco de sodio en un ecipien e de oxígeno, y ob iene el colo ípico de las sus ancias básicas con el o nasol. De la misma o ma u iliza azu e y ob iene con el o nasol, colo ojo. La expe iencia se ealiza poniendo un solo ejem- plo de me ales y de no me ales, y se dice que es a ex- pe iencia con i ma el p incipio. Sin emba go, u ili- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CURRICULUM DEVELOPMENT CENTRE, 1988. Science o e e ybody: owa ds a na ional science s a emen . (Cu iculum De elopmen Cen e, Canbe a). CHILDREN'S LEARNING IN SCIENCE PROJECT, 1987. App oaches o Teaching he Pa icula e Theo y o Ma e . (Uni e si y o Leeds). GREAT BRITAIN, DEPARTMENT OF EDUCATION AND SCIENCE, 1989. Science in he Na ional Cu iculu n. (He Majes y's S a ione y O ice, London). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1989,s (1) zando la misma lógica, se puede p oba una egla alsa: "los me ales a den con una llama ama illa y los no me ales a den con una llama iole a". Los p o eso- es al no conside a es a posible in e p e ación, pe mi- en que algunos alumnos ap endan de la expe iencia, una egla sob e el colo de las llamas de los elemen os que no es álida. Pa a que los alumnos puedan ap ende que la ciencia p og esa a a és de las in e p e aciones que se hacen de los hechos y que es o conlle a la eliminación de o as posibles in e p e aciones, es necesa io que los alumnos piensen en más de una in e p e ación y que busquen la o ma de elimina algunas. Así ap ende án que los hechos cien í icos no hablan po sí solos. Es de g an impo ancia se conscien es de que las expe- iencias en el aula no son expe iencias eales: el p o e- so conoce a p io i la explicación, e in e p e a la de- mos ación desde es e conocimien o. Cuando los alum- nos in e p e an los da os, si los p o eso es no discu en o as in e p e aciones, los alumnos con undi án la na- u aleza de la e idencia cien í ica. Suge imos: - Pensa en las in e p e aciones al e na i as. - Busca las e idencias pa a cada posible in e p e a- ción. - Dis ingui las e idencias de las in e encias. - Dis ingui las e dade as in es igaciones (los p o e- so es y los alumnos desconocen de an emano los esul ados) de las demos aciones (los p o eso es co-' nocen los p incipios cien í icos, y u ilizan las demos- aciones pa a ejemplos conc e os). - Ayuda a los alumnos a pensa sob e la e idencia de las in e p e aciones. Finalmen e y a un ni el más complejo, eco da nues- as opiniones de cómo la iloso ía y la es uc u a de la ciencia in luye en cómo y qué se enseña. (Lucas 1986, p. 191). ELKANA, Y., 1970. Science, philosophy o science and S science eaching, Educa ional Philosophy and Theo y, 2, pp. 15- 35. HARRIS, D, y TAYLOR, M., 1986. Disco e y lea ning in school science: he my h and he eali y, en P.G. Taylo (ed.), Recen De elopmen s in Cu iculum S udies. NFER- Nelson, pp. 169-187. HODSON, D., 1985. Philosophy o science, science, and science educa ion, S udies in Science Educa ion, 12, pp. 25-57. INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS LUCAS, A. M., 1977. Should 'science' be s udied in science cou ses?, Aus alian Science Teache s Jou nal, 23(2), pp. 31-37. LUCAS, A. M., 1986. Tendencias en la in es igación sob e la enseñanza ap endizaje de la biología, Enseñanza de las Ciencias, 4, pp. 189-198. LUCAS, A. M., y TOBIN, K., 1987. P oblems wi h 'con ol o a iables' as a p ocess skill, Science Educa ion, 71, pp. 685-690. SMOLICZ, J. J. y NUNAN, E. E. 1975. The philosophical and socialogical ounda ions o science educa ion: he demy hologizing o school science, S udies in Science Educa ion, 2, pp. 101-143. SNEIDER, C., KURLICH, K., PULOS, S. y FREIDMAN, A. 1984. Lea ning o con ol a iables wi h model ocke s: a neo-Piage ian s udy o lea ning in ield se ings, Science Educa ion, 68, pp. 463-484. SOLOMON, J., 1988. Lea ning h ough expe imen , S udies in Science Educa ion, 15, pp. 103-108. MILLAR, R., 1987. Towa ds a ole o expe imen in he WOOD-ROBINSON, C., 1984. How many expe imen al science eaching labo a o y, S udies in Science Educa ion, conclusions a e a 'con'?, Jou nal o Biological Educa- 14, pp. 109-118. ion, 18, pp. 1-2. 16 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1989,8 (1)