IV - LA CIENCIA COMO LENGUAJE

1 CIENCIA EN EL AULA, PARA MAESTROS DE INFANTIL Y PRIMARIA LA CIENCIA COMO LENGUAJE María José Gómez Díaz El CSIC en la Escuela, Vicepresidencia Adjunta de Cultura Científica y Ciencia Ciudadana Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) María Pilar López Sancho Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) José M. López Sancho Instituto de Física Fundamental Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) [email protected] RESUMEN Este artículo propone que la enseñanza de la ciencia en la infancia puede concebirse como la adquisición de una segunda lengua: el lenguaje de la ciencia. Como se señaló en trabajos anteriores, este lenguaje asume las funciones de las categorías kantianas de espacio, tiempo y causalidad, lo que permite tanto representar el mundo en la mente como describir esa representación. En este marco, el conocimiento científico puede entenderse como un sistema simbólico en el que cada significante posee un doble significado: el valor semántico, que identifica el observable, y el objeto matemático que describe su comportamiento y transformaciones. Estos objetos matemáticos pueden ser escalares, vectores, tensores, funciones, o incluso estructuras más abstractas como los grupos de transformaciones, dado que muchas leyes físicas están determinadas por simetrías que se expresan precisamente mediante estos grupos. Desde esta perspectiva, enseñar ciencia significa enseñar su propio lenguaje, una forma evolucionada de representación simbólica con su propia gramática, el instrumento mismo del pensamiento científico. Al igual que con las lenguas naturales, el aprendizaje comienza con asociaciones simples entre una palabra y un objeto y progresa hacia estructuras más complejas, a través de experimentos, conceptualización de magnitudes y simulaciones mentales. Palabras clave Aprendizaje de la ciencia; Lenguaje matemático; Mentalés; Gramática universal; Piaget; Galileo; Desarrollo cognitivo. 2 ABSTRACT This article proposes that science education in childhood can be conceived as the acquisition of a second language: the language of science. As noted in previous works, this language assumes the functions of Kantian categories of space, time, and causality, which allow both the representation of the world in the mind and the description of that representation. Within this framework, scientific knowledge can be understood as a symbolic system in which each signifier carries a double meaning: the semantic value, which identifies the observable, and the mathematical object that describes its behavior and transformations. These mathematical objects may be scalars, vectors, tensors, functions, or even more abstract structures such as transformation groups, since many physical laws are determined by symmetries that are precisely expressed through these groups. From this perspective, teaching science means teaching its own language—an evolved form of symbolic representation with its own grammar, the very instrument of scientific thought. As with natural languages, learning begins with simple associations between a word and an object and gradually progresses toward more complex structures, through experiments, the conceptualization of magnitudes, and mental simulations. Keywords: Science learning; Mathematical language; Mentalese; Universal grammar; Piaget; Galileo; Cognitive development. 1.- INTRODUCCIÓN Teniendo en cuenta lo expuesto en anteriores artículos de esta serie, disponemos del bagaje intelectual suficiente para proponer una forma de enseñanza de la ciencia en las primeras etapas educativas. Enseñar consiste en guiar a las alumnas y alumnos en la construcción de una representación mental del mundo exterior que, aunque simplificada, incorpore los elementos esenciales para que funcione de manera análoga al mundo real. Einstein (1936) expresó esta idea al afirmar que la ciencia es la recreación en la mente de una réplica de la parte del mundo accesible a nuestros sentidos, mediante estructuras intelectuales inventadas por el ser humano. En este marco, el análisis y la organización de la información que llega a la mente a través de los sentidos se realizan mediante el mentalés (Fodor, J. A. 1975), el lenguaje del pensamiento. Si, de acuerdo con la definición de Galileo, entendemos la ciencia como la representación en la mente de aquella parte del mundo que puede expresarse mediante el lenguaje matemático, entonces el conocimiento científico se construye a través de un lenguaje especial en el que cada significante se asocia, además de a un concepto, a un objeto matemático —como los números reales, los números complejos o los tensores— que define y determina su comportamiento. De este modo, enseñar ciencia equivale a enseñar una lengua con características propias. Y, como cualquier lengua, su aprendizaje debe iniciarse de manera progresiva y desde la infancia, aprovechando las etapas críticas del desarrollo cognitivo. Este proceso implica la realización de experimentos en el aula, la conceptualización de magnitudes y la práctica de simulaciones mentales, concebidas como ejercicios que facilitan la 3 adquisición de este lenguaje especializado, que puede considerarse una auténtica segunda lengua. 2.- EL LENGUAJE ESPECÍFICO DE LA CIENCIA Una vez establecido un acuerdo sobre los significados de conocimiento, pensamiento, inteligencia y aprendizaje (ver artículos anteriores de esta serie), acudimos a Saussure (1916) para complementar este marco teórico, mostrando cómo el lenguaje verbal permite poner en relación las representaciones mentales de distintas personas. Según su teoría del signo lingüístico, cada individuo asocia un significante (el sonido de una palabra) con un significado (el concepto que ha construido internamente), alojado en una red neuronal de su cerebro. Cuando dos personas oyen el mismo significante —por ejemplo, amarillo—, cada una activa en su mente el concepto correspondiente, aunque sus experiencias sensoriales de ese color no sean idénticas. De este modo, el lenguaje actúa como un puente entre representaciones subjetivas, permitiendo la comunicación de ideas. Pero el lenguaje de la ciencia, desde Galileo, exige una ampliación de este sistema de signos (Galileo, 1623/1957). Recordemos la idea de que el libro de la naturaleza está escrito en caracteres matemáticos, idea que propició el desarrollo de la física como paradigma de ciencia rigurosa, cumplidora de los criterios de verdad más exigentes. Pero, como contrapartida, el conocimiento científico se restringió al mundo de las magnitudes, es decir, a aquellos aspectos cuantificables de la realidad susceptibles de ser medidos y expresados matemáticamente por medio de ecuaciones entre medidas, entre números. Al extender esta teoría al signo científico, por ejemplo al peso de un cuerpo, observamos que cada significante adquiere un doble significado: uno semántico (la fuerza con que lo atrae la Tierra), vinculado al mundo real, y otro operacional (es un vector), que define su naturaleza como objeto matemático, existente solo en nuestra mente pero que determina su naturaleza y las leyes a las que obedece. Esta reorganización conceptual requiere un proceso educativo en el que los alumnos aprendan a traducir los conceptos del lenguaje común a entidades con un comportamiento matemáticamente definido. Esta doble estructura es importantísima y muy interesante desde el punto de vista de la filosofía del conocimiento. Si queremos repartir 100 euros (del mundo real) entre 20 personas (asimismo del mundo real), llevamos los dos números, 100 y 20, a nuestra mente. Allí manipulamos esos números de acuerdo con las reglas matemáticas de la división, hallando el cociente de 100 entre 20, sin tener en cuenta lo que esos números representan, y obtenemos como resultado el número 5. Terminamos el proceso bajando ese número al mundo real y recuperando su significado de cantidad de euros que damos a cada uno de los beneficiarios. Estudiemos el proceso. El problema se plantea en el mundo real. Se determinan, así mismo en el mundo real, las magnitudes relevantes: cantidad a repartir y número de personas entre las que se reparten. Se asignan a esas magnitudes los objetos matemáticos correspondientes (números reales en este caso) que son tratados de acuerdo con su naturaleza matemática, desprovistos de su significado en el mundo real. Una vez realizadas las operaciones matemáticas correspondientes (en el mundo de las ideas, diría 4 Platón) llevamos de nuevo el resultado al mundo real, donde recuperan su identidad (euros y personas), resolviendo así el problema. Y todo ello utilizando el lenguaje científico (de dos significados) como lenguaje de programación del cerebro. Este proceso es común a toda la actividad no sólo científica sino mental de los seres humanos. Un arquitecto diseña en su mente el edificio que quiere construir. Lo hace imaginándolo formado por rectas, círculos, rectángulos, etc. todos ellos ideas geométricas perfectas. Una vez resueltos en su mente los problemas que la construcción de un edificio lleva consigo, vuelve al mundo real donde reproduce su idea con materiales asimismo reales, aunque ya las recta y los círculos no tendrán, ni mucho menos, la belleza y perfección que tenían en su mente. Más allá de Galileo Pero la ciencia, afortunadamente, no se queda en el mundo de las magnitudes. Durante siglos, las matemáticas se entendieron principalmente como la ciencia de las magnitudes. Servían para medir longitudes, áreas o volúmenes en geometría, calcular tiempos y velocidades en física, o resolver operaciones numéricas en aritmética y álgebra. Es decir, eran sobre todo un instrumento para trabajar con cantidades. Sin embargo, en el siglo XIX, el matemático francés Évariste Galois (y otros contemporáneos como Cauchy o Abel) surge una idea radical: lo esencial en matemáticas no es tanto la medida o el valor de una magnitud, sino la forma en que los objetos matemáticos entre sí y se relacionan y se transforman entre sí. De esta idea nació el concepto de estructura matemática, que encontramos en ejemplos como los grupos de simetrías, las permutaciones o la teoría de conjuntos. Este cambio fue una auténtica revolución, porque amplió el campo de aplicación de las matemáticas. Y, siguiendo estrictamente el criterio de Galileo de llamar ciencia a lo que se puede experesar en lenguaje matemático, la ampliación de las matemáticas arrastró a las ciencias aumentando de forma inimaginable sus campo de aplicación. A partir de entonces ya no solo servían para medir y calcular, sino también para describir patrones y estructuras presentes en todas las ciencias. En física, por ejemplo, las leyes fundamentales se formulan en términos de simetrías; en química, la teoría de grupos ayuda a entender la forma de las moléculas y en informática, la criptografía moderna se basa en estructuras algebraicas. Gracias a este paso, las matemáticas pasaron de ser un lenguaje limitado a lo cuantitativo a convertirse en una herramienta universal, capaz de explicar cómo se organizan y funcionan fenómenos muy distintos de la naturaleza y la tecnología. Todas estas consideraciones nos llevan a proponer que, dado que el lenguaje —en el sentido propuesto por Chomsky, Fodor y Saussure— encierra la esencia misma del proceso de representación mental del mundo, su unión con el lenguaje matemático lo transforma en una herramienta capaz de organizar la reaidad de forma que pueda ser representada en la mente, así como a describirla mediante un sistema simbólico que constituye la ciencia. El lenguaje de la ciencia es la ciencia misma. Por ello, enseñar ciencia puede entenderse como enseñar un segundo lenguaje capaz de manejar la ralidad utilizando ideas platónicas —como los vectores o las funciones de onda, simetrías, rotaciones, grupos, anillos, álgebras, etc. —, que a pesar de ser sólo ideas, determinan el comportamiento del mundo real. 5 3.- ENSEÑAR CIENCIA COMO UN LENGUAJE Las consideraciones anteriores nos han llevado, como hemos dicho, a identificar el lenguaje científico con la ciencia misma y, en consecuencia, enseñar ciencia como si se tratase de una segunda lengua, el lenguaje científico. En cuanto a la programación de los contenidos, nada más natural que seguir la historia de la ciencia, en sí mismo necesariamente constructivista, haciendo coincidir los cambios de paradigma con los cambios significativos en el desarrollo cognitivo del alumnado, cambios que son perfectamente conocidos por el profesorado de estas etapas. 3.1.- ENSEÑANZA DE LA CIENCIA COMO SEGUNDA LENGUA Según los especialistas, existen dos procesos fundamentales para aprender una segunda lengua (L2): la adquisición y el aprendizaje. La adquisición ocurre de forma natural e inconsciente cuando el niño está inmerso en un entorno donde se habla dicha lengua, como sucede en familias bilingües o en contextos migratorios (Krashen, 1982). En cambio, el aprendizaje se produce cuando el niño ya domina una lengua materna y se enfrenta a la L2 como otra lengua, que debe incorporar mediante un proceso consciente mediado y apoyado en la L1. En lo que respecta a la enseñanza de la ciencia, no se han documentado casos de adquisición por inmersión, dado que resulta improbable que un niño crezca en un entorno doméstico donde predomine el discurso científico. Esto contrasta con disciplinas como la música — que fue el caso de Mozart— o las artes plásticas, en las que sí puede haber una exposición temprana y cotidiana que favorezca su adquisición (Bruner, 1960; Gardner, 1983). En cambio, si la enseñanza de la L2 (o de la ciencia como L2) comienza entre los 3 y los 7 años —la llamada ventana de oro para el aprendizaje lingüístico—, es posible alcanzar un dominio nativo o casi nativo, siempre que exista una exposición suficiente. En el periodo de los 7 a los 12 años, aunque la plasticidad cerebral disminuye, los niños todavía pueden lograr una alta competencia comunicativa y de estructura gramatical. Desde esta perspectiva, proponemos una enseñanza de la ciencia que comience en la etapa de Infantil, adaptándose a la capacidad lógico-cognitiva del alumnado (López Sancho & Gómez Díaz, 2016). Y, como ocurre con el aprendizaje de una lengua, no se debe restringir la exposición científica a lo que el alumno ya entiende. Como señala Vygotsky, el niño selecciona su zona de desarrollo próximo entre la información que recibe, escogiendo los estímulos que le resultan significativos para avanzar en su aprendizaje De hecho, en el caso del lenguaje oral, tratándose de un bebé a nadie se le ocurre decir: no le hables a la niña; no te entiende porque todavía no sabe hablar. Todo el mundo sabe que se aprende a hablar escuchando y hablando. De igual modo, a pensar científicamente se aprende haciendo y viendo hacer ciencia, incluso antes de comprenderla del todo. 6 Al considerar la ciencia como un sistema simbólico, podemos identificar con claridad sus componentes básicos: conceptos, magnitudes, estructuras, leyes, modelos y paradigmas, de los que ya hemos hablado. De este modo, al planificar una unidad didáctica podemos identificar su ontología específica, es decir, el escenario en el que se desarrollará el aprendizaje, definido por los conceptos que estarán presentes. Esta identificación permite diseñar secuencias didácticas en las que los alumnos descubran progresivamente —y al mismo tiempo que las ejecutan— los procesos de observación, experimentación, formulación de leyes y elaboración de teorías, asimilándolos como parte del lenguaje científico con el que describir y estructurar la experiencia. 3.2.- EL CASO DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Para mayor claridad, describiremos el método utilizando el recurso pedagógico de enseñanza por casos (case-based teaching), aplicándolo al principio de Arquímedes referido al agua. El principio (en realidad es una ley experimental a la vez que el resultado de un experimento pensado) constituye un excelente ejemplo de investigación científica en la escuela y proporciona una gran satisfacción al alumnado cuando llega a comprender por sí mismo el proceso del descubrimiento científico. Como señala Bruner (1960), el acto de descubrir despierta la curiosidad y genera un placer intrínseco al desvelar la relación causa efecto que la naturaleza esconde. Desafortunadamente, el principio de Arquímedes suele resultar bastante opaco para los niños si se presenta en su forma verbal, descriptiva, pudiéndonos encontrar con casos en los que sabiendo de memoria el enunciado, no entienden prácticamente ninguna de las palabras que lo forman. El programa El CSIC en la Escuela propone abordar la enseñanza de la ciencia comenzando por dar significado a las palabras, la ontología. Esto equivale a la construcción, por parte del alumnado, de los conceptos necesarios para que el aprendizaje resulte significativo, y se consigue mediante manipulaciones directas con objetos reales. A partir de estos conceptos se guía al alumnado hacia la construcción de representaciones mentales de la realidad progresivamente más abstractas y por lo tanto más potentes para descubrir y replicar el comportamiento de la realidad (López Sancho & Gómez Díaz, 2016; Novak, 1998; Piaget, 1970). 3.3.- DETERMINACIÓN DE LA ONTOLOGÍA DEL PROBLEMA Imaginemos a continuación el caso de un grupo de niñas y niños que aún no conocen el principio de Arquímedes. Para preparar su clase, el profesor deberá, en primer lugar, estudiar la definición verbal formal: Cuando se sumerge un cuerpo en agua, el agua ejerce o hace sobre el cuerpo sumergido una fuerza vertical hacia arriba (llamada empuje) cuyo valor es igual al peso del volumen del agua desalojado por el cuerpo sumergido Como hemos dicho, comenzamos identificando la ontología del proceso: 7 Entidades físicas (expresadas por sustantivos) Cuerpo: objeto material con masa y volumen. Agua: sustancia conocida por el alumnado. Volumen del agua desalojada: corresponde al volumen del cuerpo que se sumerge, ya que al introducirse en el fluido desplaza una cantidad de agua exactamente igual a su propio volumen. Para aclararlo podemos utilizar un muñeco y reproducir la conocida historia de Arquímedes sumergiéndose completamente (cabeza incluida) en una bañera llena hasta el borde, derramándose un volumen de agua igual al volumen del propio Arquímedes. Vector: un objeto matemático representado por una flecha, que tiene módulo (longitud de la flecha) dirección y sentido. Los vectores se suman de acuerdo con la regla matemática del paralelogramo, dando lugar a un vector resultante cuyos efectos son los mismos que los de los vectores originales. Recordemos el caso en el que un burro más un burro es igual a burro y medio. Fuerza: concepto o abstracción de algo que produce un cambio de estado de reposo o movimiento de los cuerpos y que tiene naturaleza matemática de vector. Peso: fuerza ejercida por la gravedad sobre una masa. Por ser también una fuerza tiene igualmente naturaleza de vector. Relaciones causales o de situación (expresadas por verbos y preposiciones) Vertical, concepto que no debemos dar por conocido en todos los casos. Sumergido: estado del cuerpo dentro del agua. Puede estar total o parcialmente sumergido. Equilibrio: condición en que las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo se anulan y el cuerpo, en este caso, no se mueve. Para poner en común estos conceptos, deconstruyendo los erróneos y construyéndolos si se desconocen, prepararemos un contenedor lleno de agua de tamaño apropiado y una serie de objetos, unos que floten, otros que se hundan, y algunos que queden entre dos aguas. Podemos usar elementos naturales, como frutas, y objetos artificiales como botellas de plástico con o sin agua, con canicas dentro, piedras, tapones, etc. Lo importante es que los niños puedan experimentar con ellos, observar, comparar y, sobre todo, adquirir los conceptos que forman la ontología, necesarios para entender el fenómeno del empuje que el agua ejerce sobre ellos. A continuación, y a la vista del contenedor, nos haremos las preguntas pertinentes: ¿qué significa flotar, empuje, peso, etc.? Estos conceptos deben construirse a partir de lo que se hace y se siente al sumergir objetos que floten o tirar de ellos hacia arriba en el agua, base de la conocida formulación ingenua del principio de Arquímedes que dice que las cosas en el agua pesan menos. A través de esta actividad, se sientan las bases para 8 construir el escenario compartido del fenómeno (cuerpo, agua, fuerza, peso, empuje, etc.), necesario para recorrer juntos el camino que lleva al conocimiento científico. Terminaremos este apartado señalando que es fundamental que el alumnado y la maestra compartan un mismo escenario mental, con su ontología —los conceptos que intervienen en el fenómeno que se va a estudiar— y su dimensión epistemológica —las observaciones que se realizarán y el modo de hacerlas—. Con estos conceptos, algunos ligados a objetos reales y otros a entidades matemáticas, cada alumno o alumna construye en su imaginación un espacio propio en el que representar el proceso que conduce al principio de Arquímedes. El arte de la maestra consiste en lograr que todos esos escenarios personales coincidan, converjan en uno solo. Es en ese misterioso, casi mágico, espacio mental común — imaginado y compartido— donde se desarrollará verdaderamente la docencia. Solo así podrán conectarse las representaciones mentales del alumnado con las de la docente, y constituirse un espacio común de pensamiento: el lugar en el que ocurre, en rigor, el prodigioso proceso del aprendizaje. 4.- OBSERVAR NO ES LO MISMO QUE EXPERIMENTAR Al concluir nuestra exploración, aclararemos que una observación no es lo mismo que un experimento. En ciencia, no basta con observar superficialmente lo que sucede; un experimento es, en realidad, la forma en que los científicos interrogan a la naturaleza sobre lo que desean conocer. Por ello, debe ser diseñado cuidadosamente para arrinconarla (R. Gomer, 1979), por así decirlo, de modo que la naturaleza no tenga más remedio que responder con claridad a la pregunta que le formulamos. 4.1.- EXPERIMENTO CUALITATIVO PARA LOS MÁS PEQUEÑOS Para diferenciar con claridad los efectos del peso y el empuje en este contexto, proponemos el siguiente experimento: construiremos una especie de globo aerostático sumergible, formado por un pequeño globo inflado con aire, unido mediante hilo grueso y cinta adhesiva a un vaso de plástico transparente que hará las veces de barquilla. Fabricaremos varios de estos artilugios con distintos tamaños de globo, lo que nos permitirá estudiar el posible efecto del volumen sobre el comportamiento del sistema en el agua. Con fines pedagógicos, y para facilitar una comprensión inicial del fenómeno, se adopta el siguiente modelo idealizado —como lo son todos los modelos científicos—. Se atribuye la totalidad del empuje al efecto del globo, despreciando el volumen del vaso y de las canicas; del mismo modo, se asigna todo el peso al conjunto de canicas, ignorando el peso del globo y del aire que contiene. Esta simplificación permite interpretar el sistema como un modelo de fuerzas verticales opuestas (totalmente reales) representada cada una por un vector (objeto matemático): el empuje hacia arriba, aplicado en el centro del globo, y el peso hacia abajo, aplicado en el centro del vaso. Ambas fuerzas se representarán mediante vectores de longitudes proporcionales a su magnitud, de modo que quede claramente visible cuál de ellas predomina 9 A continuación, depositamos el globo unido al vaso en la superficie del agua, hundiendo el conjunto con cuidado para que el vaso quede lleno de agua y sumergido. Lo dejamos libre y comenzamos a introducir canicas pequeñas, una a una, contando su número si la edad del alumnado lo permite. Es importante observar que al aumentar el número de canicas —y con ello la magnitud del vector peso—, el volumen de la parte del globo que se sumerge también aumenta. Este efecto debe reflejarse gráficamente señalando el alargamiento del vector empuje al ir aumentando laparte sumergida. En cualquier situación de equilibrio (sin intervención externa), ambos vectores —peso y empuje— tendrán siempre la misma longitud, ya que el globo no se mueve. A ir añadiendo canicas, llegará un momento en que el conjunto quede sumergido, flotando entre dos aguas, en una situación de equilibrio más o menos estable. Una canica adicional provocará que el sistema se hunda hasta el fondo; una canica menos hará que ascienda hacia la superficie. Si las canicas resultan demasiado pesadas para conseguir dicho equilibrio, se pueden utilizar objetos más livianos como monedas de 5 o 10 céntimos de euro o incluso clips. Ahora es el momento de sacar partido al haber construido aparatos con globos de distintos tamaños. Si comparamos el tamaño de los diferentes globos con el número de canicas que cada uno puede mantener flotando entre dos aguas, llegaremos fácilmente a la conclusión de que cuanto mayor es el volumen del globo, mayor es el peso —o número de canicas— que es capaz de mantener en equilibrio. Podemos deducir así que el empuje depende del volumen del globo. Y como el empuje es igual al peso que consigue mantener suspendido (número de canicas), podemos afirmar que, cuanto mayor es el volumen del globo, mayor es el peso que puede sostener flotando. Cuando se sumerge un cuerpo, en este caso el globo, en agua, el agua ejerce o hace sobre el cuerpo sumergido una fuerza vertical hacia arriba (llamada empuje) cuyo valor depende del volumen del agua ocupado por el cuerpo (el globo) sumergido 16 Finalmente, se puede reforzar la comprensión del nuevo paradigma con experimentos de polarización lineal, fácilmente realizables con materiales accesibles. De este modo, el alumnado asimila progresivamente el modelo ondulatorio sin necesidad de formalismos matemáticos, pero con una creciente conciencia metacognitiva sobre cómo se construye el conocimiento científico. Así, la enseñanza se convierte no solo en transmisión de contenidos, sino en una reconstrucción guiada de los cambios de paradigma que estructuran la historia del pensamiento científico, cambios sobre los que se uede meditar de manera que se estudien los límites de validez y aplicación de cda teoría. A comienzos del siglo XX, el descubrimiento del efecto fotoeléctrico por Hertz—la emisión de electrones por ciertos metales al ser iluminados y que nosotros hemos mostrado alguna vez en nuestros cursos— reveló un comportamiento que no podía explicarse con el modelo ondulatorio de la luz, introduciendo un nuevo desequilibrio de la ciencia normal basada en la teoría ondulatoria de la luz. En 1905, Einstein propuso que la luz está compuesta por cuantos o paquetes de energía discretos, a los que hoy llamamos fotones. Este nuevo modelo no recupera la vieja idea corpuscular, pues introduce un paradigma completamente distinto al de Newton. Mientras que los corpúsculos de newtoniano eran partículas materiales clásicas, con masa y trayectoria definida, los fotones de Einstein son entidades cuánticas, sin masa, que se comportan como partículas solo en el momento de la interacción, y cuya energía depende de la frecuencia de la luz, no de su intensidad. El fotón no contradice el modelo ondulatorio sino que lo complementa dentro de una nueva visión dual: la luz no es ni partícula ni onda, es algo que se comporta como onda o partícula según lo que se le pregunte, según el experimento. Este enfoque sobre la naturaleza de las cosas, cuya respuesta está fuera de nuestro alance, marcó un cambio de paradigma y abrió el camino a la física moderna. 6.- GÉNERO E INCLUSIÓN EN EL LENGUAJE. Como vimos en artículos anteriores, la visualización y el reconocimiento de una entidad en la realidad dependen de la existencia de conceptos que permitan identificarla. En cuestiones de inclusión y género, la introducción de ideas nuevas pasa necesariamente 17 por modificar la realidad lingüística mediante la incorporación de nuevos términos. Los cambios profundos en la visión social de la sociedad constituyen auténticas revoluciones con su correspondiente cambio de paradigma y, como sostenemos los autores, siguen la misma estructura que las revoluciones científicas descritas por Thomas Kuhn o, en términos del desarrollo cognitivo, los cambios de modelo que se producen en la infancia a través de procesos de desequilibrio y acomodación. Se trata, por tanto, de una revolución en el lenguaje que implica al mismo tiempo una transformación en la concepción del mundo, de acuerdo con la hipótesis de SapirWhorf, según la cual el lenguaje refleja y moldea nuestra visión de la realidad. La infancia, etapa en la que una lengua —y con ella su universo conceptual— se aprende con mayor facilidad, es también el momento más apropiado para introducir estos cambios y construir una comprensión más inclusiva e igualitaria del mundo. La modificación de los sesgos connotativos no se produce de forma automática. Al contrario, requiere procesos de resignificación que, en muchos casos, implican tensiones sociales comparables a las descritas por Kuhn (1962) en su análisis de las revoluciones científicas. Tal como los paradigmas científicos resisten el cambio hasta que se produce una crisis acumulativa de anomalías, los significados sociales reaccionan a veces violetamente ante el cambio a pesar de la evidencia o la crítica. Solo a través de procesos conflictivos de transformación cultural es posible sustituir una red semántica dominante por otra alternativa, como ocurre en los cambios de perspectiva sobre el género, la clase social o la raza. Esta analogía con los cambios de paradigma kuhnianos subraya la dimensión epistemológica de la lucha por el significado: no se trata solo de nombrar de otro modo, sino de ver el mundo de otro modo. El lenguaje, así considerado, no solo refleja la realidad; participa activamente en su reconfiguración. La ciencia, como forma de conocimiento basada en la observación y la experimentación, aspira a ser objetiva. Sin embargo, no es ajena a los contextos sociales, políticos y culturales en los que se produce. En la tradición científica occidental —con raíces en el corpus aristotélico— se ha perpetuado durante siglos, entre otros, un sesgo androcéntrico que ha excluido sistemáticamente a las mujeres de los espacios de creación y transmisión del saber (marginada tanto como sujeto y como objeto del conocimiento). Desde sus orígenes, a las mujeres se les impidió el acceso a escuelas, academias y universidades. No podían aprender latín, lengua franca de la ciencia y la cultura, lo que las dejaba fuera del discurso científico. Ni siquiera los grandes pensadores que cuestionaron las doctrinas establecidas fueron capaces de reconocer esta injusticia estructural. La Ilustración, la Revolución Francesa o la Constitución americana, a pesar de sus ideales de igualdad, ignoraron los derechos de las mujeres. Algunas voces valientes como Mary Wollstonecraft (A Vindication of the Rights of Woman, 1792) o Olympe de Gouges (Déclaration des droits de la femme et de la citoyenne, 1791) denunciaron esta exclusión, pero fueron silenciadas o ignoradas. No fue hasta finales del siglo XIX cuando algunas universidades comenzaron a permitir el acceso de mujeres, y los movimientos sufragistas abrieron camino hacia una mayor participación social y política. Durante el siglo XX el pensamiento feminista intentó identificar y reconstruir el papel de la mujer como elemento activo en la historia de la ciencia con diferentes 18 aproximaciones teóricas, en su mayoría ignoradas por el conocimiento académico oficial. En los años setenta comenzaron a surgir las primeras voces críticas que analizaron la construcción del saber desde la perspectiva de género. Sandra Harding (1991), Evelyn Fox Keller (1985) o Londa Schiebinger (1989, 1991), entre otras, consideraron el género como categoría analítica que influye en la forma en que se produce, se comunica y se aplica el conocimiento. Varias autoras demostraron la necesidad de abordar la historia del conocimiento incluyendo el enfoque de género para acercarnos a la realidad. Entender la historia sin identificar el papel de la mujer es como intentar explicar el funcionamiento de un reloj sin tener en cuenta alguna de los engranajes que lo hacen funcionar. Y así, estudios más libres de preconceptos y sesgos culturales han puesto en valor el trabajo científico de numerosas mujeres invisibilizadas a lo largo de la historia, denunciando los prejuicios sexistas del mundo académico. La inclusión en los libros de texto de los logros científicos conseguidos por mujeres puede ser de ayuda para incrementar las vocaciones científicas, pero, sobre todo, para que se el relato se ajuste más a la realidad y sea un poco más verosimil. Hoy, en pleno siglo XXI, seguimos enfrentando este problema desde nuevas perspectivas interdisciplinares, conscientes de que la ciencia no es neutra, y que la inclusión plena de las mujeres en la investigación y la docencia científica sigue siendo una tarea pendiente. El problema es muy complejo y es importante tenerlo en cuenta en la enseñanza para evitar transmitir, de forma involuntaria, valores sesgados que mantendrían la brecha de género. 7.- CONCLUSIÓN Este artículo ha propuesto que la enseñanza de la ciencia debe concebirse como el aprendizaje de un lenguaje específico, una segunda lengua que permite representar y comprender la realidad de manera distinta a la del lenguaje cotidiano. Como en toda lengua, el aprendizaje comienza por fragmentos simples de experiencia, que pueden traducirse con palabras y conceptos accesibles, y avanza progresivamente hacia estructuras más complejas, que requieren nuevos significados y herramientas simbólicas para ser expresadas. El proceso de desarrollo de las personas o de las sociedades a lo largo de a historia puede imaginarse como el crecimiento de las capas de una cebolla, donde cada nueva capa revela un conocimento más detallado de la realidad. Cada transición entre capas implica un punto de asombro, una forma de desequilibrio cognitivo —en términos de Piaget— o una crisis, como las que Kuhn describe en las revoluciones científicas. Estos momentos de extrañeza deben ser aprovechados pedagógicamente como motores del aprendizaje: activan la curiosidad, hace desconfiar de los modelos previos del alumno y lo impulsan a construir nuevos marcos explicativos. En la división que hemos propuesto de la historia de la ciencia según sus distintos paradigmas, que otorgan significados diferentes a fenómenos aparentemente idénticos, la luz se interpreta primero como corpúsculo en la tradición newtoniana, más tarde como onda con las teorías de Huygens, Young, Fresnel y Maxwell, y finalmente, en el siglo XX, como una entidad cuántica con dualidad onda-partícula, cuyo 19 comportamiento observado depende del tipo de experimento realizado. Si pudiésemos recorrer esta historia en diálogo con los científicos de cada época, necesitaríamos emplear las mismas palabras con diferentes significados, de la misma manera que utilizamos diferentes formas de lenguaje para comunicarnos con un niño de tres años, de siete, de doce o de diecisiete. Algo similar ocurre con el electrón: descubierto inicialmente como partícula, pronto se le reconoció también un carácter ondulatorio, hasta llegar a la formulación cuántica actual, en la que no se trata de que “sea” una cosa u otra, sino de que manifiesta propiedades diferentes según el modo en que lo observamos. Así, tanto en la evolución histórica de la ciencia como en el desarrollo cognitivo de las personas, los cambios de paradigma implican transformaciones profundas en el lenguaje y, lo que es lo mismo, en las categorías con las que describimos la realidad. Enseñar ciencia así no es transmitir teorías acabadas, sino mostrar cómo se construyen, cuándo se aplican y por qué cambian. La clave está en ayudar al alumnado a comprender que cada teoría tiene un campo de validez, y que el valor de una teoría no reside en su verdad absoluta, sino en su utilidad dentro de ciertos límites. Para llegar a Marte, basta con la mecánica de Newton; pero para fabricar un transistor o un láser, necesitamos la mecánica cuántica. Comprender esto es comprender la naturaleza misma de la ciencia: un lenguaje en evolución constante, que modela el mundo según las preguntas que nos hacemos y los instrumentos de los que disponemos para responderlas. Para terminar esta serie de artículos quremos recordar la frase de Carl Sagan en una estrevista que concedió a Charlie Rose en mayo de 1996, donde profundiza en el papel crítico de la ciencia como forma de pensar y como defensa contra el engaño y la manipulación:. La ciencia no es solo un cuerpo de conocimientos. Es una forma de pensar: de hacer preguntas al universo desde la duda, sabiendo que los humanos podemos equivocarnos. Si no somos capaces de formular preguntas desde el escepticismo, de interrogar a quienes nos dicen que algo es verdadero, de desconfiar de quienes detentan autoridad, nos volveremos presa fácil del próximo charlatán —ya sea político o religioso— con el que nos encontremos. 8.- REFERENCIAS • Arago, F. (1819). Mémoire sur l’action des rayons du soleil analysés par le prisme. Imprimerie Royale. • Bruner, J. S. (1960). The process of education. Harvard University Press. • Carey, S. (1985). Conceptual change in childhood. MIT Press. • Carey, S. (2009). The origin of concepts. Oxford University Press. • Carnot, S. (1824). Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance. Bachelier. • Cassirer, E. (1923). Substance and function & Einstein’s theory of relativity (W. C. Swabey & M. C. Swabey, Trads.). Open Court. • Chomsky, N. (1965). Aspects of the theory of syntax. MIT Press. • Chomsky, N. (1980). Rules and representations. 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