DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA

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1 FORMACIÓN DEL PROFESORADO. EDUCACIÓN SECUNDARIA DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Pedro Cañal (coord.) Pedro Cañal, Luis del Carmen, Susana García Barros, María Pilar Jiménez-Aleixandre, Conxita Márquez, Cristina Martínez Losada, Emilio Pedrinaci, Antonio de Pro, Rosa Pujol, Neus Sanmartí 2 Vol. II

2 Formación del Profesorado. Educación Secundaria Serie: Didáctica de las Ciencias experimentales (Biología y Geología)/Formación y Desarrollo Profesional del Profesorado Director de la colección: César Coll Coeditan MINISTERIO DE EDUCACIÓN Secretaría de Estado de Educación y Formación Profesional Instituto de Formación del Profesorado. Investigación e Innovación Educativa Secretaría General Técnica Catálogo de publicaciones del Ministerio: educacion.es Catálogo general de publicaciones oficiales: 060.es EDITORIAL GRAÓ, de IRIF, S.L. C/ Hurtado, Barcelona Pedro Cañal (coord.), Pedro Cañal, Luis del Carmen, Susana García Barros, María Pilar Jiménez-Aleixandre, Conxita Márquez, Cristina Martínez Losada, Emilio Pedrinaci, Antonio de Pro, Rosa Pujol, Neus Sanmartí De esta edición: Editorial GRAÓ, de IRIF, S.L. Editorial GRAÓ, de IRIF, S.L. Ministerio de Educación, Secretaría General Técnica 1.ª edición: marzo 2011 NIPO: ISBN: D.L.: B Diseño: Maria Tortajada Maquetación y preimpresión: Creacions Gràfiques Canigó, S.L. Impresión: BIGSA Impreso en España Quedan rigurosamente prohibidas, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción o almacenamiento total o parcial de la presente publicación, incluyendo el diseño de la portada, así como la transmisión de la misma por cualquiera de sus medios tanto si es eléctrico, como químico, mecánico, óptico, de grabación o bien de fotocopia, sin la autorización escrita de los titulares del copyright.

3 3 ÍNDICE Introducción Conocimiento científico, ciencia escolar y enseñanza de las ciencias en la educación secundaria, Antonio de Pro Es mejorable la enseñanza de la ciencia? La ciencia de los científicos La ciencia escolar De enseñar contenidos a enseñar competencias Actividades/Referencias bibliográficas Competencia científica y competencia profesional en la enseñanza de la Biología y la Geología, Pedro Cañal Enseñar y aprender Enseñar y aprender ciencias en la actualidad El conocimiento profesional del profesor de Biología y Geología En síntesis, cómo avanzar en el desarrollo de la competencia profesional? Actividades/Referencias bibliográficas Qué ciencia enseñar? Entre el currículo y la programación del aula, Emilio Pedrinaci Síntomas de una crisis Necesidad de replantearse el currículo de Ciencias Competencia científica y selección de contenidos Hacer un tratamiento contextualizado Actividades/Referencias bibliográficas Las concepciones y los modelos de los estudiantes sobre el mundo natural y su función en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias, Rosa Pujol y Conxita Márquez Más allá del cambio conceptual: ciencia escolar y aprendizaje de modelos Las actividades prácticas en el proceso de modelización El lenguaje verbal y el proceso de modelización El lenguaje visual y el proceso de modelización Actividades/Referencias bibliográficas El lugar de los trabajos prácticos en la construcción del conocimiento científico en la enseñanza de la Biología y la Geología, Luis del Carmen Prácticas o trabajos prácticos Características de los trabajos prácticos

4 4 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Tipos de trabajos prácticos La articulación de los conocimientos teóricos y empíricos en los trabajos prácticos Cómo empezar a enseñar con un modelo diferente al que se ha aprendido? Actividades/Referencias bibliográficas La estrategia de enseñanza por investigación: actividades y secuenciación, Susana García Barros y Cristina Martínez Losada Un poco de historia La enseñanza por investigación: su marco de referencia La investigación en el aula es posible La investigación en el aula. Ejemplos de secuencias de actividades Actividades/Referencias bibliográficas Argumentación y uso de pruebas: construcción, evaluación y comunicación de explicaciones en Biología y Geología, María Pilar Jiménez-Aleixandre Prácticas de construcción, evaluación y comunicación del conocimiento Argumentación y uso de pruebas como parte de las competencias científicas Papel de las pruebas y papel de las justificaciones: elementos de un argumento Argumentos en la evaluación de explicaciones causales Toma de decisiones en dilemas sociocientíficos Aprender a comunicar, argumentar y persuadir Practicando la argumentación en clase de ciencias Referencias bibliográficas Evaluar para aprender, evaluar para calificar, Neus Sanmartí La evaluación vista desde su función reguladora La evaluación vista como actividad para comprobar aprendizajes Una nueva cultura en relación a la evaluación Actividades/Referencias bibliográficas Fuentes y recursos

5 5 INTRODUCCIÓN Pedro Cañal Coordinador La formación del profesorado de Biología y Geología de educación secundaria debe incorporar e integrar conocimientos científicos sobre estas materias, conocimientos específicos de didáctica de las mismas y conocimientos sobre el desarrollo profesional y la mejora de la calidad de la enseñanza. Cada volumen de esta trilogía 1 se centra en uno de estos aspectos, y corresponde a este segundo volumen contribuir a la formación didáctica de los profesores de educación secundaria, como responsables de la enseñanza de las Ciencias naturales, Biología y Geología en la educación secundaria obligatoria (ESO) y el bachillerato. La didáctica de las Ciencias como cuerpo de conocimiento científico se ha ido desarrollando tanto en sus aspectos generales, comunes a la enseñanza de todas las ciencias, como en lo relativo a cada una de las ciencias en particular. De esta forma, hoy podemos hacer referencia a la didáctica de la Geología y a la didáctica de la Biología, y a la de las demás ciencias, como disciplinas en desarrollo, en íntima relación con la didáctica de las Ciencias en general. Es por ello por lo que en este libro aparecen indistintamente tanto aportaciones relativas a la didáctica de las Ciencias, como otras más específicas de la enseñanza de la Biología y la Geología. La didáctica de las Ciencias se ocupa de los problemas relativos a qué, cómo y cuándo enseñar y evaluar las ciencias y, junto con ello, cómo orientar e implementar la formación del profesorado de ciencias. Este libro trata de abordar en alguna medida cada uno de esos aspectos. Antonio de Pro, en el primer capítulo, traza unas ideas iniciales sobre un interrogante que todos los que participamos en la educación científica hemos de plantearnos: qué relación cabe establecer entre el conocimiento científico y el conocimiento escolar sobre las ciencias?, y, más específicamente, en qué medida y en qué forma el conocimiento científico sobre la realidad se puede ir incorporando a las aulas y al trabajo escolar, con vistas, hoy día, al desarrollo de la competencia científica del alumnado? Pero, si la educación de las ciencias se orienta hacia la construcción progresiva de la competencia científica (además de contribuir al desarrollo de otras competencias básicas), qué formación necesitamos los profesores y los formadores del profesorado de ciencias para actuar coherentemente con dicha orientación? Pedro Cañal propone, en este sentido, unos objetivos y unas bases didácticas para promover la competencia profesional necesaria y 1. El volumen I y el volumen III llevan por título Biología y Geología. Complementos de formación disciplinar y Biología y Geología. Investigación, innovación y buenas prácticas.

6 6 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Emilio Pedrinaci explora una de las cuestiones fundamentales: cómo traducir las prescripciones curriculares sobre la enseñanza de la Biología y la Geología en objetos de estudio y actividades de aula adecuadas para el avance de la competencia científica. En la dinámica del aula, cuando se organiza en el sentido antes señalado, cobra gran importancia la atención a las concepciones, modelos y experiencias del alumnado. Rosa Pujol y Conxita Márquez nos introducen con seguridad y excelentes ejemplos en el terreno de la práctica docente necesaria para impulsar el desarrollo y la consolidación de los modelos científico-escolares que serán necesarios para la comprensión y la actuación personal en las situaciones problemáticas que afronte el alumnado en sus diferentes contextos vivenciales. Si tuviéramos que seleccionar dos rasgos especialmente definitorios y específicos de las estrategias de enseñanza de las ciencias tendríamos que hacer alusión sin duda, en primer lugar, a las actividades prácticas, en las que el estudiante interactúa directamente con las realidades en estudio. Es éste el aspecto que desarrolla Luis del Carmen, que resalta la necesidad de distinguir entre las llamadas «prácticas de laboratorio» tradicionales y las actividades o «trabajos prácticos» que forman parte sustancial de las secuencias de enseñanza y resultan imprescindibles para la construcción del saber significativo que demanda el desarrollo de la competencia científica. El segundo rasgo característico, y bastante específico de la enseñanza de las ciencias, es la frecuencia de uso e idoneidad de la estrategia de enseñanza mediante investigación o indagación, una cuestión que abordan Susana García Barros y Cristina Martínez Losada, en la medida en que reflexionan tanto sobre las características y beneficios de esta opción, como acerca de las exigencias de formación y dificultades de su implementación. Independientemente de algunos rasgos particulares que pueda presentar la estrategia de enseñanza de las ciencias que desarrollemos en clase, actualmente hay consenso en resaltar el lugar central de los procesos de interacción comunicativa entre los escolares, y con el profesorado, que acompañan a las dinámicas de exploración de la realidad y construcción del conocimiento científico-escolar acerca de la misma. María Pilar Jiménez-Aleixandre se refiere especialmente al papel que ocupan los debates, en equipo y generales, y las argumentaciones que surgen en su curso, como elemento central de la elaboración de las ideas personales y colectivas del alumnado sobre la realidad, en este caso biológica y geológica. Pero el aprendizaje de las ciencias orientado al logro de la competencia científica no requiere tan sólo el adecuado ajuste de los objetivos y los tipos de aprendizajes perseguidos, así como la introducción de actividades prácticas y estrategias de enseñanza de orientación investigadora en las que el debate de ideas entre el alumnado afine la capacidad de generar argumentos y contraargumentos que avalen la validez de las ideas expuestas. En ese activo proceso de interacción, confrontación e hibridación comunicativa, que funciona como

7 INTRODUCCIÓN 7 factoría de ideas personales y compartidas, tienen también una especial relevancia, como expone Neus Sanmartí, las tareas de regulación personal y de interregulación evaluadora de los procesos y resultados de enseñanza. Unas tareas que afectan no sólo al profesorado, sino también al alumnado, con una finalidad compartida de lograr tener plena conciencia de los obstáculos y las dificultades cognitivas que se afrontan en cada caso y de las vías de superación de las mismas.

8 9 1. CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA CONTENIDO DE CAPÍTULO Es mejorable la enseñanza de la ciencia? La ciencia de los científicos La ciencia escolar De enseñar contenidos a enseñar competencias Antonio de Pro Universidad de Murcia Es mejorable la enseñanza de la ciencia? Tener una titulación universitaria de carácter científico nos puede gastar «una mala pasada»: pensar que si a nosotros nos ha ido bien con las ciencias, a todos los demás también les debería ir bien. Es cierto que hemos llegado a ser físicos, químicos, biólogos o geólogos y lo hemos hecho con los profesores que hemos tenido, con los conocimientos que nos han enseñado, con la forma de aprenderlos, con los procedimientos con los que hemos sido evaluados, etc. Todo ello ha influido en ese logro. Por ello, si nos preguntaran qué cambiaríamos de la formación que hemos recibido, es posible que algunos no modificaran gran cosa y otros señalaran aspectos que probablemente serían poco sustanciales. Y es lógico porque, como hemos dicho, nos ha ido bien. Pero qué responderían aquellos a los que no les ha ido tan bien? Cuántos compañeros de tu clase, en el colegio o en el instituto, han estudiado una titulación de ciencias? «Huyeron» muchos de las ciencias en cuanto les dieron la posibilidad de no estudiarlas? Indudablemente el tema es complejo porque habrá quien haya optado por otra profesión simplemente porque les guste más y no por ninguna «animadversión especial» hacia las

9 10 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA ciencias. Ni todos podemos ser científicos, ni todos abogados o empresarios. Pero, tanto los que después nos «dedicamos» a las ciencias como los que no lo hicieron, recibimos una formación científica. Por ello, quizás, habría que preguntarse: qué contenidos, de la ciencia que nos enseñaron en la educación secundaria o en el bachillerato unificado polivalente (BUP) hemos o han utilizado en la vida cotidiana? Cuáles nos han hecho mejores ciudadanos? Cuáles han favorecido el desarrollo de hábitos de vida saludable o han contribuido a una mayor concienciación de un futuro sostenible? Cuáles despertaron nuestra curiosidad para seguir aprendiendo ciencias? Pero cabe considerar «otra mala pasada»: la etiqueta social que tenemos de «científicos», seas físico electrónico o especialista en botánica. A menudo, escuchamos «eso tienes que saberlo tú porque eres de ciencias» y nos «incomodamos» porque sencillamente no lo sabemos. En la universidad hemos aprendido muchos conocimientos pero estaban orientados a satisfacer necesidades «ultradisciplinares», no sólo de una única disciplina, sino de una especialidad de la misma. Si nos «salimos» de ella, probablemente seamos casi «tan analfabetos» como los compañeros de otras facultades. La formación recibida es insuficiente para abordar los conocimientos implícitos en muchas noticias de prensa o eslóganes publicitarios si salen de la órbita de la especialidad cursada. Por poner algunos ejemplos: qué sabemos los físicos sobre la ingeniería genética, los químicos sobre los trasplantes, los biólogos sobre los agujeros negros y los geólogos sobre la nanotecnología? Acaso nos ha dado nuestra titulación universitaria una formación para hacer frente a los conocimientos científicos que están en la calle? Resulta curioso constatar que, hasta hace unos años, la mayor parte de la ciencia que se aprendía se hacía en el ámbito académico y éste se nutría fundamentalmente de la «ciencia de los científicos». También se hablaba de la existencia de una «sabiduría popular» o de la «cultura del campo» pero creemos que sus contribuciones eran bastante limitadas. Sin embargo, hoy convivimos con la «ciencia de la publicidad», la «ciencia de las noticias de la prensa», la «ciencia de las películas o de las series televisivas», la «ciencia de Internet», la «ciencia del bricolaje», etc. Todo ello hace que el aprendizaje científi co de nuestro alumnado no sea controlado, ni uniforme y homogéneo, sino anárquico, lleno de contradicciones y absolutamente heterogéneo. Se debe hacer hermética el aula de ciencia a la ciencia que hay fuera de ella? Qué resulta más creíble, la ciencia de nuestras clases o la que está presente en el cine o en la televisión? Cómo podemos decirle a un ciudadano que en algunos anuncios publicitarios están «jugando con su ignorancia»? Debemos ignorar la «otra ciencia» en la escuela o en los institutos y dar por supuesto que los estudiantes son impermeables a ella? Probablemente por ello, se han producido diferencias importantes en los conocimientos y experiencias que el estudiante de secundaria trae a nuestras clases. Querámoslo o no, antes

10 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 11 de que trabajemos las ecuaciones del tiro parabólico, ellos habrán contemplado infinidad de veces los tres segundos que está Bugs Bunny en el aire, antes de caer con una trayectoria rectilínea por un acantilado; aunque les insistamos en que es necesario un medio material para la propagación del sonido, habrán oído los bombazos entre las naves de La Guerra de las Galaxias; a pesar de las teorías sobre la desaparición de los dinosaurios, habrán visto cómo deambulaban en el Parque Jurásico, y se estarán preguntando si los zombis o los vampiros encajan o no en las características que definen a los seres vivos. Si tenemos en cuenta la publicidad (Campanario y otros, 2001), les habrán insistido en que hay cereales «energéticamente puros, limpios, con energía sana...»; que una crema anticelulítica contiene «la molécula devora-grasa»; que existe un producto que previene la caída del cabello que es «una verdadera cura de energía»; que un automóvil «es capaz de pensar veces por segundo»; o que un reloj soporta «60 toneladas de presión»... Y, si han leído a Mortadelo y Filemón (Pro, 2009), se pueden preguntar qué son «los cables atiborrados de voltios», las piedras «marmoreograníticas», «la potencia ascensional» o el «super-electroimán aparentemente, una herradura sin conexión eléctrica que atrae a los turborreactores». Es decir, sabemos que los medios de información, de comunicación o de ocio han cambiado la forma de ser y actuar de todos nosotros. Qué nos hace suponer que no han tenido incidencia en los estudiantes que tenemos en el aula? O que, por lo menos, no han influido en sus concepciones, ideas o creencias de carácter científico? Acaso la ciencia que trabajamos en el aula está tan alejada de la vida de los estudiantes que no plantea que surjan conflictos con estos temas? Desde luego, algo no se está haciendo bien porque el número de titulados de ciencias está disminuyendo de forma espectacular y, en los últimos tiempos, ni siquiera se ve compensado por un aumento en el número de ingenieros. Hace relativamente pocos años los primeros cursos de química o biología estaban saturados. Y ahora? Y si hablamos de las tasas de abandono : cuántos compañeros teníais en primer curso al entrar en la universidad? Han terminado todos ellos sus estudios? En la Unión Europea se han encendido todas las alarmas. En un estudio publicado hace unos años, bajo el clarificador título Europa necesita más científicos (European Commission, 2004), se señalaba que, para convertir la UE en una economía basada en el conocimiento, los países europeos deberían ser capaces de crear unos nuevos puestos de investigadores científicos y tecnológicos para antes del año No cabe duda de que estamos «en fecha» y tenemos la impresión de que seguimos aún lejos de aquel objetivo. Se ha desistido coyunturalmente por los problemas económicos o se «ha sacado de la agenda»? Se ha pensado que es mejor «usar el capital humano» de países menos desarrollados, una estrategia refinada para precisamente sesgar las «pocas o muchas» posibilidades de que éstos se desarrollen? Resulta más rentable a unos pocos seguir dependiendo de los de siempre?

11 12 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Pero, además, en aquel informe se indicaba que el origen y probablemente la solución del problema radicaba en la ciencia que se estudia en la educación obligatoria. Hay que cambiar la enseñanza y, para ello, los profesores deben hacer «otra cosa», de otra manera, algo distinto a lo que se ha hecho con nosotros. Si así debe ser, qué cambiamos?, qué conservamos?, por dónde empezamos? Creemos que no es nada fácil encontrar respuestas concluyentes a todos los interrogantes que hemos ido planteando pero, como veremos a lo largo de este libro, la didáctica de las Ciencias experimentales (DCE) ha avanzado de manera significativa, como lo han puesto de manifiesto numerosos autores (Cañal, 1990; Porlán, 1998; Mellado, 1999; Gil y otros, 2000; Adúriz-Bravo e Izquierdo, 2001; Barberá, 2002; Sanmartí, 2008, etc.) de modo que, en este momento, se halla en condiciones de ofrecer ideas, experiencias concretas, logros y por qué no decirlo también dudas al respecto. Algunos piensan que los problemas más «difíciles» o lo que es peor, los únicos existentes son los científicos. No vamos a entrar en comparaciones absurdas pero, desde luego, uno de los elementos más «seductores» de la investigación educativa es su complejidad. Ésta viene determinada por la naturaleza de los retos planteados, las variables que intervienen en el proceso, la forma de abordar los problemas, las consecuencias personales y colectivas de los avances... En cualquier caso, ante un reto como éste, no está de más el reflexionar sobre las cuestiones que trataremos a continuación. La ciencia de los científicos Muchas veces se usa la ciencia como la excusa que justifica la inclusión en el currículo de determinados contenidos, normalmente de tipo conceptual. Sin embargo, si se lee, por ejemplo, las 125 preocupaciones prioritarias que tiene la comunidad científica expuestas por la prestigiosa revista Science (Kennedy y Norman, 2005) y las compara con las temáticas que suelen abordarse en la educación secundaria se podrá comprobar que la distancia no es anecdótica. He aquí los diez primeros interrogantes prioritarios de la lista: De qué está hecho el universo? Cuál es la base biológica de la conciencia? Por qué tienen los humanos tan pocos genes? En qué medida están relacionadas la variación genética y la salud? Pueden unificarse las leyes de la física? Cuánto se puede ampliar la vida humana? Qué controla la regeneración de órganos? Cómo puede una célula de la piel convertirse en una célula nerviosa? Cómo una célula simple somática se convierte en una planta? Cómo funciona el interior de la Tierra?

12 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 13 Como ya justificaremos más adelante, no pensamos que la enseñanza de las ciencias en la educación obligatoria deba plantearse para acelerar el proceso de formación de los futuros físicos, químicos, biólogos o geólogos pero, si alguien piensa esto o actúa en esta línea estaría en condiciones de demostrar que los conocimientos que habitualmente trabaja en su clase son realmente necesarios para comprender los interrogantes que, a día de hoy, son prioritarios? Cómo es posible que si las prioridades de la investigación científica van cambiando, no lo hagan los contenidos de las clase de ciencias? Nuevos tiempos no implican nuevos contenidos? Pero, además, tomar la ciencia como paradigma de lo que se debería trabajar y de cómo hacerlo en el aula, exige un conocimiento de la naturaleza del trabajo científico y una lectura detenida de la propia historia de las ciencias. A menudo hemos constatado que nuestros libros empezaban por una lección sobre estos temas. En ella, se solía defender la experimentación como el elemento clave del desarrollo de los descubrimientos; curiosamente después no entrábamos mucho en el laboratorio; también se mencionaba la biografía de algunos científicos o la historia de algunos de sus descubrimientos, pero no se volvía a saber nada de ellos, salvo por el nombre de una ecuación, fórmula o teoría; se hablaba de «el método científico» pero uno Arquímedes había descubierto su ley en una bañera; otros habían tenido que construir los aceleradores de partículas para ver si existía algo que conocían teóricamente (la «partícula de Dios»); en algunos casos, había intervenido la casualidad (los rayos X de Becquerel o la penicilina de Fleming), etc. En fin, era una lección que solía decir cosas interesantes, pero que no tenían nada que ver con lo que, a partir de ese momento, se hacía en las clase de ciencias. Más allá de aquella primera lección, había otras cuestiones sobre las que no sólo no nos habían informado bien, sino que la forma de hacerlo invitaba a llegar a conclusiones inadecuadas sobre la ciencia y el trabajo de los científicos (Pro, 2003). Así, decíamos que, detrás de cualquier aportación, había muchos años de trabajo, de éxitos y de fracasos, de dificultades, de pasos adelante y de pasos atrás, etc. Poníamos el ejemplo de la velocidad, concepto indudablemente cercano que, tras veinte siglos (y las aportaciones de Aristóteles, Barandian, Galileo, Newton, Einstein...), no podemos asegurar que ya esté completo. O cómo, sin dejar la velocidad, durante más de años, se mantuvo la discusión metafísica sobre si los cuerpos de doble tamaño tardaban el doble de tiempo en caer ( con lo fácil que era lanzar las bolitas!) o si se va haciendo el vacío mientras el ímpetu empujaba la flecha ( por qué nadie lanzó la flecha y estudió qué pasaba?). En definitiva, que lo que hoy parece evidente es el fruto de numerosos estudios llevados a cabo durante mucho tiempo. Desgraciadamente, en las clase de ciencias, todo se suele reducir a unas fórmulas matemáticas y a unos ejercicios, mientras se ignoran otros valores formativos del conocimiento científico.

13 14 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA Por otro lado, comentamos en aquel trabajo que los científicos no nacían pensando de la misma manera, y poníamos el ejemplo de dos naturalistas, Lecrerc y Lamark, que, sobre el concepto de especie, primero dijeron una cosa y después abogaron por la contraria; eso sí, ambas posturas las defendieron con gran énfasis. Incluso, llamábamos la atención sobre el hecho de que algunos superaran el paradigma vigente y en el que previsiblemente estaban instalados (Bohr frente a los modelos de la materia, Einstein frente a la mecánica newtoniana, Schrödinger frente a la física determinista, etc.) porque todos sabemos lo que cuesta que cambiemos de opinión. Entonces decíamos que no eran casos excepcionales, ya que los científicos como seres humanos que son suelen tener ideas confusas, contradictorias e incompletas que van modificando con la propia evolución de sus conocimientos; incluso, a veces, sus segundos hallazgos han supuesto un retroceso en sus avances. Por tanto, no se puede trasmitir la visión de la ciencia como un producto comprobado, en el que ya está escrito el final y sólo se trata de que nos acerquemos a encontrarlo. No. No sólo no se conocen los «finales felices», sino que la mayoría de sus hallazgos tienen un alto grado de provisionalidad. Conocimientos que en su día deslumbraron, hoy no despiertan admiración alguna. También pudimos comprobar que, a partir de observaciones, experiencias y métodos similares, no se llega siempre a las mismas conclusiones (de lo contrario, Scheele y Lavoisier hubieran llegado a lo mismo). La influencia de sus marcos teóricos diferentes (uno con su teoría del flogisto y otro sin ella) les hace ver cosas distintas. Es más, comentábamos casos en los que, al tratar de rebatir nuevos descubrimientos, habían terminado impulsándolos (p. ej., Einstein decía sobre la teoría cuántica: «Dios no juega con los dados»). Y, en otros casos, era tal el arraigo de sus concepciones previas que les hacían dudar de sus propios hallazgos (p. ej., Bohr reconocía: «es difícil aceptar los hechos de la teoría cuántica pues escapan del dominio de nuestra forma de ver...»). Como cualquiera de nosotros, los conocimientos y creencias de los científicos han condicionado sus interpretaciones. Asimismo, señalábamos que no siempre ha existido un reconocimiento social de los avances científicos; de hecho, a veces, se ha pagado con el menosprecio, la descalificación, la burla y hasta con la propia vida (Bruno o Server son un buen ejemplo de ello). Pero añadíamos que los enemigos de las ciencias no siempre han sido la religión, la superstición, la tradición, etc., sino que a veces la propia comunidad científica ha sido una rémora insalvable para muchos investigadores, cuyos trabajos se han valorado como merecían mucho después de ser realizados o de haber fallecido. Sin llegar a estos extremos, pusimos de manifiesto que las discusiones científicas no han sido, ni son, un ejemplo de tolerancia (las de Newton y Hooke, las de Faraday y Davy, las de los mencionados Scheele y Lavoisier, etc.); es decir, que esa imagen, un tanto versallesca, de debates ponderados, controlados y educados sobre los hallazgos no ha sido una seña de identidad universal.

14 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 15 Pudimos apreciar que los científicos no siempre nacen científicos y que, en muchos casos, han existido factores sociales que han condicionado sus logros profesionales: cómo influyó en Lavoissier su profesión de recaudador de impuestos? Y, en Galeno, los sueños de su padre con Asclepio? Y, en Faraday, su infancia de encuadernador? Y, en Newton, su puesto de Director de la Moneda? Y, en Edison, su expulsión de la escuela y la labor que hizo su madre como maestra? Y, en Lyell, su trabajo de abogado?... Desde luego, estos y otros casos nos descubren una visión más humana de unos personajes de los que muchas veces sólo sabemos que son autores de fórmulas y teorías, pero de quienes ignoramos los avatares, como científicos y como personas, que pasaron para llegar a ellas. La actividad científica es sólo una actividad humana, con sus aspectos positivos y con otros que no lo son tanto. Por último, cuestionábamos también la creencia generalizada de que los científicos saben de todo lo que tenga que ver con las ciencias. Así, poníamos el ejemplo de Ohm y Fleming que, aunque fueran contemporáneos, ni Ohm sabía de estafilococos ni Fleming de conductores lineales. No obstante, recordábamos que los problemas que se plantea la comunidad científica en la actualidad algunos de los que señalábamos en la lista de los diez interrogantes prioritarios y, mucho más aún, los de la sociedad el deterioro y la contaminación del medio, la escasez de agua potable, la proliferación de hábitos poco saludables, el problema de los recursos energéticos, el cambio climático, etc. son de carácter mucho más global. Teniendo en cuenta todas estas consideraciones parece obligado cambiar la visión de las ciencias que se trasmite en las aulas. Si realmente se usa la ciencia como paradigma de su enseñanza, se debe tener en cuenta que: Las ciencias no son conocimientos neutros, estáticos y ajenos a los ciudadanos. Si sus repercusiones afectan al estilo y calidad de vida, al bienestar, a la conservación o degradación del medio, al desarrollo tecnológico, a la estructura laboral y social, a la forma de pensar, al modo de resolver situaciones problemáticas, a los hábitos de comportamiento, etc. no se puede decir que la ciencia no tenga ideología. Los productos de la ciencia no son sólo un conjunto de conceptos, leyes y teorías, acumulativos e independientes. Ningún conocimiento científico es un «ente aislado» (por tanto, hay que hablar de estructuras conceptuales o de «saberes relacionados»). Pero, además, no podremos comprender el significado de dichos conceptos, leyes y teorías ni valorar su alcance si ignoramos los procesos metodológicos o la forma de actuar y pensar que los hicieron posibles. La ciencia se basa en la resolución de problemas. Si queremos ser coherentes con su forma de construir conocimientos, necesitamos partir de interrogantes o cuestiones que queramos resolver, no de «listas de conocimientos». Los problemas no se plantean sólo para aplicarlos sino, ante todo, para desarrollarlos o darles sentido y utilidad.

15 16 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA La observación y la experimentación están condicionadas por los conocimientos de la persona que las lleva a cabo; por tanto, no siempre produce un único resultado y, mucho menos, una sola interpretación. Ambos procesos tampoco son los más importantes de los que usan las ciencias; otros han ocupado un lugar de mayor preferencia, como son: la relación entre variables, la emisión y contraste de hipótesis, la argumentación y el uso de pruebas, la realización de explicaciones y predicciones, etc. El pensamiento convergente, el divergente, la lógica, la creatividad son factores intelectuales que forman parte de la construcción y de la evolución de cualquier conocimiento y, por supuesto, del científico. En nuestro caso se han superpuesto razonamientos secuenciados y lineales con otros que se han producido gradualmente. La reflexión personal y el debate colectivo no son incompatibles. La mayoría de los descubrimientos científicos se han apoyado en ambos, y, por supuesto, el contraste de ideas no sólo no ha perjudicado, sino que ha favorecido la evolución del conocimiento. Las comunidades de científicos han sido siempre relativamente conservadoras; los cambios profundos en la ciencia oficial no han sido aceptados con facilidad. La ciencia suele construir teorías que son útiles para comprender el mundo; sustituir una teoría antigua por una nueva implica crear la necesidad de cambiar, presentar una alternativa inicialmente mejor, aplicarla y valorar la mejora producida, y explorar su potencial explicativo. Y todo esto no es nada fácil. No ha existido un método único y universal en las ciencias en todos los conocimientos y descubrimientos. No existe el método científico, pero la actividad de los científicos (programas o tradiciones de investigación, paradigmas, poblaciones conceptuales, etc.) tiene aspectos comunes a otras actividades humanas: afiliación a líneas de trabajo o teorías, controversias en las explicaciones ante un mismo hecho, debates en la defensa de distintas posiciones, etc. En definitiva, creemos que los conocimientos descontextualizados y poco actualizados, el tratamiento centrado en sus productos, pero que ignora los procesos, la mitificación del saber científico y de sus hallazgos son la consecuencia de la visión distorsionada que se suele transmitir de la ciencia, de los científicos y de su trabajo. Ni se ajusta a la historia ni a la naturaleza de las ciencias. En cualquier caso, no debe confundirse la ciencia de los científicos con la ciencia escolar. La ciencia escolar Como ya señalamos en un trabajo anterior (Pro, 2003) completando el razonamiento de Jiménez-Aleixandre (1992), el hecho de considerar la naturaleza de las ciencias como un fundamento de su enseñanza no debe confundirnos: no es lo mismo la ciencia de los científicos que la ciencia escolar. Si nos centramos en las características de los usuarios podemos encontrar diferencias importantes:

16 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 17 Es de suponer que los científicos eligen libremente el estudio de una parte de las ciencias como eje de su actividad profesional; mientras que los estudiantes sobre todo, en la educación obligatoria son obligados a estudiar ciencias. Los científicos no son especialistas en todos los ámbitos del conocimiento científico (basta pensar en nuestra situación); sin embargo, el alumnado debe aprender «todas» las ciencias. Los científicos dedican todo el día a realizar tareas similares en un campo bastante limitado de la investigación; pero el alumnado deben simultanear el estudio de las ciencias con el de otras materias (Lengua, Idioma extranjero, Dibujo...) con las que tiene pocos puntos de encuentro. Los científicos defienden sus ideas con vehemencia, usando argumentos, fruto de numerosas reflexiones y experiencias; frente a ello, nuestro alumnado normalmente no se implica en la defensa de sus creencias científicas que, por otro lado, son más superficiales y están menos respaldadas por sus vivencias. Se supone que los científicos han experimentado un gran desarrollo de sus capacidades intelectuales; el alumnado está desarrollándose pero tiene aún importantes limitaciones cognitivas. Por todo ello, decíamos que no podemos identificar la «ciencia de los científicos» con la «ciencia escolar». Creemos que el origen de algunos problemas de las clase de ciencias puede radicar en la ignorancia de esta consideración y, sobre todo, de sus implicaciones en el proceso de enseñanza y de aprendizaje. No obstante, esta diferenciación no es incompatible con nuestra creencia de usar la naturaleza de las ciencias como fundamento de su enseñanza, lo que implica cambios importantes en la tarea docente: en los criterios de selección de contenidos, en el papel de las teorías y experiencias del alumnado y en la forma de usarlas en el proceso de construcción de sus conocimientos, en el enfoque de los trabajos prácticos, en el uso de recursos mediáticos y audiovisuales, en la importancia de la comunicación e intercambio de ideas, etc. Pero existen otros problemas. Así, llama la atención que, durante la educación formal, los estudiantes ahora y hace treinta años estudian casi los mismos contenidos. Todos hablamos del dinamismo de las ciencias, del crecimiento exponencial de sus conocimientos, de la espectacularidad de sus avances, pero se aprecian esas «espectaculares diferencias» en los índices de los libros de texto?; acaso no hay otros contenidos que puedan ser estudiados?; acaso nos «va tan bien» con los contenidos que estamos enseñando que no nos atrevemos a modificarlos?... Incluso, hemos apreciado muchas veces que se repiten en el mismo orden con el que se suelen presentar en la universidad. Así, en Física parece obligado empezar por la cinemática; en Química, por la formulación; en Biología, por la célula, y en Geología, por el Universo. No se puede cambiar ni siquiera el orden? Hay

17 18 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA que empezar por estos temas desde el primer ciclo de educación primaria? Qué nos podría pasar si modificáramos el orden? Como todos sabemos, las asignaturas de Ciencias han sido incluidas en la formación básica y obligatoria de los estudiantes de educación secundaria; con más o menos horas, como materias obligatorias u optativas, etc., pero ahí estaban. Muchos han sido los argumentos utilizados para justificarlo. Entre ellos, se ha defendido la importancia que tiene, en una sociedad democrática, el hecho de que los ciudadanos tengan una información sólida y fundamentada para reflexionar y tomar decisiones sobre dicotomías de carácter científico-técnico presentes en su vida cotidiana (células madre u obediencia religiosa, centrales nucleares o energías alternativas, trasvases o desaladoras, etc.). Ahora bien, si éstas son las razones de su presencia, nos gusten o no, tendremos que invertir y buscar tiempo, es decir seleccionar contenidos, plantear actividades intencionadas, elaborar recursos y materiales, etc., para satisfacerlas. No entramos a debatir el «tiempo dado» por el legislador a los otros conocimientos los que se imparten en las asignaturas de Ciencias desde hace treinta años pero sí defendemos que, mientras esta etapa educativa tenga la finalidad de formar ciudadanos (que no necesariamente serán físicos, químicos, biólogos o geólogos), estos contenidos son prioritarios frente a «los otros». Existen, además, otras razones por esgrimir, si cabe. Si damos una mirada a nuestro alrededor, observamos el gran número de aportaciones que han hecho la ciencia y la tecnología para estar donde estamos, y, nos atreveríamos a decir que, a ser lo que somos. Las vacunas, los medicamentos, los instrumentos de diagnóstico, los trasplantes, los avances contra el cáncer, etc. son logros y hallazgos que permiten visualizar cómo han contribuido a alargar la esperanza y la calidad de vida. Si comparamos el desarrollo tecnológico actual con el de una o dos generaciones anteriores, las diferencias resultan ostensibles; no han cambiado sólo los electrodomésticos o los medios de trasporte, sino que se han inventado máquinas y aparatos impensables para nuestros abuelos (el microondas, el MP3, la televisión plana con TDT, el móvil...). Si miramos hacia los problemas «permanentes» de nuestra sociedad (las necesidades energéticas, el consumo de agua, la alimentación, la exploración espacial...) el salto es también espectacular. En el campo de la información y la comunicación, qué podemos decir? No cuestionamos ningún conocimiento habitual pero, en este contexto de admiración social, no resulta paradójico que estos temas, tan presentes en nuestra vida, pasen desapercibidos en la ciencia escolar? Qué piensas que debe motivar más al alumnado, estos temas o «los de siempre»? Tiene sentido que los estudiantes busquen respuestas de tipo científico fuera de las clase de ciencias? La ciencia escolar se debate entre formar a futuros científicos o formar ciudadanos y, según el informe europeo que antes mencionábamos (European Comission, 2004) en esta situación, la mayoría de los sistemas educativos optan por la primera opción, paradójicamente la que

18 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 19 atiende a una minoría, y a los hechos nos remitimos. Pensamos que es una falsa dicotomía, pues parece asumir la idea de que los científicos no tienen necesidades ciudadanas, lo que en sí mismo ya nos parece absurdo. Pero, si extremamos el planteamiento, habría que decir que lo prioritario es la ciudadanía y, si nos obligaran a elegir, tendríamos que supeditar las prioridades de las ciencias a las prioridades ciudadanas. Sin embargo, la inclusión continua de nuevas temáticas o diferentes tipos de contenidos en la ciencia escolar plantea un problema añadido. A menudo se da por hecho que el profesorado tiene conocimientos científicos suficientes para la enseñanza en los niveles anteriores a la universidad. Es cierto que habremos aprendido mucho en gran parte de las materias que cursamos, pero conocemos realmente lo que está pasando en las ciencias, por lo menos a un nivel divulgativo?, estamos preparados para comentar o discutir noticias de prensa, anuncios publicitarios, el argumento de algunas películas, etc. con nuestros estudiantes?, disponemos de la formación suficiente para utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación como recursos didácticos?, son suficientes los conocimientos universitarios para dar respuestas a todas las necesidades que emanan del ejercicio profesional? No deberíamos olvidar que la inclusión de la ciencia escolar en la formación básica y obligatoria de los ciudadanos se justifica no sólo por su cuerpo teórico de conocimientos. Como ya dijimos con anterioridad, éste está inexorablemente ligado a unos procesos, habilidades, destrezas, hábitos y actitudes. Por tanto, hay que dedicar tiempo para enseñarlos. Al igual que, cuando a un profesor se le pregunta por las actividades que utiliza para enseñar las leyes de Newton, la de Lavoissier, las de Méndel o la teoría de Wegener, éste responde sin titubear ésta, ésa y aquélla, también debería ser capaz de hacerlo cuando le preguntamos por las destrezas básicas, las comunicativas, las actitudes científicas o la creación de hábitos saludables. En definitiva, defender la importancia y la presencia de la ciencia en nuestra vida cotidiana no parece nada original. Lo que no parece muy coherente es no actuar en consecuencia. No obstante, aunque el tema de la ciencia escolar se aborde en otros capítulos, quisiéramos resaltar algunas reflexiones sobre su incidencia en el aula: Cualquier selección que se realice (o que se acepte) de contenidos en las clase de ciencias supone que se impartan unos conocimientos pero también que no se impartan otros. En esta elección, el profesorado juega un papel determinante. El hecho de disponer de un programa más amplio o de un libro «más gordo» no implica un mayor aprendizaje para el alumnado. No se puede impartir todo porque, si no da tiempo para enseñarlo, cómo va a haber para aprenderlo? No es preciso «cerrar los temas» en un solo nivel educativo, unas veces por las limitaciones cognitivas de los estudiantes, otras por no aburrir al que debe aprenderlos y,

19 20 DIDÁCTICA DE LA BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA en todo caso, porque con toda seguridad habrá otros conocimientos que son también importantes en la alfabetización científica de un ciudadano. Los conocimientos científicos (las estructuras conceptuales, las destrezas básicas, las destrezas comunicativas, las habilidades intelectuales, las actitudes, los hábitos, etc.) no son ni intuitivos ni evidentes, por lo que debemos plantear una serie de actividades específicas e intencionadas para que los estudiantes los aprendan (y no sólo los conceptuales). Es difícil aprender algo a lo que no se le ve utilidad; en estos niveles educativos, el contenido de ciencias que se desarrolle en el aula la ciencia escolar debe estar conectado con hechos y fenómenos próximos al estudiante, con sus intereses, con sus necesidades, etc. El alumnado sólo aprende lo que comprende, ve útil, es capaz de procesar y puede transferir a muchas situaciones; por muy evidente que sea un contenido para el profesor, el diseñador curricular o la comunidad científica, es el estudiante quien debe aprenderlo. Si entre nuestras competencias profesionales se incluye motivar para el aprendizaje, no podemos esperar que el alumnado se automotive o pensar que los conocimientos de ciencias motivan «por sí solos». Si nos gusta que el alumnado nos plantee preguntas, que tenga curiosidad por conocer más cosas acerca de nuestra materia o que se divierta aprendiendo, es necesario que el profesor aproxime los procesos de aprendizaje que se realizan dentro y fuera del aula. El clima de clase forma parte de cualquier propuesta didáctica; el profesorado y el alumnado deben asumir que equivocarse es un paso obligado para construir conocimientos. En resumen, la «ciencia escolar» está supeditada a las reflexiones y decisiones que tomemos en función de nuestras creencias, conocimientos, intenciones educativas, formación, etc. como profesores. Éstas no son inamovibles: pueden y deben enriquecerse o cambiar a partir de la práctica educativa. Pero, además, deben tener presentes las finalidades establecidas en el currículo oficial. De enseñar contenidos a enseñar competencias El término «competencia» es el elemento más novedoso que ha traído consigo la última reforma curricular de la educación secundaria y, aunque explícitamente sólo aparece en la ESO (Real Decreto 1631/2006), está implícito en muchas materias de bachillerato (Real Decreto 1467/2007). Como ya dijimos en otro trabajo (Pro, 2007), ha venido a engrosar el ya amplio listado de términos pedagógicos que circula de forma asidua y permanente en el ámbito educativo. Ya entonces vimos que no existía unanimidad a la hora de establecer su significado: desempeño de una capacidad en un contexto determinado?, sistema de capacidades que se ponen en juego para alcanzar un objetivo?, algo que va más allá de las capacidades y otros recursos

20 CONOCIMIENTO CIENTÍFICO, CIENCIA ESCOLAR Y ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA EDUCACIÓN SECUNDARIA 21 cognitivos porque los moviliza, los integra o los proyecta para resolver situaciones o problemas? Y que tampoco había consenso para apreciar lo que subyace en este nuevo término ( hacer operativos los conocimientos, aumentar la competitividad, sobrevalorar los resultados, establecer ranking de centros o sistemas educativos?) o para señalar sus «omisiones» ( dónde encaja en este paradigma cuestiones como las relaciones personales, el altruismo, la generosidad o el «estar a gusto»?). Si acudimos a las fuentes europeas que están detrás de su aparición (Eurydice, 2003), se explica que el término tenía su origen en el mundo laboral y, por tanto, ligado al crecimiento económico, a la eficiencia y rentabilidad empresarial, o al rendimiento en el trabajo. Pero, desde el punto de vista educativo, las competencias contemplan: (...) conocimientos, destrezas, valores, actitudes, etc. que necesitan los seres humanos para sobrevivir, desarrollar sus capacidades, vivir y trabajar con dignidad, participar plenamente en el desarrollo, mejorar su calidad de vida, tomar decisiones debidamente informados y continuar aprendiendo. (WCEFA, 1990) La LOE definía las competencias como aquellos: (...) aprendizajes que se consideran imprescindibles, desde un planteamiento integrador y orientado a la aplicación de los saberes aprendidos. Su logro deberá capacitar al alumnado para su realización personal, el ejercicio de la ciudadanía activa, la incorporación a la vida adulta de manera satisfactoria y el desarrollo de un aprendizaje permanente a lo largo de la vida. (Ley Orgánica 2/2006, de Educación) Creemos que las definiciones se aproximan bastante a lo que hemos comentado. Pero admitirlas supone, a su vez, decisiones exigentes que no sabemos si se van a adoptar: Ante todo, se debe eliminar de los programas oficiales aquellos conocimientos que no cumplan, como mínimo, algunas de las condiciones señaladas. Desde luego, despeja dudas sobre la intención de la educación obligatoria: formar ciudadanos cultos, reflexivos, críticos, democráticos... pero, en definitiva, ciudadanos. Debe haber cambios profundos en el qué y el cómo enseñar pero, además, el profesorado debe conocer cómo se traducen estos planteamientos en su práctica; para ello, las autoridades deberían facilitar un abanico de recetas entiéndase por ello, materiales concretos que puedan ser ensayados, criticados, completados, etc. porque no se puede enseñar de otra forma si no se sabe en qué consiste o si no se intuye que es mejor de lo que está haciendo. Y, por supuesto, debe ir acompañada de una serie de decisiones de las administraciones central y autonómicas sobre los programas oficiales, la dedicación lectiva, la organización escolar, los criterios de evaluación, etc. que faciliten la puesta en práctica de estas ideas o que, por lo menos, no la dificulten.