APRENDRE CIÈNCIES: CONNECTAR L EXPERIÈNCIA, EL PENSAMENT I LA PARLA A TRAVÉS DE MODELS. Neus Sanmartí Universitat Autònoma de Barcelona

Transcripción

1 APRENDRE CIÈNCIES: CONNECTAR L EXPERIÈNCIA, EL PENSAMENT I LA PARLA A TRAVÉS DE MODELS Neus Sanmartí Universitat Autònoma de Barcelona

2 APRENDRE CIÈNCIES: Connectar l experiència, el pensament i la parla a través de models Els mestres no deixem mai d aprendre i, en concret, d aprendre a ensenyar ciències. A Catalunya tenim una llarga tradició innovadora en aquest camp i una experiència en classes de ciències actives, en les quals la manipulació i el treball al camp són pilars importants. En aquest sentit hem tingut mestres molt rellevants i, entre ells, destacaria Angeleta Ferrer, de la qual aquest any 2004 es commemora el centenari del seu naixement. En els darrers anys, també, s han anat introduint innovacions, i moltes escoles apliquen currículums com el 3-6 i el 6-12, es treballa per projectes on les ciències de la naturalesa acostumen a tenir un paper important, s utilitzen metodologies en les quals es demana a l alumnat que plantegi hipòtesis o que faci prediccions i, sobretot, es promou la conversa perquè es puguin expressar i constrastar diferents idees. També s han desenvolupat molts projectes d educació ambiental i d educació per a la salut, així com les pràctiques orientades a la investigació interdisciplinar sobre problemes de l entorn. Tanmateix, una anàlisi global de la situació actual ens mostra que cal fer un nou salt qualitatiu. Moltes d aquestes pràctiques s han mecanitzat. Sovint els projectes es redueixen a buscar informació, organitzar-la i reproduir-la. La conversa, tot i que possibilita que els nens i nenes expressin les seves idees, per ella mateixa no promou que en construeixin de noves que els siguin eines útils per pensar científicament. A més, cada vegada es manipula i s experimenta menys, al mateix temps que augmenta l ús dels llibres de text només des de la seva vessant de reproducció memorística de continguts. Hi ha persones que creuen que en aquestes edats els alumnes no poden aprendre a pensar amb les eines teòriques que la ciència ha inventat, i que l ensenyament s ha de reduir a desenvolupar interès per la ciència i a l adquisició de vocabulari científic. L aprenentatge teòric es relega per a la secundària, amb la qual cosa el salt entre cicles educatius és total i hem perdut uns anys molt importants en el desenvolupament d estratègies per fer, per pensar i per parlar científicament, totes elles de manera interrelacionada. Per contra, la recerca didàctica demostra que els nens i les nenes modelitzen des de les primeres edats, és a dir, construeixen entramats d idees que els serveixen per interpretar fets i per fer prediccions, idees que evolucionen a mesura que fets nous les posen en qüestió. Aquests models poden ser molt alternatius als de la ciència actual o poden tenir certes resonàncies amb els generats a través dels segles. El problema didàctic és com ajudar els infants a anar fent, pensant i parlant com es fa des de la cultura científica, a poc a poc, però de forma paral lela a l'anar aprenent a pensar i a parlar altres llenguatges. Sovint els professionals de l ensenyament desconfiem molt de la recerca. Ens sembla que només planteja teories i que aquestes no són útils per a la pràctica. Les teories les assimilem a modes i, com a tals, les considerem canviants i sense fonament. Cal reflexionar si aquesta actitud té massa sentit: podem imaginar un químic o un metge que pensi que les innovacions que es promouen en els seus camps són modes? Ser un bon

3 professional passa per estar al dia de la recerca, dels problemes que es plantegen i de les respostes que es donen. Tota teoria és sempre provisional i, normalment, una de nova inclou molts aspectes de les anteriors, a les quals succeeix. Per tant, quan parlem de modelització no estem parlant d una nova teoria didàctica per ensenyar ciències que substitueix les anteriors, ja sigui les relacionades amb l escola activa, amb la importància de promoure la metodologia científica a les classes, amb el treball en el marc de projectes com el 6-12 o amb el constructivisme, sinó més aviat una proposta teòrica nova al menys inicialment- que integra les anteriors tot pretenent donar un nou pas. Tot i així, una teoria didàctica no té massa sentit si no es relaciona amb fets que mostrin la seva utilitat a l aula. En aquesta conferència mostrem algunes experiències realitzades a escoles que han començat a treballar buscant que l alumnat modelitzi. Esperem que, com ha succeït als mestres que les han dutes a terme, obrin nous camins per continuar innovant, que us siguin professionalment gratificants. Per què ensenyar ciències? La ciència forma part de la cultura de la humanitat. Com cada forma cultural, té unes finalitats específiques. En concret les ciències es preocupen per comprendre el món natural i els canvis que l activitat humana hi produeix i, en funció del coneixement que inventa (o construeix), prendre decisions sobre com actuar. Per aconseguir aquestes finalitats busca identificar preguntes rellevants, generar conceptes, models i teories per donar-hi resposta i trobar proves que les confirmin o donin lloc a noves preguntes. Com totes les formes culturals, la ciència genera unes emocions, unes pràctiques, unes regles de raonament, un llenguatge específic (en paraules de Lemke, 1997), i unes actituds i valors. Ensenyar ciències comporta ajudar els infants i joves a apropiar-se d aquesta cultura, a saber utilitzar-la en la seva activitat i a generar desig de fer-la evolucionar. Per tant, en l aprenentatge de les ciències s interrelacionen molts factors: els interessos, l observació i l experimentació, les estratègies de raonament, la manera d organitzar les idees, la manera de comunicar-les, els valors... En aquest escrit parlarem de 3 factors fonamentals que condicionen aquest aprenentatge i que sovint no es tenen massa en compte: a) Aprendre a emocionar-se d una determinada manera. b) Aprendre a mirar el món amb uns nous ulls. c) Aprendre a imaginar, a representar allò que imaginem amb diferents llenguatges, i a avaluar. a) Aprendre a emocionar-se Contemplem una posta de sol, amb un cel ben vermell, i ben segur que ens sedueix, que se ns posa la carn de gallina. És possible que a un pintor o a un poeta les noves sensacions li generin desig d expressar-les a través dels llenguatges que els són propis, tot utilitzant les tècniques que considerin més adients per comunicar-les. Un científic, en canvi, davant de les emocions que li genera el fenomen normalment es comença a

4 plantejar preguntes: Per què el cel té aquest color? Per què no sempre té el mateix to? Per què a la tardor acostumen a produir-se les postes de sol més boniques? Per què la intensitat del color no és sempre igual? Per què la dita Cel rogenc, o pluja, o vent?, etc. Identificar bones preguntes i plantejar-se problemes forma part del fer ciència. Com diu una altra dita: Un problema ben plantejat ja està mig resolt. No es pot fer entrar els infants en la cultura científica sense ensenyar-los a fer-se preguntes i a distingir quines són les interessants. Per exemple, en la meva pràctica com a mestra, abans de començar l estudi de l Astronomia demanava als alumnes que aquella nit observessin el cel i es plantegessin preguntes. Quan les recollíem a l aula i les organitzavem, diferenciàvem entre les que en dèiem de rècord Guinnes -quina és l estrella més gran, la més llunyana, la que brilla més - i les interessants -Per què no cauen les estrelles? Per què només les veiem a la nit? Per què la Lluna no sempre té la mateixa forma? S apagarà el Sol algun dia? Al primer tipus de preguntes no cal dedicar-hi massa temps a l escola (sabem que el temps no sobra!) i més actualment, que podem trobar fàcilment la resposta a Internet. En tot cas, cal ensenyar a trobar aquestes informacions ràpidament, i ben segur que quan llegeixin la resposta la comprendran sense dificultat, ja que no els cal disposar de models i teories que ha inventat la ciència. Però, en canvi, per comprendre com la ciència respon al segon tipus de preguntes, necessiten els adults, els mestres, que som les persones que fem de mediadores entre el saber expert i el que poden anar aprenent els nens i nenes a cada edat. Aquest saber expert requereix construir un model sobre com funciona l univers, un model que no es pot reduir a una idea simple sinó que n interrelaciona moltes. Tampoc no hem de suposar que tothom s emociona davant dels fenòmens de la natura, ni tothom sap fer preguntes interessants. Quan al final d una sortida demanava als meus alumnes que fessin les preguntes que volguessin alguna cosa que els hagués intrigat-, molts d ells no sabien parlar de res que haguessin vist que no fos allò que jo els havia fet observar prèviament. En canvi, a uns altres, pocs, se'ls acudien desenes de preguntes. A l escola, a totes les edats i a tots els alumnes els hem d ensenyar a preguntar-se (que no es ben bé el mateix que preguntar al mestre). Per això és important deixar temps per contemplar, per parlar-se a ells mateixos en silenci i, després, per compartir sensacions, interrogants, idees i dubtes. Les situacions a observar no són només les relacionades amb fenòmens naturals bonics, com és una posta de sol. També la tecnologia és una font de preguntes: Per què no cauen els ponts o edificis molts alts? Com funcionen les màquines que muneixen les vaques, o l excavadora que pot arrencar una gran quantitat de sòl en pocs instants? I les situacions conflictives o no desitjades: Es regenera un bosc després d un incendi? Com és que agafem la grip? Fixem-nos que totes aquestes preguntes són complexes i engloben moltes subpreguntes. Per intentar donar una resposta cal anar construint també idees complexes, que és el que són els models i teories de la ciència. b) Aprendre a mirar el món amb ulls nous Les explicacions que la ciència dóna dels fenòmens generalment comporten aprendre a mirar-los des de punts de vista que desafien el pensament comú. Per exemple, allò que ens sorprèn del món és la seva diversitat; ara bé, per poder donar respostes a les

5 preguntes que generem en observar-lo, ens cal aprendre a identificar-ne les regularitats, allò en què s assemblen o tenen en comú fenòmens aparentment ben diversos. Estem tan acostumats a la diversitat que fins i tot no ens sorprèn ni ens crea dificultats el fet que, de vegades, veiem el mateix fenomen de manera diferent. Per exemple, enunes classes d infantil i de primer cicle de primària (CEIP Baloo mestres Mercè Marimón i Conxita Romeu-) els alumnes van observar les ombres al pati i les van dibuixar. Davant de la diversitat de dibuixos (vegeu figura 1), la mestra va demanar si podien trobar algunes regularitats. Les diferències van generar interrogants i desig de tornar al pati per comprovar la resposta: Totes les ombres toquen els peus de les persones, arbres, pals? El sol sempre està situat al mateix lloc en relació amb l objecte i la seva ombra? Totes les ombres són negres? Totes tenen la mateixa forma que l objecte? Totes són més petites que l objecte? L ombra toca els peus? On és el Sol en relació a l ombra? A quin costat està l ombra? L ombra té nas? Figura 1: Tres representacions de les ombres al pati (2n curs de primària) En el procés es va generar una llei (un model): Totes les ombres del Sol d objectes la base dels quals toca el terra del pati: - Són negres. - Estan enganxades als peus de l objecte o persona que fa ombra. - Tenen la mateixa silueta.

6 - Poden ser més grans, més petites, o iguals (i aquest fet por donar lloc a una nova investigació). - L objecte o la persona està entre el Sol (o la font de llum) i l ombra. - Una llei és una generalització d unes regularitats que ens possibilita fer prediccions. A les primeres edats, la llei l enunciem només amb dibuixos i amb paraules. Més endavant podran utilitzar el llenguatge geomètric i fórmules algebraiques. Una fórmula -allò que als alumnes de secundària els costa tant d apreciar- acostuma a ser l expressió d una regularitat, d un model. Els nens i nenes també poden deduir lleis i utilitzar-les per fer prediccions. Per exemple, una nena de 1r curs de l escola Barrufet (mestra Teresa Martí), que havia après sobre les regularitats de les ombres del pati, en una sortida realitzada dos mesos després d aquest aprenentatge va observar un colom que volava i va preguntar a la mestra: Com és que la seva ombra no toca els seus peus? Aquesta pregunta ens mostra dos fets importants: 1. Un model ben après no s oblida i serveix per continuar pensant. 2. La connexió entre els fets i el model explicatiu mai és global (ni a la universitat!). Sempre comporta una manera de mirar-los. El model inicial construït els primers anys de l escolaritat podrà evolucionar al llarg del temps i anar explicant cada vegada més fenòmens: tot tipus d ombres, la visió dels objectes, els colors, les lents... Més endavant, fins i tot connectarà la llum amb els raigs X o el microones. Així, el model anirà abraçant la interpretació de més fenòmens, i els nous fets i idees s aniran integrant i interrelacionant. La manera de mirar-pensar depèn de la pregunta que ens formulem i de la manera com la cultura científica ha organitzat el coneixement al llarg de la història de la Ciència. Aquest coneixement s ha organitzat en disciplines que comporten maneres de mirar. Per exemple, quan observa una roca, una persona geòloga veu fonamentalment la seva història al llarg del temps; un químic, les seves propietats químiques i la relació amb la seva composició i estructura; una arquitecta, les seves propietats mecàniques... Cada ciència ha generat els seus models explicatius. Ara bé, per explicar un fenomen complex, sovint cal aprendre a establir interrelacions entre les diferents maneres de mirar i d explicar, és a dir, cal que les diverses formes culturals dialoguin entre elles. Així, per exemple, per afrontar problemes tan complexos com el de l aigua cal que dialoguin geòlegs, biòlegs, físics, químics, economistes, advocats, geògrafs, enginyers, filòsofs, etc. Cadascun disposa de models per interpretar el problema des d un punt de vista, i tots ells són importants i necessaris per avançar. Al llarg de l escolaritat la societat demana de l escola que ajudi els infants i joves a apropiar-se dels fonaments d aquests models per tal que, una vegada adults, quan s especialitzin, siguin capaços de dialogar, d entendre els diferents punts de vista. Per tant, no és estrany que a l escola parlem de disciplines, ja que des d'elles es promou la construcció de models molt bàsics, tot i que sens dubte també hem d ajudar a aprendre a saber-los interrelacionar en l anàlisi de problemes complexos. Aquest joc, el treballar a l escola al mateix temps des de les disciplines i des del diàleg entre elles, no és fàcil i és un altre dels reptes que tenim els que ensenyem.

7 En el cas del model construït sobre les ombres, els alumnes poden aplicar-lo a fer prediccions sobre com orientar-se al camp, saber més o menys l hora que és, prendre decisions sobre on s estarà més calent a hivern... Però per orientar-nos podem utilitzar altres recursos, saber l hora pot ser part de l anàlisi d un problema de tutoria com si s ha de ser puntual o no a les cites, i l orientació de les cases pot ser una variable per relacionar-les amb el seu preu. En la modelització es posen en joc moltes maneres de mirar diferents. Entre d altres les reproduïdes al quadre 1: diversitat / regularitats canvi / conservació dins / fora macro / micro continuïtat / discretització passat / present / futur (temps) aquí / allà (espai) linealitat / multicausalitat elements (parts) / estructura Quadre 1: Maneres de mirar el món Moltes d aquestes mirades no són específiques de la ciència. Per exemple, el joc del continu i el discontinu és comú a moltes disciplines: - Un conte és una història contínua que podem trencar i representar discontínuament per mitjà de vinyetes. - L arc de Sant Martí és un continu de colors que trenquem en set colors diferents. I nosaltres tenim només una paraula per parlar del blanc mentre que els esquimals en tenen moltes de diferents per expressar els molts blancs en què trenquen el nostre únic blanc. - Un sol color el podem dividir en una escala de tonalitats diferents. - Quan construïm una escala, de fet estem fent discontínua una rampa. - La història de la humanitat és un continu i la dividim en etapes. - La matèria la veiem contínua i la imaginem formada per àtoms, molècules (partícules). - La pell la veiem contínua i de fet és un conjunt de cèl lules. c) Aprendre a imaginar, representar i avaluar Molt sovint no associem la imaginació a l aprenentatge de les ciències. Més aviat animem els alumnes a no inventar i a dir les coses tal com les diu un llibre, perquè considerem que allà estan ben explicades i millor que no obrin camins interpretatius i maneres de parlar diversos. Però els models de la ciència són el resultat d un gran esforç imaginatiu. Un esforç que té, però, unes regles, la més important de les quals és que allò que imaginem ha d estar d acord amb allò que observem. Per això, en les ciències, són tan importants els experiments.

8 Una altra de les regles és que hi hagi més persones que estiguin d acord que hi ha coherència entre imaginació i realitat, entre models i fets. En una determinada època històrica, una idea només es considera com a vàlida quan és compartida per la comunitat científica d aquell moment. I per tal que pugui ser compartida s ha d expressar a través de diversos llenguatges: verbal, gràfic, matemàtic i, també, el gestual. Quan les idees es comuniquen, s'avaluen. Ja en el moment que la persona que les genera les escriu o dibuixa, de fet les està revisant. Escriure i esquematitzar comporta posar en ordre els pensaments i les dades, donar-los coherència. Però és sobretot en congressos i reunions, que tenen com a finalitat compartir i discutir, on les idees s avaluen i es regulen o es descarten. Veiem en diferents exemples com els alumnes també imaginen, comuniquen i avaluenregulen. En el primer, el mestre (Andrés Acher) tenia com a objectiu que els nens i nenes de 2n imaginessin un model de la matèria que expliqués les manipulacions que feien. La primera activitat que els va proposar va ser construir un objecte en forma d ou (la forma concreta no és important) amb diferents materials. Cada grup de la classe utilitzava un tipus de material: metall, aigua, fusta, roca. En construir l objecte ja es van trobar amb les primeres dificultats que van haver de resoldre: el metall era molt difícil de trencar, l aigua no s aguantava en la foma desitjada Per exemple, aquest grup es va inventar posar l aigua dins d un globus per donar-li forma d ou. La següent demanda del mestre va ser: Si tinguéssiu unes ulleres màgiques que us permetessin veure l ou per dins, com us l imagineu?. Al començament els alumnes no sabien massa què havien d imaginar, però el grup roca va ser el primer que va dir que pensava que estava format per moltes parts (de fet pensava en grans de sorra). El mestre va demanar a la resta si també els seus materials tindrien parts. El grup aigua va dir que serien com gotes, el fusta es va imaginar serradures i el metall com parts o capes de metall fines. Alguns dibuixos dels alumnes es mostren a la figura 2. Figura 2: Representacions d una roca, de l aigua i de la fusta per dins

9 La conversa va girar entorn de la quantitat de parts que hi hauria, i el mestre va promoure que la imaginació anés cap a la idea de moltes, moltes parts i molt, molt petites, que no es podrien veure ni amb una lupa. Tot i que evidentment aquests nens i nenes no tenen una visió atòmica de la matèria, sí que es van començar a imaginar-la de forma discontínua. La manipulació següent havia de respondre a l ordre de trencar cada material fent una força. Aquesta vegada el mestre els va fer fixar que, en cada cas, havien d exercir una força diferent. Al demanar-los que imaginessin què havia passat amb les parts, molt ràpidament van deduir que les unions entre les parts en uns casos havien de ser més fortes que a d altres. Així, la unió entre les parts d aigua havia de ser fluixa, perquè la podien trencar fàcilment en parts molt petites, mentre que la unió de les parts del metall havia de ser molt forta perquè era difícil separar-les. En aquest cas, el raonament els va fer pensar en una estructura de parts en capes, de manera que era molt difícil separar la capa inferior (figura 3). Trencar l aigua Unions més i menys fortes Trencar un metall Figura 3: Representacions sobre com es separen les parts de l aigua, mentre que en el cas del metall ho imaginen com a molt difícil Una altra manipulació va consistir a trencar els materials amb foc (escalfant-los). També havien d imaginar què havia passat amb les partícules i és interessant comprovar com alguns alumnes comencen a pensar en termes de conservació (figura 4).

10 Trencar amb foc : conservació de les parts Figura 4: Dues representacions sobre el canvi d estat de l aigua. En una d elles es constata que l alumne tendeix a conservar les partícules dins de la gota d aigua i fora, i a l altre hi ha una relació entre el volum de partícules i de fum. Són dibuixos inicials, sense regular. També es van observar els materials, es van diferenciar entre els homogenis i els heterogenis, i es van imaginar formats per parts iguals o diferents. En aquest treball els nens i les nenes van aprendre: - A nivell macro, que els materials tenen unes propietats que els caracteritzen i diferencien; que, en aplicar una força, uns es trenquen més fàcilment que d altres; que quan s escalfen canvien d estat (però que a alguns se ls ha de transmetre molta energia perquè es produeixi el canvi d estat, i a d altres, menys), i que podem distingir entre els homogenis o heterogenis a ull nu. - - A nivell micro, que els materials els podem imaginar formats per parts molt petites i que n hi ha moltes; que les parts poden ser iguals o diferents; que estan més o menys fortament unides, i que no desapareixen en els canvis (es conserven). - A nivell supra, pensant en un sistema més global, van reconèixer que, perquè els materials canviïn, s han d exercir forces, s ha de transferir energia. - En altres cursos els alumnes també van manipular diferents materials i van generar explicacions dels fenòmens que observaven, en funció d imaginar-los formats per partícules. Per exemple, en una classe de 4t de l escola Coves d en Cimany (mestra Montserrat Vallverdú), en observar que al mesclar aigua i oli aquests materials es distribuïen en dues capes, després de diferents intents explicatius, el grup-classe va consensuar que la millor explicació era Perquè la unió entre les parts d oli ha de ser molt forta i no deixa que les parts d aigua entrin. En aquesta classe també es va treballar com es contaminava l aigua i com alguns sistemes de depuració per filtració es fonamentaven

11 en el fet que les partícules de les substàncies contaminants tenien una grandària més gran que els forats dels filtres. No cal dir que, perquè l alumnat arribi a elaborar una bona explicació, cal tot un treball d autoregulació. Les primeres representacions dels alumnes no són massa adients, però si s estimula que els mateixos alumnes co-regulin les seves produccions, poc a poc les van millorant. Es tracta de promoure que expressin les seves idees, les comparin i critiquin i en consensuïn de noves, tenint en compte que les representacions han d estar d acord amb els fets que observen i han de ser coherents. Aquesta regulació s ha de fonamentar en valors cooperatius, és a dir, en ajudar-nos mutuament a millorar. Per exemple, en una classe de 5è curs de la mateixa escola, Coves d en Cimany (mestra Teresa Pigrau), havien estat fent mescles de substàncies amb aigua i, en dibuixar què havia passat al mesclar sal i aigua, una nena va fer el dibuix que es reprodueix a la figura 5. Els companys quan van donar-li idees sobre com millorar-lo, van expressar opinions del tipus: No pot ser que les parts estiguin per línies perquè no estarien barrejades o L aigua també està en partícules. Figura 5: Dibuix inicial sobre què passa quan la sal es dissol a l'aigua Un altre exemple de treball de modelització, aquesta vegada en relació amb el model d ésser viu, és el que reproduim d una classe de 1er de l escola Coves d en Cimany (mestra Victòria Carbó). Era la classe elefants i treballaven fent un projecte sobre aquest animal. Una de les activitats va consistir a demanar als nens i nenes que esmentessin activitats que els elefants feien. En van sortir més de 50: Mengen, Fan caca, Es mouen, Es barallen, Respiren, Oloren, Dormen, Tenen fred, Tenen fills A partir de la verbaltzació d aquests accions, se ls va demanar que intentessin agrupar-les en tres grans grups, segons fossin accions que tinguessin relació amb les tres grans característiques que comparteixen tots els éssers vius (model d ésser viu): - La nutrició, és a dir, accions que tenen a veure amb el fet que els éssers vius agafen materials de l entorn, els transformen a dins del cos, i n eliminen d altres, materials que els permeten créixer i obtenir energia per viure. - La relació, o accions que tenen a veure amb el fet que els éssers vius capten estímuls del medi i donen respostes. - La reproducció, o accions que condueixen al fet que hi hagi nous éssers vius que provenen d altres (pares/mares) i que s assemblen als seus progenitors. -

12 Després d aquest treball, on havíem parlat d allò que els entra, als animals, i què en surt, cada nen i nena va escollir una o dues coses que entraven i sortien, havien d imaginar què passava dins del cos de l animal i dibuixar-ho. La finalitat era relacionar el fora i el dins. Algunes de les idees que van representar van ser les que es mostren a la figura 6. En menjar o beure, tot passa a la sang Figura 6: Quatre representacions inicials al voltant del joc fora-dins-fora Com es pot comprovar, cada dibuix conté alguna idea interessant, que convé aprofitar per promoure l autoregulació d allò que ha imaginat cada nen o nena. Així un mostra la idea de tub digestiu, amb una entrada i sortida, mentre que un altre que no mostra aquesta idea- fa, en canvi, referència que l aigua passa a la sang, i encara un altre fa arribar els materials a totes les parts de cos, quan el primer només feia referència al cor. També és molt interessant el 1r dibuix, que fa referència que entren sensacions a través del tacte i es transmeten pel cos fins arribar al cervell i el 4t que representa on situa "el pensament i la memòria". Una altre aspecte interessant a revisar és el coneixement de diferents òrgans, com els situen i connecten a d altres, i la importància que donen a alguns d ells, per exemple el cor i el cervell, per sobre d altres. El més habitual és que, a partir de les aportacions de casdascú, sorgeixi una representació molt bona.

13 Si es disposa de llibres de consulta, pot ser interessant que al final del procés comparin les seves produccions amb les dels experts, però mai seria una activitat inicial, ja que el més important és que imaginin i contrastin les idees entre ells i amb els fets observats. Les informacions i les explicacions dels llibres o de la mestra tenen sentit quan són una nova font que l alumne utilitza per contrastar les seves idees amb d altres, però no per omplir el seu cap. En canvi sí que és important ajudar que s'apropiïn d eines potents per pensar què és un ésser viu (veure el model explicitat anteriorment), eines que podran transferir a la interpretació del comportament de qualsevol ésser viu, sigui un mamífer com l elefant, un insecte, una planta, un fong o un bacteri. En la nostra experiència hem comprovat que, ja des de molt petits, els nens i les nenes poden apropiar-se d aquestes eines de pensament. Així, en una classe de P-5 de l escola Coves d en Cimany (mestra Neus Garriga), vàrem fer un treball sobre els pollets, que va incloure covar ous, observar el naixement dels pollets i el seu creixement. Les converses amb el nens, en les quals expressaven com s imaginaven que s anaven desenvolupant els pollets dins de l ou, van ser molt interessants. La mestra els anava preguntant si creien que dins de l ou els pollets menjaven i respiraven, o què feia que l ou comencés a transformar-se en pollet, o com ho sabia, l ou, que havia de néixer un pollet i no un ànec (preguntes relacionades amb la nutrició, la relació i la reproducció). Per exemple, una resposta consensuada a la darrera pregunta va ser que El pare gall posa una informació, la mare també i s ajunten les dues parts i l ou sap què ha de sortir. Pel que fa a la nutrició i a la respiració, va haver-hi acord que si el pollet anava creixent necessitava menjar i respirar i van construir representacions-models sobre com s imaginaven que ho feia al llarg del temps, tot trencant un procés continu en parts, tal com mostra la figura 7.

14 Figura 7: Representacions dels canvis a l'interior de l'ou al llarg dels 21 dies i sobre com s'alimenta i respira el pollet Necessitat de partir de situacions de l entorn per aprendre ciències Des de les ciències, l aprenentatge dels models o eines per pensar no té massa sentit si no es relaciona amb la interpretació de problemàtiques rellevants socialment, que inclouen formes d actuar i valors. Allò que els nens i les nenes aprenen els ha de servir per pensar en relació amb situacions properes, de manera que els possibiliti comprendre el món que els envolta i actuar d una manera fonamentada, conscient i responsable. Per exemple, l estudi d un model sobre la matèria es pot relacionar amb la problemàtica dels residus, de la contaminació de l aigua i l aire, de l ús del paper o dels plàstics, l obtenció de compost, etc. Quan els nens i les nens aprenen que uns materials es trenquen més fàcilment que d altres, ho poden relacionar amb la necessitat de separar aquests darrers per reutilitzar-los o reciclar-los, o que és millor utilitzar paper de cuina que d alumini per embolcallar els esmorzars. Si pensen que les parts dels materials es conserven en els canvis, poden deduir que tirar un material a l aigua o a un abocador no equival a que desaparegui. També poden relacionar les propietats dels materials amb els seus usos i construir objectes amb materials reciclats pensant en aquesta relació. De la mateixa manera, si construeixen un model d ésser viu poden pensar què passa amb els que viuen en un bosc quan hi ha un incendi i de què depèn que aquest es regeneri, aprofundir en les conseqüències del fumar o de no menjar equilibradament o, fins i tot, explicar com és que els elefants van preveure el tsunami d aquest any abans que els humans. També si disposen d un model de funcionament de la Terra poden deduir com pot ser que surti aigua contaminada d una font, quins materials són els més adequats en la construcció de les diferents parts d un edifici i per què o com és que un tsunami pot causar tantes destrosses a llocs tant allunyats. Sovint, quan treballem aspectes d educació ambiental o per a la salut, tendim a transmetre consignes sobre els bons comportaments, quan el més important és aconseguir que els nens i nenes s apropiïn de les raons que els fonamenten i tinguin arguments que els permetin ser autònoms i responsables en la presa de decisions. Per exemple, tots els materials no els podran conèixer a l escola ni podran rebre consignes sobre com actuar en relació amb tots, però els models apresos els han de permetre disposar de criteris per aplicar-los a predir el comportament de materials ben diversos i, fins i tot, de nous que es vagin fabricant. A les classes de ciències hauríem de ser capaços de diferenciar entre l aprenentatge d informacions que es troben fàcilment a Internet o d altres llocs i sovint s obliden ràpidament-, del de models que ens donen eines per entendre les informacions, que es poden aplicar a la comprensió de moltes situacions diferents, que ens permeten fer prediccions i que no s obliden fàcilment perquè s integren bé a l estructura cognitiva de cada infant. Podem afirmar que, en un currículum de ciències, s interrelacionen coneixements provinents de tres nivells:

15 - El del coneixement metadisciplinar, que és comú a diferents disciplines i que es relaciona amb les maneres d aproximar-nos a l observació i a l'anàlisi dels fets (vegeu quadre 1). Aquest coneixement es fonamenta en el desenvolupament d estratègies cognitives que són la base de la construcció de cada tipus de saber. - El dels models, sistemes d idees o entramats de coneixements relacionats amb les teories de cada camp del coneixement. Aquests models són pocs i comuns a tots els nivells escolars però interrelacionen moltes idees i es van fent més complexos al llarg de l escolaritat, alhora que són útils per explicar molts més fets. - El del coneixement de les situacions provinents del context, de problemàtiques transversals o d àmbits d investigació escolar. Aquest coneixement és canviant en funció dels problemes i preguntes que sorgeixen en el context de cada escola o de problemàtiques més globals, però alhora la seva interpretació es fonamenta en models comuns.. Els models de ciència escolar Sabem que els alumnes aporten a l aula les seves pròpies idees i que les organitzen, és a dir, les modelitzen. Tal com hem dit, els diferents models que es van generant en intentar explicar les observacions són representacions provisionals que expliquen només alguns aspectes de la realitat. En fer noves observacions i plantejar-se noves preguntes, poden anar reconeixent com els nous fenòmens es poden explicar amb models similars, encara que sigui a costa d introduir petites variacions en el model inicial. Al mateix temps, els models possibiliten als alumnes fer prediccions i la realització de noves observacions i experiments per comprovar-les. Aquests models que els nens i les nenes van construint són el resultat d ajustaments entre les experiències que tenen sentit per a ells i les representacions provisionals que van proposant per explicar-les. Les diferents representacions les poden expressar utilitzant molts tipus de modes comunicatius: dibuixos, escrits, gestos, expressions orals, models mecànics, maquetes, models simulats per ordinador, etc. En aquest procés d'ajustament és rellevant la funció del mestre en plantejar preguntes que afavoreixin mirar el fenomen des de punts de vista diferents dels del sentit comú, pensar i relacionar escales d observació i pensament, i regular la coherència entre allò que hom observa i imagina. Diem que són models de ciència escolar perquè poden ser no totalment coincidents amb els de la ciència, però tenen sentit per a l alumnat i poden evolucionar al llarg de l escolaritat i, de fet, tota la vida. A l hora d explicar utilitzant un model s acostumen a interrelacionar idees que podem situar a diferents escales d observació. Per explicar per què un material es trenca ens imaginem unions entre parts, o per explicar com obtenim energia dels aliments (respirem) ens hem d imaginar què passa als òrgans i a les cèl lules. Però al mateix temps, que separin unes parts és el resultat de transferir energia des de l exterior del material, o la respiració necessita que en el medi que envolta un animal o una planta hi hagi aliments i oxigen. A mesura que el model es fa més complex, les escales es multipliquen i, per exemple, en l estudi de la matèria no és el mateix l escala nanotecnològica, que l atòmica o la subatòmica. Tal com diuen Pickett et al. (1994) Sovint és possible i útil plantejar una explicació causal com un encaix jeràrquic de processos. Un fenomen a un nivell

16 d organització pot ser explicat per mecanismes d un nivell d organització inferior i per condicionaments que trobem en un nivell més alt. De la mateixa manera Jaume Terrades (2001) escriu que ens podem plantejar el problema dels canvis d escala: per exemple, de quina manera les nostres observacions sobre les fulles (i els models teòrics que desenvolupem a partir d elles) poden utilitzar-se per explicar pautes heterogènies en el temps i en l espai que apareixen en les comunitats, com podem emprar els models desenvolupats per a les comunitats en l explicació de pautes de paisatge, etc.. Per resumir podem dir que els models de ciència escolar (Izquierdo et al., 1999): - Són els que construeixen els alumnes, i els són útils per comprendre fets del seu món i per fer prediccions. - Són coherents amb els models experts però no necessàriament coincidents. - Reuneixen conceptes, experiències, analogies, representacions, valors, que per a l alumnat expliquen. - Integren escales d observació i d anàlisi diverses. - Són abstractes i el més generals possible. - Possibiliten la seva aplicació a la interpretació de fenòmens diversos (la transferència). - Són pocs i poden evolucionar al llarg de l escolaritat (i més enllà). El currículum Ens podem preguntar on queden els programes i quin és el currículum de ciències a aplicar a l escola si treballem des d aquest punt de vista. De fet, tots els temes habituals del currículum queden inclosos en el treball per models. La diferència més important és que, des d aquesta perspectiva, no es tracta tant d introduir-los com a conceptes aïllats, sinó d anar-los connectant amb el model que serveix per explicar els fenòmens objecte d estudi. Per exemple, si estudiem l esquelet dels éssers humans, no es tracta de parlar-ne com si fos un tema aïllat, sinó de reconèixer que l esquelet ens permet relacionar-nos amb l entorn, molt especialment, per donar respostes a estímuls. I si parlem sobre com es cura un os trencat, caldrà que pensem que deu ser perquè a la part trencada creix l os i que, per tant, les cèl lules s hauran de reproduir, que perquè es reprodueixin s hauran de nodrir i caldrà que els arribin nutrients a través de la sang, i que perquè tot el procés es posi en marxa, hauran d arribar estímuls al cervell i d ell a les parts que s han de reproduir a través de nervis. Per tant, per explicar haurà d utilitzar el model d ésser viu. O si ens preguntem com classificar la diversitat d éssers vius que hi ha al planeta, podem reconèixer regularitats que tenen a veure amb la manera com realitzen les funcions i, així, generar criteris per classificar-los. Per exemple, les plantes es diferencien del animals en el fet que fabriquen el seu propi aliment; els animals carnívors dels herbívors, en el que mengen, etc. I també podem deduir que un llevat és un ésser viu perquè podem observar que respira i que es reprodueix. De la mateixa manera, el model sobre la matèria ens serveix per interpretar canvis a l aigua, a l aire, als metalls o a qualsevol material. I si pensem en el model força, podrem

17 explicar fenòmens tan diferents com perquè cauen els objectes cap a la superfície de la Terra, el moviment d un gronxador, l acció del vent sobre una vela d un vaixell o un molí de vent, o per què anem endavant quan un cotxe frena. I si tenim eines per pensar amb el model Terra podrem entendre com és possible que surti aigua d una font o com s originen els terratrèmols. Podríem afirmar, per tant, que a l escola infantil i primària hauríem de treballar en funció d aquests quatre models: - Un model de matèria, per explicar les propietats de diferents materials d ús quotidià, les diferències entre ells segons siguin homogenis o heterogenis, els canvis al mesclar-los amb aigua o a l escalfar-los, els cicles (d on venen i on van a parar). Els nens i les nenes poden imaginar que qualsevol material està format per moltes parts o partícules, que aquestes són molt petites (no es poden veure ni amb un microscopi), que la unió entre elles pot ser més o menys forta, que si el material és heterogeni vol dir que les partícules són diferents, que poden estar ordenades o desordenades, que en els canvis físics es conserven, que en augmentar la temperatura augmenta la velocitat amb què es mouen. - Un model d ésser viu, per explicar la vida -què fan els organismes, la seva estructura i diversitat, el cicle de vida-, a partir de construir el concepte de nutrició com a intercanvi de matèria i energia amb el medi; de relació, com a capacitat de captar estímuls i donar respostes; i de reproducció com a generació de nous individus a partir de progenitors als quals s assemblen. En aquest model és important no estudiar l organisme aïllat, sinó formant part d un medi amb el qual interacciona. - Un model del planeta Terra i de l Univers, per explicar com interaccionen els seus components, quina és la seva estructura, com canvien i evolucionen en el temps. - Un model per explicar regularitats en els sistemes físics, ja siguin mecànics, òptics o elèctrics, a partir d identificar els components, la seva estructura, les forces que hi intervenen i la seva relació amb els canvis a que donen lloc, les fonts d energia i com es transfereix aquesta. Com ja hem comentat, la construcció d aquests models requereix el desenvolupament d habilitats com: - Observar, mesurar, identificar regularitats, classificar, ordenar, jerarquitzar, comparar, descriure... (Què fem? Què passa?). - Experimentar, dissenyar experiments, plantejar hipòtesis, identificar i controlar variables, recollir, organitzar i transformar dades, identificar evidències (proves), deduir, explicar, justificar... (Com passa? Per què passa?). - Plantejar problemes i bones preguntes, identificar lògiques o causes d errors en la mesura, interpretar críticament informacions i dades, avaluar, argumentar... (Les dades són bones? És coherent la interpretació?). Tot amb la finalitat d educar en relació amb les temàtiques transversals, per tal que els nois i les noies siguin capaços d actuar de forma autònoma, conscient i responsable, sense necessitat que els donin consignes, en relació amb problemàtiques del seu entorn.

18 En resum, tal com manifesten els autors del projecte d avaluació PISA, l ensenyament de les ciències ha d orientar-se al desenvolupament de la capacitat dels escolars per utilitzar el coneixement científic [els models] per identificar preguntes i obtenir conclusions a partir de proves, amb la finalitat de comprendre i ajudar a prendre decisions sobre el món natural i els canvis que l activitat humana hi produeix. Aquesta visió es relaciona amb l orientació que es dóna actualment a la majoria dels currículums, més centrats en el desenvolupament de competències que no pas en la transmissió de coneixements. Una competència s entén com la Capacitat d actuar eficaçment en situacions diverses, complexes i imprevisibles. Es fonamenta en coneixements, però també en valors, (...) (Eurydice, 2002), és a dir, es relaciona amb el fet d'actuar (no a repetir coneixements), en situacions complexes (no té sentit que treballem situacions o problemes simples o estereotipats), imprevisibles (per tant, que els infants siguin capaços de transferir el coneixement après a d altres situacions no treballades a l aula, i que tinguin en compte els valors associats (temàtiques transversals). En aquest sentit, un punt bàsic a canviar en la nostra metodologia de treball són les preguntes que formulem per avaluar els resultats d un procés d aprenentatge. És a través d elles que els nens i les nenes perceben, des de molt petits, què és allò important a aprendre. Si només plantegem preguntes que comporten anomenar objectes o les seves parts, o explicar les mateixes situacions o fenòmens que s han treballat a classe, comprovaran que només cal recordar i que no és necessari esforçar-se a aprendre a utilitzar eines per pensar com són i com funcionen els models de la ciència. Per exemple, si hem après a pensar sobre els materials i que en els canvis es conserven, pot ser interessant plantejar al final de l estudi del tema o projecte una pregunta sobre un material que no s hagi treballat del tipus: L Anna i el Marc no es posen d acord: L Anna diu que l oli es pot llençar per l aigüera (o posar molt detergent a la rentadora) sense cap problema mentre que en Marc diu que no s ha de fer. Amb tot el que has après sobre els materials, quines raons donaries per convèncer l Anna o el Marc del seu error. Només quan els infants (i els joves i adults) reconeixen que són capaços de donar raons fonamentades, utilitzant les eines per pensar que han après, generen la motivació necessària per continuar aprenent. És responsabilitat dels mestres d acompanyar-los de la manera més efectiva possible, en els seus primers passos de construcció d aquestes eines, per tal que el seu interès per la ciència no sigui el resultat de satisfer una curiositat puntual, sinó d experimentar el plaer que suposa ser capaç d explicar per un mateix. Per acabar Hem parlat de la ciència i del seu llenguatge. Tanmateix, els científics també expressen els seus sentiments i idees utilitzant llenguatges diferents. En aquest apartat final reproduïm una pintura i una poesia, realitzades per químics que alhora són pintors o poetes, que comuniquen visions sobre models de la matèria. La pintura següent expressa com hi ha una gran diversitat de maneres d imaginar i de representar models de la matèria, inclós el llenguatge matemàtic.

19 I la poesia següent resumeix molt bé les idees que he intentat posar de relleu en aquest escrit: la importància de la manera de mirar i de preguntar-se sobre el món, per tal de descobrir el plaer de veure l amb els ulls de la ciència. De rerum natura Quan un científic mira una pedra no veu tan sols un objecte contundent, hi veu un entremat de molècules, l estructura tridimensional dels silicats, l acumulació ofegada de foraminífers. Quan mira un arbre coneix el perquè dels seus colors, la distribució espacial dels àtoms de la clorofil.la, les cadenes de carbonis asimètrics que li han donat la vida. Quan era infant i es demanava el perquè de la duresa de les roques, el canvi del vi en vinagre,

20 perquè la sobrassada es torna blanca, no sospitava la bellesa dels símbols, el bell alenar del coneixement i que la mirada seria un acte de creació. De la natura de les coses, cal extreure el plaer de viure. Àngel Terrón És el nostre repte com a mestres ajudar els nens i les nenes a experimentar aquest plaer, un repte al qual podrem donar resposta si ens anem formant per innovar i si, col.lectivament, generem nous coneixements per desenvolupar la nostra professió. Referències IZQUIERDO, M., ESPINET, M., GARCIA, M. P., PUJOL, R.M., SANMARTI, N. (1999). "Caracterización y fundamentación de la Ciencia Escolar". Enseñanza de las Ciencias, Número extra, LEMKE, J.L. (1997). Aprender a hablar ciencia. Lenguaje, aprendizaje y valores. Barcelona: Paidós. PICKETT, S.T., KOLASA, J., JONES, C.G. (1994). Ecological understanding. San Diego: Academic Press. TERRADES, J. (2001). Ecología de la vegetación. Barcelona: Ed. Omega. Bibliografia recomanada ARCÀ, M., GUIDONI, P., MAZZONI, P. (1990). Enseñar Ciencia. Barcelona: Paidos/Rosa Sensat. És un llibre ja clàssic que planteja moltes de les idees que s introdueixen en aquest escrit. Recomanem especialment el primer capítol, que planteja la seva visió d ensenyar ciències, i els que exemplifiquen l estudi de la cadira i de les forces. De la Maria Arcà recamanem també els articles que ha anat publicant la revista Perspectiva Escolar entorn de l ensenyament de les ciències. Vegeu números: 233, 234, 235, 237, 241, 244, 255, 261, 270. BONIL, J.; Investigación en la Escuela, Aquest article aprofundeix en una visió de la interdisciplinarietat com a diàleg entre disciplines que creen una nova perspectiva en el debat sobre aquesta problemàtica, tan important en la revisió del curríclum que s aplica a l escola. OECD (2001). La medida de los conocimientos y destrezas de los alumnos. La evaluación de la lectura, las matemáticas y las ciencias en el Proyecto PISA Madrid: INCE Val la pena llegir-se la proposta del projecte PISA sobre quin coneixement ensenyar a les classes de ciències (interrelacionat amb els de llenguatge i de matemàtiques), i els exemples que dóna per avaluar.

21 PUJOL, R.M. (2003). Didáctica de las ciencias en la educación primaria. Madrid: Ed. Síntesis. És un llibre molt actual que planteja reflexions i propostes sobre l ensenyament de les ciències a l etapa de primària en la línia d aquest escrit, al mateix temps que dóna experiències aplicades a aules de diferents escoles. Tots els mestres l haurien de llegir. SANMARTI, N. (coordra.) (2003). Aprendre Ciències tot aprenent a escriure Ciència. Barcelona: Ed. 62. Tot i que és un llibre que recull experiències aplicades a la secundària, pot interessar als mestres d altres etapes per aprofundir en les interrelacions entre l aprenentatge del llenguatge i de la ciència. La majoria d exemples també són aplicables a l escola primària i recomanaríem especialment el segon capítol: Plantejar bones preguntes: el punt de partida per mirar, veure i explicar amb sentit (autora M. Roca). SANMARTI, N. (2001). "Un repte: millorar l ensenyament de les ciències". Guix, 275, Un article per a qui estigui interessat a llegir quelcom curt sobre el tema. VV.AA. (2005). "Ciències experimentals: Propostes didàctiques". Perspectiva Escolar, 292, En aquest núm. de la revista, es recullen idees i experiències de treball a l aula entorn la modelització. Adreces electròniques amb idees i recursos CDECT Hi trobareu experiències d escoles que treballen en la mateixa línia que la d aquest article. També al núm. 292 (febrer 2005) de Perspectiva Escolar. La main a la pâte : Hi ha recollits molts recursos per ensenyar ciències, alguns dels quals es poden adaptar a un ensenyament per modelització. Altres referents bibliogràfics per a qui vulgui aprofundir: BUCKLEY, B.C. (2000) Interactive multimedia and model-based learning in biology. International Journal of Science Education, 22 (9) DUSCHL, R. (1997). Renovar la enseñanza de las ciencias. Madrid. Ed. Narcea. DUSCHL, R.A., ERDURAN, S. (1996). Modelling the growth of scientific knowledge. En: Weldorf, Osborne y Scott, Research in Science Education in Europe. London: Falmer Press. FREDERIKSEN, J.R., WHITE, B.Y., GUTWILL, J. (1999). Dynamic mental models in learning science: The importance of constructing derivational linkages among models. Journal of Research in Science Teaching, 36(7), GIERE, R. (1999). Un nuevo marco para enseñar el razonamiento científico. Enseñanza de las ciencias, Número Extra,