TENDENCIAS EN LA DIDÁCTICA DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS

 

Las ciencias y la tecnología entrañan hoy especial importancia en la educación escolar, la formación profesional, el desarrollo económico, social y cultural de todos los países del mundo. Siendo que el objetivo de las ciencias la explicación de los fenómenos del universo, la enseñanza de las ciencias a nivel escolar debe estar permanentemente basada en actividades concretas o experimentos, las cuales pueden realizarse en cualquier lugar de la escuela, el hogar y la comunidad usando los medios y materiales que en todo sitio están al alcance de profesores y estudiantes.

En la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias influyen factores relacionados con el desarrollo cognitivo de los estudiantes, sus conocimientos previos, los climas institucionales saludables y las reflexiones frecuentes sobre los avances y las dificultades.

Para los estudiantes no resulta fácil la abstracción, la comprensión de modelos, la emisión de conjeturas, el diseño de experimentos para comprobarlas, la cuantificación, la interpretación de situaciones que no respondan a una causalidad simple, la transferencia de lo aprendido a la vida real, así como la capacidad de afrontar los problemas de forma sistemática, extraer conclusiones y tomar decisiones fundamentadas.

 

RECOMENDACIONES GENERALES

Las recomendaciones generales para enseñar ciencias en la escuela son:

1.  Prestar especial atención a las concepciones alternativas de los estudiantes y a sus formas de afrontar los problemas de la vida diaria y la transferencia de lo aprendido.

2.  Presentar situaciones problemáticas abiertas de interés para los estudiantes, que generen conjeturas y la búsqueda de soluciones a problemas de relevancia sociales.

3.  Destacar la importancia de la búsqueda de información, su organización, elaboración de explicaciones, demostrar su pertinencia, plantear conclusiones y difundirlas.

4.  Tomar en cuenta las actitudes de curiosidad, paciencia, flexibilidad, rigurosidad y sensibilidad hacia las necesidades humanas y el cuidado de la naturaleza.

5.  Reconocer que la ciencia ha colaborado a que la humanidad avance, pero que también origina problemas ante los cuales conviene adoptar una postura crítica.

6.  Elegir situaciones problemáticas que respondan a necesidades sociales que impliquen valores a debatir y que tengan interés para la vida personal y comunitaria.

7.  Proponer actividades de aprendizaje diversas que hagan necesario tomar contacto con la realidad social, las instituciones, personas de diferentes profesiones, sexos, clases sociales e intereses para ir conformando alternativas a los problemas.

8.  Difundir las conclusiones obtenidas en la escuela, a los padres y personas interesadas, realizando propuestas o solicitando colaboraciones a colectivos e instituciones.

9.  Favorecer el trabajo cooperativo, a fin de hacer más efectiva la acción didáctica en la zona de desarrollo próxima.

10.   Fomentar los procesos metacognitivos para provocar en los estudiantes continuas reflexiones sobre su forma de abordar las tareas, la evolución de sus concepciones alternativas y las decisiones que toman.

 

EDUCACIÓN INICIAL Y PRIMARIA

El niño se centra principalmente en contenidos físicos concretos, macroscópicos, observables y en particular en el resultado de su acción. A medida que se va haciendo mayor, se rompe el equilibrio entre los aspectos físico y lógico-matemático y este último se va separando cada vez más del contenido físico.

En el trabajo formativo integral que los profesores de educación inicial y primaria desarrollan, las denominadas actividades de conocimiento físico tienen un rol destacado por estar asociadas a objetos macroscópicos, a las acciones del niño sobre los objetos y a la observación, descripción, explicación y comunicación de los cambios producidos en los objetos de estudio. Acción tiene dos significados: acciones manipulativas sobre objetos o acción sobre un objeto sin tocarlo siquiera.

Los métodos tradicionales de enseñanza de ciencias, se basan en el supuesto empirista de que el niño aprende exclusivamente mediante los cinco sentidos y mediante el lenguaje en cuanto que se le explican las cosas (aprendizaje memorístico). El conocimiento en sentido amplio no es una colección de datos específicos, sino una red organizada de ideas. El constructivismo afirma que todo niño construye su conocimiento físico y lógico-matemático por medio de sus propias acciones sobre los objetos.

Las actividades de conocimiento físico contribuyen a la estructuración que hace el niño del espacio y el tiempo. Sus principales características son:

· Se emplean para hacer que los niños sean capaces de construir una base para la física, la química y la biología, y también para estimularlos a construir una armazón lógica y espacio-temporal que los ayudará a estructurar otros muchos contenidos.

· Al contrario de la “educación científica”, en las actividades de conocimiento físico a los niños no se le muestran las cosas, no se les dice lo que han de hacer, ni se les explican las cosas con una retahíla de palabras.

· En cualquier acto de adaptación, y en las actividades de conocimiento físico también, hay dos aspectos: la comprensión de la situación y la invención de una solución basada en esa comprensión.

 

Objetivos en las actividades de conocimiento físico

1. Objetivos socioemocionales

·  Que el niño se haga cada vez más autónomo dentro de un contexto de relaciones generalmente no coercitivas con los adultos.

·  Que el niño respete los sentimientos y derechos de los demás y empiece a cooperar mediante el descentramiento y la coordinación de diferentes puntos de vista.

·  Que el niño sea despierto y curioso y emplee la iniciativa al perseguir aquello que despierta su curiosidad, tenga confianza en la capacidad para descifrar las cosas por sí mismo y diga lo que piensa con convicción.

2. Objetivos cognitivos

·  Que el niño sugiera una multitud de ideas, problemas y preguntas.

·  Que el niño ponga a los objetos y acontecimientos en relación y se fije en las similitudes y diferencias.

Si se alcanzan verdaderamente los objetivos socioemocionales, las posibilidades del desarrollo cognitivo quedan maximizadas. El interés de los niños en aprender se ve adversamente afectado por sentimientos tales como la inseguridad, la frustración, la ira y el miedo.

 

Características de las actividades de conocimiento físico y elección de las mismas

1.  Las actividades seleccionadas para trabajar con los niños deben permitir que éstos actúen sobre objetos para luego observar las reacciones o transformaciones de estos objetos como consecuencia de la acción.

2.  El enfoque del conocimiento físico se centra en torno a la acción del niño sobre los objetos y la construcción del conocimiento desde dentro de ellos mismos.

3.  En el enfoque del conocimiento físico los niños se ocupan de los problemas y experiencias que se les ocurren a partir de un tópico generador planteado por el profesor.

4.  Los tipos de actividades de conocimiento físico y sus criterios de selección:

Tipo A: Actividades que implican el movimiento de objetos. El papel de la acción del niño es primario y el de la observación es secundario.

• El niño ha de poder producir el movimiento por su propia acción y poder variarla.
• La reacción del objeto ha de ser inmediata y observable.

Tipo B: Actividades que implican cambios en los objetos. El papel de la observación es primario y el de la acción del niño es secundario.

• Los cambios en los objetos deben ser muy explícitos.
• Los objetos deben ser aquellos sobre los cuales pudiesen actuar personas de culturas primitivas.

 

Fases de la enseñanza

Las fases de la enseñanza que proceden de los objetivos mencionados son:

Fase 1: ¿Cómo planifico una actividad de conocimiento físico?

Se debe tener presente cuatro modos o niveles de actuar sobre los objetos, cada uno de los cuales sugiere un tipo de actividad de conocimiento físico.

1.  Actuar sobre los objetos y ver cómo reaccionan éstos. ¿Qué puedes hacer con esto?  Piensa en algo interesante que puedes hacer con esto.

2.  Actuar sobre los objetos para producir un efecto deseado. ¿Puedes hacer X?

3.  Ser conciente de cómo se ha logrado el efecto deseado. ¿Cómo lo hiciste?  ¿Cómo le contarías a otra persona cómo se hace?

4.  Explicar las causas. ¿Por qué ocurrió así?

Las actividades mejores para los niños pequeños implican los dos primeros de los anteriores tipos de acciones.

Fase 2: ¿Cómo introduzco la actividad?

Introducir la actividad de manera que se maximice la iniciativa de los niños.

1.  Utilizar un material por el que se sentirán atraídos los niños de un modo natural.

2.  Presentar el material y decir: ¿qué se les ocurre hacer con estas cosas? Esta clase de comienzo es especialmente apropiado cuando los materiales no son familiares para los niños.

3.  Presentar el material y decir: ¿puedes......?

Fomentar el juego en paralelo de tal modo que la cooperación resulte posible, pero no necesaria.

Fase 3: ¿Cómo interacciono con los niños durante la actividad?

Descubrir lo que está pensando el niño y responder en los términos de éste.

Los niños de Inicial, en general, están más interesado en la acción que en las palabras a diferencia de los estudiantes de Primaria; muy a menudo el maestro puede ser más eficaz haciendo algo que hablando. Por ejemplo, ayudar al niño con problemas prácticos para facilitar la experimentación y la observación y ofrecer materiales para facilitar la comparación.

Cuando el niño toma la iniciativa, es importante seguir su pensamiento y no interrumpirle. No obstante, es igualmente importante que el maestro esté preparado para sugerir nuevas ideas y posibilidades cuando flaquea la iniciativa del niño.

Animar a los niños a que interaccionen con otros niños.

Se estimula la interacción entre los niños haciéndoles preguntas como: ¿Qué pasará si .....?  ¿Puedes ......?  ¿Cómo hiciste eso? ¿Por qué?  Es importante recordar que el objetivo es fomentar una actitud experimental en una comunidad de niños y alentar el intercambio de ideas y observaciones.

Integrar los aspectos del desarrollo de los niños en las actividades de conocimiento físico.

Continuamente se presentan situaciones en las que deben intervenir el desarrollo moral y lingüístico de los niños, el conocimiento social, la simbolización, la ordenación y comparación de los objetos, el recuerdo y la previsión de sus reacciones construyendo así la armazón lógica y espacio-temporal.

Fase 4: ¿Qué hacer después de una actividad?

Es importante que los niños reflexionen sobre qué hicieron, qué observaron, en qué se fijaron otros niños y cómo se sintieron, y no que intenten dar la respuesta “correcta” que quiere oír un adulto. Algunas preguntas ayudan como: ¿qué pasó cuando.......? ¿qué tuviste que hacer para conseguir que ......? ¿qué pasó cuando ......? ¿qué quieres probar la próxima vez?

 

EDUCACIÓN SECUNDARIA: EXPERIMENTOS Y MODELOS EXPLICATIVOS

El cómo enseñar ciencias a los estudiantes de Secundaria debe tener en cuenta las siguientes propuestas:

— Organizar el trabajo con la meta de dar respuestas a problemas abiertos, de gran componente cualitativo, que tengan implicaciones sociales y técnicas, que estén presentes en su medio y que puedan contemplarse desde varias ópticas. A través de la búsqueda de soluciones, deben obtener conocimientos funcionales que sirvan para su vida y supongan una base para generar nuevos aprendizajes

— Propiciar en la resolución de los problemas, progresivas reorganizaciones conceptuales; adquisición de estrategias mentales que supongan avances; que aumenten su equilibrio personal y que faciliten las relaciones interpersonales y la inserción social.

— Proponer actividades variadas que se ubiquen en diversos contextos próximos al alumno, con dificultades graduadas que exijan tareas mentales diferentes en agrupamientos diversos, que precisen el uso de los recursos del medio, que permitan el aprendizaje de conceptos, de procedimientos motrices y cognitivos y de actitudes, y que sirvan para la toma de decisiones en su vida cotidiana.

— Tener siempre presente la gran incidencia de lo afectivo en lo cognitivo y dedicar especial atención a potenciar la autoestima y el autoconcepto de los estudiantes.

Con todo este bagaje afrontamos una posible secuencia de aprendizaje en el aula, que tiene en cuenta los siguientes aspectos:

1. Motivación sobre el tema y presentación de los problemas que pueden abordarse. Es el momento de ilusionar a los alumnos con el interés por lo que van a aprender.

2. Presentación del problema concreto que el alumno va a abordar, promoviendo su comprensión y delimitación.

3. Expresión de explicaciones previas al problema o generación de las primeras hipótesis. Algunos buscarán grandes causas y emitirán explicaciones providencialistas, mágicas, fatalistas; otros expresarán unas primeras conclusiones.

4. Búsqueda de estrategias y selección de las más adecuadas y posibles para encontrar respuestas al problema. Los alumnos, mediante un trabajo en grupos, deben tener claro desde qué perspectiva se va a buscar la información y cuáles son las fuentes que están a su alcance.

5. Comparación de las aportaciones científicas con las concepciones previas (preconceptos) expresadas, las estrategias de pensamiento cotidianas usadas y las actitudes observadas.

6. Aplicación de lo aprendido a otras situaciones, realidades y variados contextos o refuerzo de lo aprendido a través de problemas prácticos donde haya que utilizarlos.

7. Estructuración de los aprendizajes y realización de síntesis. Se puede proponer a los grupos que preparen una charla para otros alumnos menores o para sus padres.

8. La reflexión sobre lo aprendido y la concepción de nuevos problemas. A partir de lo aprendido es importante que los alumnos planteen nuevos interrogantes que han surgido y no se han resuelto.

Es un momento muy adecuado para reflexionar sobre el carácter abierto de la ciencia, que se construye a partir de los problemas que se van generando en un proceso continuo.

 

RECURSOS CIENCIAS

STEAM

El nombre del método didáctico STEAM proviene del acrónimo de los términos en inglés Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics (Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Arte y Matemáticas). Los cambios que son un hecho, la IR 4.0 (Industrial Revolution 4.0), AI (Artificial Intelligence) y el IoT (Internet of Things) han impulsado este método.

La aplicación del concepto “Educación STEAM” en las escuelas ha demostrado logros que tienen las siguientes características:

a.    Aprendizaje de Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Arte y Matemáticas de manera integrada multidisciplinar y no como áreas de conocimiento compartimentadas.

b.   Ejecución de proyectos con un enfoque de ingeniería en cuanto al desarrollo de conocimientos teóricos para su posterior aplicación práctica, dirigidos siempre a la resolución de problemas.

c.    La realización de proyectos STEAM aumenta el interés de los estudiantes en Ciencias, Tecnología, Ingeniería, Arte y Matemáticas.

d.   Involucra a los estudiantes en la solución de problemas reales y locales, trabajan en equipo y construyen soluciones reales y tangibles.

e.    El factor Arte ha sido un factor crucial de creatividad, elemento esencial para buscar una solución creativa a los problemas no tan centrado en lo cuantitativo o positivista; en efecto, el diseño o la mirada artística proporciona una mirada complementaria al mundo científico.

 

KHAN ACADEMY

Khan Academy es una plataforma web para poner en práctica el método de clase invertida (Flipping Class) usando una gran colección de microlecciones que sirven de tutoriales. El objetivo es proporcionar una educación gratuita de clase mundial para cualquier persona en cualquier lugar del mundo como recurso de aprendizaje personalizado para todas las edades en las áreas de Matemáticas, Biología, Física, Química, Historia, Computación y otros.

 

MOOCs

MOOC es el acrónimo en inglés de Massive Online Open Courses (cursos online masivos y abiertos). Los cursos MOOC constituyen una herramienta poderosa para que profesores y estudiantes de la alta secundaria adquieran nuevos conocimientos para usar en el aula.

Las excusas son muchas, sin embargo, estos cursos han resuelto algunas de ellas: “No tengo tiempo”, los MOOC son generalmente cortos y se acomodan a cualquier horario. “No tengo dinero”, los MOOC son gratuitos, algunos exigen pago por certificación, pero el contenido es de libre acceso. “No soy bueno con la tecnología”, las plataformas están diseñadas para usuarios básicos y son muy intuitivas.

 

RECURSOS PARA ENSEÑAR CIENCIAS

Infantil (de 0 a 6 años)

Pelayo y su pandilla: Animales y plantas: Trabajar los animales y plantas de la mano de simpáticos personajes.

El bosque: Escuchar los sonidos característicos de plantas y animales.

Planeta te quiero verde: ¿De qué manera podemos proteger el medio ambiente?

Mundi: El Planeta Tierra: Grandes océanos, montañas, bosques, desiertos y animales.

Primaria (de 6 a 12 años)

Minuto de Física: Práctica y divertida manera de entender principios físicos elementales.

La Tierra: ¿Por qué aquí es invierno y al mismo tiempo es verano en otro sitio?

Las cadenas alimentarias: Averigua cómo el sol afecta a animales y plantas.

Supersaber: la digestión: ¿Te imaginas cómo nuestro cuerpo digiere la comida?

Huracanes: Accede a la galería de vídeos de National Geographic.

Secundaria (de 12 a 16 años)

Spongelab: Herramientas prácticas para motivar a los alumnos en el aprendizaje de la ciencia.

Detectar un seísmo: Simulaciones de sismos y medidas por sismógrafos.

Descubre los vegetales: Reconocer los distintos tipos de vegetales según sus características.

Todo por saber: Actividades para adquirir las competencias en biología, química o física.

i-Terra: Impacto de la actividad humana sobre la superficie terrestre.