¿Por qué no intentar una aproximación científica a la educación científica?

El propósito de la educación científica no es simplemente entrenar a una pequeña fracción de la población para que se conviertan en la siguiente generación de científicos. Necesitamos una población ilustrada científicamente para abordar retos globales a los que se enfrenta la humanidad y que sólo la ciencia puede explicar y posiblemente paliar, tales como el calentamiento global, así como para tomar decisiones inteligentes e informadas mediante la comprensión científica, sobre temas como la modificación genética.

Además, la economía moderna está en gran parte basada en la ciencia y la tecnología, y para que mejore la economía y los individuos que están dentro de ella tengan éxito, necesitamos ciudadanos ilustrados técnicamente con habilidades para resolver problemas complejos.

Para abreviar, necesitamos hacer que la educación científica sea efectiva y relevante para una fracción grande y necesariamente diversa de la población.

¿Qué quiero decir con una educación efectiva en ciencia? Creo que una educación científica exitosa transforma cómo piensan los estudiantes, de tal forma que podemos comprender y usar la ciencia de la misma forma que los científicos. ¿Pero es este tipo de transformación verdaderamente posible para una gran parte de la población?

La hipótesis que tanto yo como otros hemos adelantado es que es posible, pero sólo si hacemos una aproximación a la enseñanza de la ciencia como ciencia. Esto significa aplicar a la enseñanza científica las prácticas que son componentes esenciales de la investigación científica y que explican por qué la ciencia ha progresado a un ritmo tan notable en el mundo moderno.

Los más importantes de estos componentes son:

  • Ejercicios y conclusiones basados en los datos objetivos en lugar de – como es frecuentemente el caso en la educación — la anécdota o la tradición. Esto incluye el uso de resultados de investigaciones anteriores, tales como trabajos sobre cómo aprende la gente.
  • Diseminar los resultados de una forma académica y copiar y construir sobre lo que funciona. Demasiado a menudo en la educación, particularmente en el nivel post-secundario, todo se reinventa, a menudo de una forma con muchos fallos, cada vez que un profesor distinto ofrece un curso. (Llamo a este problema el de “reinventar la rueda cuadrada”.)
  • Un uso intensivo de la tecnología moderna. De la misma forma que buscamos maneras de usar la tecnología en la investigación científica avanzada, tenemos que hacer lo mismo en la educación.

Estos tres componentes esenciales de toda investigación científica experimental (y, no por casualidad, del arte de la enseñanza y aprendizaje) pueden ser igualmente valiosas en la educación científica. Aplicadas a la enseñanza de la ciencia, tienen la capacidad de mejorar drásticamente tanto la efectividad como la eficiencia del sistema educativo.

El misterio del aprendizaje

Cuando di mis primeras clases como profesor asistente, solía usar la aproximación que es común cuando se le pide a alguien que enseñe algo. Primero pensé profundamente sobre el tema y lo dejé claro en mi mente. Entonces se lo expliqué a mis estudiantes de tal forma que lo comprendiesen con la misma claridad que yo. Al menos esa era la teoría.

Pero soy un devoto creyente del método experimental, por lo que siempre mido los resultados. Y cada vez que hacía un sirio intento por determinar lo que mis estudiantes estaban aprendiendo, quedaba claro que esta aproximación simplemente no funcionaba. Un estudiante ocasional aquí o allí podría comprender mis explicaciones maravillosamente claras e inteligentes, pero la enorme mayoría de estudiantes no se quedaban con nada en absoluto.

Durante muchos años, este fallo de los estudiantes al aprender de mis explicaciones permanecía como un frustrante misterio, al igual que creo que sucede con muchos diligentes miembros del profesorado. Lo que finalmente me llevó a comprender fue que me estaba encontrando un misterio incluso mayor en mis estudiantes graduados.

He llevado a cabo una extenso programa de investigación en física atómica a lo largo de muchos años que ha implicado a muchos estudiantes graduados, en cuyo desarrollo profesional he invertido mucho tiempo e ideas. Y con el paso de los años me he dado cuenta de un patrón consistente: Los nuevos estudiantes graduados pueden llegar a mi laboratorio tras 17 años de extraordinario éxito en las clases, pero cuando se les ofrece proyectos de investigación en los que trabajar, no tienen ni idea de cómo proceder. O peor aún — a menudo parece que ni siquiera han entendido realmente qué era la física.

Pero entonces sucede algo sorprendente: Apenas tras unos años de trabajo en mi laboratorio de investigación, interactuando conmigo y con otros estudiantes, se transforman. De pronto me di cuenta de que ahora eran expertos en físicos, auténticos colegas. Si esto hubiese sucedido una o dos veces simplemente podría parecer una rareza, pero me he dado cuenta de que es un patrón consistente. Por lo que decidí calcularlo.

Una hipótesis que se me ocurrió, dado que hay muchos otros asesores de investigación que han observado transformaciones similares, es que el cerebro humano tiene que pasar por 17 años de etapa “gusano” antes de transformarse de pronto en una “mariposa”.

Pero no estaba satisfecho con la explicación, por lo que abordé el problema como un problema científico. Empecé estudiando la investigación sobre cómo aprende la gente, particularmente cómo aprender ciencia, para ver si podía proporcionar una explicación más satisfactoria al patrón. En efecto, la investigación me ofreció otra explicación al misterio anterior de por qué mi enseñanza en clase no era efectiva.

Echaremos un vistazo a este razonamiento haciando alguna investigación sobre el aprendizaje y algunos conceptos básicos en la parte 2.


Referencias:

W. Adams et al. (2005), Proceedings of the 2004 Physics Education Research Conference, J. Marx, P, Heron, S. Franklin, eds., American Institute of Physics, Melville, NY, p. 45.
R. Hake (1998), The American Journal of Physics. 66, 64.
D. Hammer (1997), Cognition and Instruction. 15, 485.
D. Hestenes, M. Wells, G. Swackhammer (1992), The Physics Teacher. 30, 141.
Z. Hrepic, D. Zollman, N. Rebello. “Comparing students’and experts’ understanding of the content of a lecture,” to be published in Journal of Science Education and Technology.
E. Mazur (1997), Peer Instructions: A User’s Manual, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
G. Novak, E. Patterson, A.Gavrin, and W. Christian (1999), Just-in-Time Teaching: Blending Active Learning with Web Technology, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
K. Perkins et al. (2005), Proceedings of the 2004 Physics Education Research Conference, J. Marx, P. Heron, S. Franklin, eds., American Institute of Physics, Melville, NY, p. 61.
E. Redish (2003), Teaching Physics with the Physics Suite, Wiley, Hoboken, NJ.

Autor: Carl Wieman
Fecha Original: 9 de marzo de 2009
Enlace Original

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Comments (10)

  1. Turok

    Sorprendente.Núnca hubiera dicho que cuando se ofrece una investigación a estudiantes graduados, no sólo no saben por dónde empezar, sino que ni siquiera parecen entender que es la física(!!!!).Me parece bastante fuerte tanto que cuesta creerlo.Pero así debe ser si el maestro habla así de sus discípulos.Espero con ansiedad la segunda parte que promete el autor del artículo.

  2. Lo cierto es que no me sorprende lo que dices. Estoy acabando la carrera y la verdad no sabría por donde empezar un trabajo de investigación de mi especialidad en ningún sentido.

    En el fondo, creo que entiendo a que te refieres con la “transformación” por que yo mismo me he fijado en mi aprendizaje en la carrera de física a lo largo de los años. En mis primeros años tuve muchos fracasos y la materia de algunas asignaturas me parecía inabordable. Ahora, mirándolo restrospectivamente, no sólo tengo más conocimientos formales, también tengo una soltura y una capacidad para afrontar problemas enormemente mayor. Ahora sé por donde empezar a plantearme los problemas o como enfocar el estudio de tal o cual asignatura.
    Y esto me parece “aprender por osmosis”. Vamos que me he empapado de la carrera. xD
    No, ahora en serio. Lo que pienso que ocurre es que a base de años en la carrera mi forma de pensar ha cambiado y he aprendido nuevas formas de enfocar las cosas y de trabajar, a base de prueba y error, pero también a base de ver el trabajo de mis compañeros y la forma de pensar de mis profesores. Es una mezcla de práctica con aprendizaje por imitación. Pero esto es muy artesanal, o subconsciente, como lo prefieras. A día de hoy la educación se centra más que nada en la acumulación de conocimientos. No hay nada que de una forma sistemática nos ayude a mejorar nuestra capacidad de adquirir conocimientos y usarlos.

  3. Turok

    Pues mira ahora que dices eso.Tengo un compañero astrofísico que el otro día me comentaba que desafortunadamente no les enseñaron química al hacer física y todo el asunto de las reacciones químicas lo explican en la carrera mediante decaimientos átomicos.o sea que si por ejemplo le hablas de “enlaces covalentes” y cosas así, no sabe casi de que le hablas-.A mí, y no lo aclaré, lo que me parece sorprendente es que éso suceda en paises como EE.UU. o el Reino Unido, dónde no faltan los medios (laboratorios, con todo su arsenal tecnológico, o telescopios o interferómetros,cañones de Rx,láser.etc-etc…..Por cierto,Ahskar,¿ cual es tu especialidad?.

  4. Un artículo genial, y tiene buena pinta este Carl. Me interesa mucho esta idea de aprender ciencias de la misma manera que los científicos aprenden de la naturaleza. Por eso es interesante el estudio de la historia de la ciencia en secundaria.

    Kanijo, si tienes un rato podrías echar un vistazo a un ensayo de doctorado que presenté el año pasado en el que rozo este planteamiento. Aunque es este año cuando más lo estoy meditando, así que más adelante volveré a darte el toque.

  5. ¿Por qué no intentar una aproximación científica a la educación científica?…

    [C&P] El propósito de la educación científica no es simplemente entrenar a una pequeña fracción de la población para que se conviertan en la siguiente generación de científicos. Necesitamos una población ilustrada científicamente para abo…

  6. Estoy con dos, Astrofísica y Física atmosférica. mi plan de estudios es un poco desatsroso así que em sobraban batsante créditos si hacia una de ellas… así que me he montado un “menage a trois” xD

    Que ganas de que siga el artículo…

  7. Creo que en la base de esto está el “learning by doing”. Recuerdo haber leído a Feynman cómo, cuando enseñaba en Brasil, sus alumnos podían definir con pelos y señales lo que era la luz polarizada, pero luego eran incapaces de verla en la puesta de sol. Pero esto nos pasa en todas las áreas. En España hacemos demasiada “teoría” (como dicen los alumnos).

  8. [...] traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en ScientificBlogging y su autor es Carl [...]

  9. turock

    Eugenio Manuel, tu ensayo de trabajo de doctorado está bien.Pero para hacer comprender al público profano en cuestiones científicas-el que se interesa por éllas, claro-debería poseer unas bases amplias de dos lenguajes imprescindibles-uno el gramatical y otro, y de manera muy especial, el matemático.He leído muy buenos libros de divulgación científica, en los que casi que con sólo literatura y ninguna fórmula te explican por ejemplo los grupos de simetria- en relación con las transformaciones de coordendas como la de Lorentz -ya que tu citas esta transformación en tu ensayo de doctorado.Pero es difícil que quien no tenga una base matemática para comprender tal concepto matemático capte la esencia de la cuestión.Casi estoy por decir que toda la enseñanza(antes de llegar a la facultad por lo menos) debería pivotar al rededor de las matemáticas y el lenguaje y algo de ciencias de la naturaleza.Lo demás con echarle un par de lecturas más que suficiente.

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