Cambio conceptual y representacional en el aprendizaje y la enseñanza de la ciencia

Varios

• Editorial: Antonio Machado Libros
• Año: 2015
• ISBN:
  9788491141273
• Edición: 1
• Categoría: Storia
• Categoría: Storia della scienza

La idea de que el desarrollo del conocimiento científico implica un proceso de cambio o transformación más o menos radical ha imperado desde el último tercio del siglo pasado surgiendo de manera interrelacionada desde tres grandes campos de análisis del conocimiento: el psicológico, el epistemológico y el educativo. Pero si desde estos tres ámbitos diversos se ha venido a destacar la importancia de estudiar, y en su caso promover, el cambio conceptual, esa convergencia no ha producido, al menos hasta ahora, una visión unificada o integrada de la construcción y aprendizaje del conocimiento. Este libro es producto de un encuentro entre investigadores de diversos países latinoamericanos, esencialmente de España y México, procedentes de esos tres ámbitos, y en él se presentan y debaten diversas perspectivas actuales sobre el cambio conceptual que deben servir a profesores, estudiantes e investigadores preocupados por comprender y mejorar el aprendizaje de la ciencia para tener una visión más integrada de las dificultades a que ese aprendizaje se enfrenta y para seleccionar o desarrollar mejores estrategias didácticas. El libro es fruto de un diálogo entre diferentes perspectivas o disciplinas para el estudio del cambio conceptual, pero más allá de ello su propósito es generar la expectativa de nuevos diálogos. Este espíritu interdisciplinar se refleja en la propia coordinación del libro, a cargo de Juan Ignacio Pozo, profesor de Psicología del Aprendizaje de la Universidad Autónoma de Madrid, y Fernando Flores, investigador del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico de la Universidad Nacional Autónoma de México.

CAPÍTULO 1 Introducción: el cambio conceptual y representacional desde la epistemología, la psicología y la educación

Fernando Flores

Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, UNAM

Juan Ignacio Pozo

Departamento de Psicología Básica, Universidad Autónoma de Madrid

La idea de que el desarrollo del conocimiento científico implica un proceso de cambio o transformación más o menos radical ha imperado desde el último tercio del siglo pasado, surgiendo de manera interrelacionada desde tres grandes campos de análisis del conocimiento: el psicológico, el epistemológico y el educativo. En todos ellos, partiendo de perspectivas e incluso de dominios de conocimiento diferentes, se ha asentado la idea de que la generación, el desarrollo o la adquisición de las formas más avanzadas de conocimiento científico no puede entenderse en términos de la acumulación progresiva de nuevos conocimientos que se añadan a los preexistentes, sino que requiere de «revoluciones» o «restructuraciones» conceptuales con características diferentes según el momento de desarrollo de cada campo de conocimiento, pero que, en todo caso supone, de algún modo, una ruptura con las formas de conocimiento anteriores. Este carácter revolucionario o radical justificaría en cada uno de esos ámbitos las dificultades para promover verdaderos cambios conceptuales y, en consecuencia, para acceder a las formas más avanzadas de conocimiento científico.

Pero si desde estos tres diferentes ámbitos (el epistemológico, el psicológico y el educativo) se ha venido a destacar la importancia de estudiar, y en su caso promover, el cambio conceptual, esa convergencia no ha producido, al menos hasta ahora, una visión unificada o integrada de la construcción y aprendizaje del conocimiento. Los enfoques, el tipo de análisis que se lleva a cabo y los aspectos de la cognición y los procesos que se consideran son distintos en cada caso y a veces incluso con visiones irreconciliables. Recordando aquel viejo adagio de los ciegos que intentaban conocer cómo era un elefante, pero nunca lograban hacerse una idea completa del mismo, pueden asumirse dos opciones. Tal vez el problema resida en que esos diversos enfoques o acercamientos disciplinares al cambio conceptual y representacional se ocupan, de hecho, de diferentes tipos y niveles de cambio, de diferentes partes del elefante, de forma que de la conciliación de todos ellos podamos obtener una visión más completa del inmenso objeto al que nos enfrentamos. Pero puede también que simplemente estén estudiando animales u objetos distintos y que, por tanto, nunca puedan integrarse en una misma imagen o teoría.

Pero si realmente esos diferentes tipos de cambio conceptual pertenecen a especies distintas, seguramente se trata de especies estrechamente emparentadas, ya que, a pesar de sus diferencias, es posible pensar que también hay elementos en común, que hay aspectos que permiten tender puentes entre uno y otro campo o forma de abordar el conocimiento. ¿En qué se sustenta la existencia de estas posibles relaciones? ¿Qué elementos en común pueden encontrarse entre los distintos enfoques que nos hagan pensar en la posibilidad de avanzar en una teoría o al menos modelo más integrado? Podemos empezar por esbozar una primera caracterización de cómo se aborda el problema del conocimiento en cada caso.

El cambio conceptual desde la epistemología de la ciencia

Dentro de los múltiples aspectos que aborda la filosofía de la ciencia y en particular, la epistemología de la ciencia se encuentra el problema de las representaciones y el cambio conceptual. En general, como mencionan Diéz y Moulines (1997), se abordan tres dimensiones en torno al conocimiento y su transformación, la descriptiva, la prescriptiva y la interpretativa. Estas tres dimensiones sin embargo no son independientes y guardan relaciones estrechas que cambian según la problemática epistemológica que se analice. Así, para dar cuenta de los procesos de construcción y evolución de las teorías científicas las tres dimensiones aportan diversas formas de abordar y «resolver» desde la elaboración (descripción), las restricciones (prescripción) y las representaciones (interpretación) del desarrollo del conocimiento científico.

La dimensión interpretativa –que implica las representaciones individuales y/o colectivas– con la que el conocimiento científico da cuenta de los procesos fenomenológicos es, sin duda, la más recientemente reconocida dentro del dominio epistemológico y es, al mismo tiempo, la que ha permitido la articulación con las otras dos dimensiones. Esta articulación se ve reflejada en el problema de las representaciones y de las transformaciones que éstas sufren durante el desarrollo de las teorías científicas y cuyo reconocimiento ha emergido de los trabajos fundamentales de la visión historicista de Kuhn (1970), Feyerabend (1970) y Lakatos (1970) estrechamente entrelazada con la visión constructivista heredada de Kant y completada por aspectos estructurales y de análisis semántico y cognitivo.

El panorama actual que presenta la epistemología de la ciencia muestra diversas formas de abordar los procesos de cambio representacional y conceptual. El más conocido es sin duda el desarrollado por Kuhn (1970) y que tiene como consecuencias relevantes el cambio revolucionario y el problema de la inconmensurabilidad enmarcados en las convenciones que establece la comunidad científica. Sin embargo, otros enfoques también han hecho importantes aportaciones, sobre todo en el plano de la construcción individual del conocimiento. Tal es el caso de Bachelard (1984) con el reconocimiento de que el sujeto debe superar las restricciones impuestas al conocimiento por el propio sujeto para ser capaz de transformar y, por consiguiente, construir nuevo conocimiento. Sin embargo, advierte que esas transformaciones no erradican sus ideas anteriores y, por consiguiente, coexisten en un sistema complejo de representaciones que denomina perfil epistemológico. El propio Piaget aporta elementos trascendentes desde la visión del individuo con la construcción de estructuras que posibilitan las formas de interacción con la fenomenología y su interpretación. «En este universo [el del niño] inicialmente indiferenciado cualquier cambio consiste en un sustitución de un cuadro de conjunto por otro… A partir de esta situación esencialmente sincrética, los primeros pasos cognitivos consisten en recortar en dicho cuadro un cierto número de elementos repetibles … de ahí la formación de objetos y relaciones a los cuales se referirán las primeras inferencias o implicaciones entre significaciones y acciones» (Piaget y García, 1989, p. 14). Esta interacción está determinada por la capacidad que el propio sujeto tiene para valorar, en términos de funcionalidad y por medio de un razonamiento operatorio, formalizado en su etapa más avanzada, su propia construcción conceptual y estar, entonces, en posibilidad de transformarla (Piaget, 1981).

La dimensión interpretativa no se agota con lo descrito. Otros enfoques del problema de la representacionalidad y sus procesos de transformación aportan caminos complementarios. Por ejemplo, desde un enfoque semántico, se reconoce, también, la multiplicidad de representaciones pero no sólo por razones de abstracción interteórica, sino además en función del contexto en el que se crean (véase Flores y Valdez, cap. 2, también Wagner, 2005). Esto da paso a visiones semánticas centradas en el proceso de transformación conceptual y, por ende, representacional en términos funcionales y de aceptación colectiva que son de más reciente desarrollo.

Si bien, como se ha apuntado, la epistemología de la ciencia ha identificado y descrito, según los distintos enfoques, el cambio representacional y conceptual como un mecanismo de evolución del conocimiento científico, sea a nivel de los conceptos específicos o de las teorías, la comprensión de cómo ocurren dichos cambios y transformaciones no ha quedado resuelta. Cada enfoque o propuesta epistemológica da cuenta de posibles mecanismos (interpretaciones) que orientan el planteamiento de nuevos problemas y la construcción de soluciones aproximadas. Si esto lo trasladamos al campo de la construcción individual de los sujetos en desarrollo y al aprendizaje, emergen nuevos problemas.

El problema del cambio representacional y conceptual hace necesario el planteamiento de nuevos análisis e investigaciones que exploren lo que en el capítulo 5 Pozo denomina la naturaleza epistemológica. Este análisis requerirá, desde luego, explorar los enfoques relevantes de la epistemología de la ciencia, pero también incluir las de orden semántico e interpretativo, así como las que intentan estrechar lazos entre las perspectivas epistemológicas y cognitivas. Emergen así nuevos interrogantes y problemas de investigación y análisis que será necesario explorar. En especial, en la primera parte del libro se abordan, desde diferentes enfoques, algunas de estas posibles relaciones. Así, los capítulos de Flores y Valdez (cap. 2); Romo (cap. 3) y Pozo (cap. 5) centran sus argumentos en estos interrogantes y posibilidades de interrelación. Además del énfasis de los capítulos de la primera parte, en otras secciones del libro también se encuentran miradas y sugerencias hacia estas exploraciones. Así, en la segunda parte del libro, el capítulo 8 de Frixione muestra los problemas de representación en la construcción de conocimientos científicos.

El cambio conceptual desde la psicología

Si la epistemología ha evolucionado en su estudio de los procesos de transformación del conocimiento científico desde posiciones más estrictamente racionales e internas al propio conocimiento científico hacia posiciones más contextuales, historicistas y situacionales, que incorporan a los procesos de cambio elementos ajenos a la supuesta lógica del pensamiento científico (véase sobre esa evolución el capítulo 2, de Flores y Valdez, y el capítulo 3, de Romo), algo parecido ha sucedido en los acercamientos al cambio conceptual desde la psicología evolutiva y cognitiva. Sin duda el antecedente de estos acercamientos lo podríamos encontrar en la propia obra de Piaget, quien apoyándose en buena medida en la propia epistemología e historia de la ciencia (Piaget y García, 1981) sostenía que el cambio cognitivo, a lo largo del desarrollo, desde la primera infancia hasta la adolescencia, respondía a una serie de rupturas o revoluciones cognitivas que hacían progresar la mente de los niños a través de diferentes estadios o formas de conocer el mundo, caracterizada cada una de ellas por una lógica o forma de pensar distinta, desde la mera coordinación de acciones y percepciones en los bebés, que constituye el llamado pensamiento sensoriomotor, hasta las formas más complejas y abstractas del pensamiento lógico-formal, que supuestamente identificarían al pensamiento adolescente y, sobre todo, adulto.

Pero la ingente investigación realizada en lo que podríamos llamar la etapa pospiagetiana de los estudios sobre el desarrollo cognitivo y la adquisición de conocimiento ha supuesto, entre otras cosas, un despertar creciente del interés por el cambio conceptual y representacional como marco para comprender la evolución del conocimiento tanto en los niños como en los adultos. Entre las muchas alternativas teóricas que han surgido –y que ni siquiera podemos mencionar aquí, véase Pozo, 2003; Duit y Treagust, 2003; Rodríguez Moneo y Aparicio, 2004; Flores, 2004– tiende a admitirse que el desarrollo del conocimiento, y en especial del conocimiento científico, lejos de responder a un proceso general o estructural de cambio cognitivo responde más bien a la adquisición de nuevos marcos conceptuales o sistemas de representación en dominios específicos de conocimiento, con lo que ese cambio se explicaría más en términos de cambio conceptual o representacional que de progreso en las estructuras o formas de pensamiento. Una persona podría haber evolucionado en sus formas de pensar sobre los problemas matemáticos o científicos, pero no en su comprensión de los problemas sociales o de sus relaciones interpersonales. Se trataría más de un cambio conceptual o representacional en esos dominios específicos que de una evolución general en la lógica o en las formas de pensar.

Ello ha obligado a los teorías psicológicas del desarrollo cognitivo y de la adquisición de conocimiento a estudiar cómo surgen las nuevas concepciones en un dominio dado a partir de las anteriores. Esos estudios han conducido a aceptar otra idea que les aleja también de algunos de los supuestos del cambio evolutivo piagetiano. Lejos de ser un producto necesario, una consecuencia casi «natural», del propio desarrollo humano, muchas veces el cambio conceptual resulta muy difícil de conseguir, incluso en condiciones sociales y culturales muy favorables. De esta forma, se puede diferenciar en los enfoques psicológicos recientes (ver más adelante capítulo 5 de Pozo) entre lo que podríamos llamar un cambio conceptual evolutivo –que todos los niños tienden a alcanzar en condiciones normales de desarrollo– y un cambio conceptual instruccional –que ni siquiera una enseñanza deliberadamente diseñada asegura–. Así, casi todos los niños, en una edad cercana a los tres o cuatro años, desarrollan una «teoría de la mente» o una física intuitiva basada en una causalidad lineal debida a la acción de los agentes físicos observables sobre los objetos. Sin embargo, ni siquiera largos años de instrucción aseguran el cambio requerido para asumir una concepción newtoniana sobre el movimiento de los objetos o la teoría darwiniana de la selección natural para explicar la evolución de los organismos, por tomar dos de los ejemplos de «cambio conceptual» o revolución teórica más estudiados por los epistemólogos e historiadores de la ciencia. Los cambios conceptuales más señalados por la epistemología son también los cambios que más atraen el interés de la investigación psicológica, como muy bien mostrara ya el propio Piaget (Piaget y García, 1981). Ello ha hecho que desde la psicología se busquen con frecuencia paralelismos y relaciones con los propios acercamientos epistemológicos al cambio conceptual en esos mismos dominios, e incluso que se busquen conexiones teóricas entre los modelos psicológicos del cambio conceptual y las posiciones epistemológicas clásicas, ya sea de Kuhn (Carey, 1991), de Lakatos (por ej., Pozo, 1987) o de otros autores (como Gastón Bachelard o Ronald Giere). Pero esta dificultad de acceder a esos tipos de cambio conceptual ha hecho también que su estudio se aborde desde la psicología considerando una perspectiva cada vez más instruccional o si se quiere educativa, promoviendo el acercamiento al tercero de los enfoques desde los que se ha intentado estudiar el cambio conceptual: el de las estrategias de enseñanza que pueden diseñarse para promoverlo y favorecerlo. Ejemplos de estos análisis psicológicos y sus relaciones con el ámbito educativo se encuentran en diversos capítulos de este libro, en particular en la parte I donde se complementan las reflexiones de corte epistemológico con las psicológicas, como el capítulo 4 de Rodríguez Moneo, que incorpora el aspecto motivacional, el capítulo 5 de Pozo, que aborda el cambio desde distintos enfoques. Por su parte la perspectiva evolutiva se encuentra en el capítulo 6 de Martí y Gacía-Mila, mientras que el capítulo 7 de Pérez Echeverría, Pecharromán y Postigo, aborda un estudio instruccional.

El cambio conceptual en la educación y la instrucción

En el ámbito educativo la idea del cambio conceptual se origina en parte por la influencia de los estudios piagetianos y pospiagetianos que abundaban no sólo en la importancia de considerar la estructura cognitiva de los alumnos como punto de partida de la enseñanza, sino también en la dificultad de modificar esa estructura mediante la exposición de los conocimientos científicos aceptados. La propia investigación en didáctica de la ciencia, a partir de trabajos tan influyentes como el de Laurence Viennot (1979), demostró de forma indiscutida la existencia de una «ciencia intuitiva» en los alumnos ya en niveles educativos tempranos pero que persiste aún en los niveles superiores, una ciencia intuitiva constituida por un conjunto de «preconcepciones», «concepciones alternativas» o «ideas erróneas», que no se corresponden con los conocimientos científicos que supuestamente les han sido enseñados a esos mismos alumnos a lo largo de su vida escolar. Estas investigaciones se amparan además en un enfoque constructivista, que ha dominado el ámbito educativo dando cuenta no sólo de las dificultades del aprendizaje, sino también ofreciendo nuevas propuestas didácticas y curriculares (ver para un análisis de la evolución de estas propuestas el capítulo 14 de Gallegos, García y Calderón).

La investigación didáctica sobre el cambio conceptual se orientó inicialmente hacia una idea según la cual el aprendizaje y la enseñanza de la ciencia debía entenderse como un proceso de sustitución conceptual, en parte por la influencia –bien o mal entendida (véase el capítulo 15 de Jiménez Aleixandre donde se hace una descripción detallada)– de los primeros modelos de Posner et al (1982). Sin embargo, el análisis posterior ha mostrado la insuficiencia de esta forma de concebir el cambio conceptual –lo que ha llevado a una posterior reformulación de aquellos modelos, que se han visto enriquecidos por el reconocimiento de diversos aspectos entre los que podemos destacar: el cambio o transformación como complemento, como evolución, como reconstrucción y como coexistencia (véase el capítulo 5 de Pozo). Recientemente han surgido nuevas posiciones que incorporan nuevos procesos para favorecer el cambio conceptual, entre ellos los aspectos motivacionales (en el capítulo 4 de Rodríguez Moneo se aborda de manera amplia la relación entre los aspectos motivacionales y el cambio conceptual), que si bien retoman de forma más amplia o integradora al sujeto, aún están lejos de construir propuestas claras de su influencia en los procesos específicos del cambio conceptual.

¿Cómo se plantea desde el campo educativo o instruccional qué es lo que cambia en el cambio conceptual? A diferencia de los campos epistemológico y psicológico, que definen con cierta precisión sus conceptos en cada uno de sus enfoques, en el campo educativo hay gran diversidad de aproximaciones y por tanto de ambigüedades, lo que conduce a posiciones en algunos casos difíciles de reconciliar (algunas de las cuales se recogen en el capítulo 14 de Gallegos, García y Calderón). Resalta por ejemplo la forma de interpretar lo que son los conceptos, ya que mientras unos ven en ellos una representación fija, unitaria e independiente, otros ven en los conceptos sistemas complejos continuamente cambiantes. Otro ejemplo es que mientras unos conciben el cambio como procesos de síntesis, de adición y de coalescencia, otros enfoques lo plantean como una reconstrucción en sentido amplio, con nuevos significados y nuevas formas de interpretación de la realidad, que requieren por tanto nuevas formas de razonar, argumentar (ver capítulo 15 de Jiménez Aleixandre) e incluso representar la información (por ejemplo, el capítulo 6 de Martí y García-Mila y el capítulo 7 de Pérez Echeverría, Pecharromán y Postigo).

¿Qué aporta en términos de una teoría del cambio conceptual o representacional la perspectiva educativa? El análisis que plantean las situaciones en el aula y el contexto cultural y social, así como las cuestiones afectivas sin duda aportan aspectos complementarios a los análisis psicológicos y epistemológicos, pero también nuevas problemáticas. Surge así la necesidad de desarrollar modelos y teorías transdisciplinarias y por tanto, de un esfuerzo compartido e integrador, ya que más allá de sus diferentes acentos, sin duda los tres enfoques desde los que se ha abordado el cambio conceptual –epistemológico, psicológico y educativocomparten una agenda de problemas comunes, algunos de los cuales constituyen el hilo argumental de este libro, por lo que puede ser útil esbozarlos o anunciarlos.

Los enfoques epistemológico, psicológico e instruccional: una agenda de problemas compartida para el cambio conceptual y representacional

De entre los muchos problemas que se abordan en los siguientes capítulos, y que definen en parte la agenda actual de la investigación epistemológica, psicológica y educativa sobre el cambio conceptual, hay tres cuestiones que atraviesan buena parte de los trabajos y que sin duda son un lugar de encuentro, y con frecuencia de desencuentro, entre esos enfoques. Esos tres aspectos son la naturaleza de los procesos de cambio conceptual, la pluralidad representacional y sus posibles soluciones a través del cambio conceptual y, más recientemente, la importancia de los lenguajes y códigos representacionales en el proceso de cambio conceptual.

El cambio como un proceso cognitivo, social o afectivo

Una de las principales diferencias que pueden percibirse en las tres aproximaciones en torno al cambio conceptual es la determinación de su ámbito conceptual. Así, los acercamientos epistemológicos se abocan a las construcciones formalizadas (o semiformalizadas) que tienen que ver con las teorías y representaciones. En cambio, los estudios psicológicos se interesan por procesos que lleven a la elaboración de una noción o más recientemente al desarrollo de representaciones en el dominio de la acción cognitiva del sujeto; y, por su parte, los enfoques instruccionales o educativos toman como eje los conceptos específicos que se pretende enseñar, si bien, también han ido cambiando hacia una concepción más amplia o al menos más reflexi...