La Enseñanza de la Ciencia Graham D. Hendry nos habla del cambio conceptual en los alumnos

1. La Enseñanza de la CienciaGraham D. Hendrynos habla del cambio conceptual en los alumnos Por Jaime Ernesto Vargas-Mendoza Asociación Oaxaqueña de Psicología A.C. 2009

2. Diversas revisiones recientes han documentado una gran cantidad de investigaciones sobre los conceptos de los estudiantes respecto a los fenómenos naturales. El mayor descubrimiento de esta investigación es que, antes de la instrucción institucionalizada, los estudiantes poseen sistemas conceptuales o creencias que son muy diferentes de las teorías científicamente aceptadas y que, después de haber estudiado, muchos de ellos no adquieren conceptos científicos y continúan abrazando su propio sistema de creencias.

3. Generalmente, los investigadores han alegado que los sistemas conceptuales de los estudiantes son resistentes al cambio mediante métodos “tradicionales” de enseñanza y algunos de ellos se han dedicado a usar ciertos métodos de enseñanza alternativos que van de acuerdo con sus teorías respecto a a cómo es que ocurren los cambios en los sistemas conceptuales de los estudiantes. Estos modelos recapitulan la “paradoja del aprendizaje” (Bereiter, 1985), la cual se presenta cuando se espera de los alumnos un pensamiento novedoso, a pesar de la ausencia de un “mecanismo generativo intrínseco” en sus programas de enseñanza, que haga esto posible (Juckes, 1991).

4. Teoría del Cambio Conceptual Esta teoría surge de un artículo seminal de Postner et al (1982), en el que los autores elaboran un modelo de aprendizaje o cambio en el pensamiento de los estudiantes, basándose en los trabajos de Kuhn y Lakatos sobre la historia y la filosofía de la ciencia. El aprendizaje inicialmente es definido como “el resultado de la interacción entre lo que se les enseña a los alumnos y sus conceptos o ideas vigentes”. Los autores afirman que este enfoque puede rastrearse hasta las teorías de Ausubel y los psicólogos de la Gestalt.

5. Posteriormente, estos autores redefinen el aprendizaje como “el proceso mediante el cual los conceptos centrales de las personas, cambian de un conjunto de conceptos a otro incompatible con el primero” y nos dicen que “este cambio ocurre bajo el impacto de nuevas ideas y nuevas evidencias”. … aunque nunca dejan claro que es lo que quieren decir con “impacto”. El proceso de cambio o acomodación se define específicamente como el reemplazo o la reorganización de conceptos. La acomodación es más probable cuando los estudiantes se tornan insatisfechos con sus creencias y toman en consideración conceptos nuevos que puedan comprender y les resulten aceptables y fructíferos. En particular, la acomodación ocurre cuando “la insatisfacción ante los conceptos existentes es seguida por el aprendizaje de alternativas”. Aunque esta afirmación utiliza lo que quiere ser explicado como parte de la explicación.

6. El Modelo Generativo de Aprendizaje Wittrock y sus asociados propusieron que el cambio conceptual o el aprendizaje ocurría cuando los estudiantes construían o generaban vínculos entre la información que recibían y la información que poseían (Osborne & Wittrock, 1983, 1985). La generación de vínculos tenía lugar mediante el funcionamiento de “estrategias para procesar información”, de los estudiantes. Aunque nunca explicaron cómo era precisamente el proceso de construcción que ocurría (Hendry,1992).

7. A pesar del énfasis sobre el conocimiento previo de los estudiantes que encontramos en la teoría del cambio conceptual y del modelo generativo de aprendizaje, ambos enfoques se adhieren a la teoría de transmisión del aprendizaje. Según esta, los conceptos existen “allá afuera”, en el mundo de los libros y los programas para enseñar ciencia. Existen independientemente de los científicos, del currículo de la mente de los autores y de los maestros, y de la mente de los estudiantes. El aprendizaje ocurre, según esto, cuando conceptos externos son transmitidos principalmente mediante los significados del lenguaje (los conceptos son conducidos por las palabras hasta la mente de los estudiantes) y, de alguna manera hacen “impacto” (Posner, et al, 1982) o son retenidos y vinculados al conocimiento ya existente en los estudiantes (Osborne & Wittrock, 1983, 1985).

8. Juegos de Lenguaje Stenhouse, escribiendo en 1986, argumentaba que un problema no resuelto en la educación científica era “la cuestión de cómo ocurre el cambio conceptual en el estudiante individual” (p. 413). Los autores anteriores sugerían que para poder explicar cómo cambiaban los conceptos, primero debíamos explicar qué es un concepto o qué es el conocimiento conceptual. Este autor, ahora, rechazaba la suposición de que los conceptos fueran imágenes o “pinturas mentales” y recomendaba adoptar la “solución propuesta por Wittgenstein (1963)”.

9. De acuerdo con Stenhouse , la solución de Wittgenstein es que tener un concepto o conocer el significado de una palabra es “conocer las reglas de uso para esa palabra (símbolo o concepto) en un juego de lenguaje” (Stenhause, 1986, p. 416). El término “juego de lenguaje” se refiere a un conjunto de expresiones socialmente aceptadas (Bartley, 1974) o a una actividad de uso lingüístico (Grayling, 1988). Las palabras pueden compartirse entre diferentes juegos de lenguaje, así “juego” denota la naturaleza opcional del uso de las palabras. En este contexto, el enfoque de Wittgenstein no es una solución al problema de qué es un concepto, más bien, la interpretación de Stenhouse simplemente replantea el problema en términos de “conocer las reglas de uso”.

10. No obstante, el enfoque de Wittgenstein refuerza el argumento de que al hablar y escribir, solo puede decirse que sabemos que otros tienen el mismo concepto que nosotros, cuando ellos emplean un contexto que no evoca conceptos diferentes de los nuestros, esto es, cuando usan el mismo “juego de lenguaje”. Stenhouse clama que es este principio el que como maestros intuitivamente aplicamos al supervisar el aprendizaje de los estudiantes: “juzgamos si el estudiante ha adquirido el concepto, viendo si él o ella pueden usar correctamente las palabras (o símbolos) relacionados con ese concepto” (p. 417). Sin embargo, podemos memorizar ciertos contextos, de manera que demos la impresión de que hemos adquirido los conceptos correspondientes.

11. Parker (1992) recientemente revisa la investigación en la que se encuentra que los estudiantes tienden a “regurgitar a sus maestros”, usando su vocabulario científico formal de una manera relativamente carente de significado. En otras palabras, han aprendido el vocabulario científico lo suficientemente bien para fingir un entendimiento de los principios científicos” (p. 30). Estos hallazgos no solo cuestionan la forma en que tradicionalmente se enseña la ciencia, sino también la forma en que se evalúa el aprendizaje de los estudiantes.

12. Los Conceptos como Patrones de Impulsos Nerviosos Para responder a la pregunta ¿qué es un concepto? Yo sugiero que en lugar de ver a la filosofía o a la psicología, para definir un concepto, sería más útil definir lo que llamamos conceptos, ideas o conocimiento, en términos neurocientíficos. No se trata de un enfoque ‘reduccionista’, es solo proponer que sería más útil profundizar en la teoría neurocientífica o en un dominio teórico diferente, para definir lo que es un concepto y derivar de ahí las bases para explicar cómo ocurre el cambio conceptual.

13. Empezando con la teoría de la visión del color, de Thomas Young en la primera parte del Siglo XIX, la teoría neurocientífica se ha desarrollado a lo largo de dos distintas pero complementarias líneas de investigación, respecto al tejido nervioso y a la actividad eléctrica que genera. Por un lado, una gran cantidad de investigaciones se han centrado en la estructura de la célula nerviosa aislada o neurona y en la naturaleza de la actividad que genera sobre periodos cortos de tiempo. Por el otro lado, la investigación se ha centrado en la naturaleza de la actividad combinada generada por largos periodos, desde grupos tridimensionales o poblaciones de neuronas (Erickson, 1984; Hoyenga & Hoyenga, 1988).

14. Ahora bien, dados los principios del funcionamiento sináptico alcanzados por la primera tradición investigativa, concluimos que la distribución espacial o los patrones de impulsos en un grupo de neuronas, como parte de arreglos sinápticos fijos, fundamentalmente depende de la temporalidad de los impulsos. Esto quiere decir que, conforme varía la temporalidad de los impulsos, pueden crecer o contraerse diferentes patrones de impulsos en la misma área de la corteza o pueden crecer y contraerse en otras áreas. Estos principios también sugieren que los patrones se combinan y se pueden integrar., formando patrones más grandes o pueden desintegrarse, reduciéndose uno a otro, dependiendo de la temporalidad de los impulsos. Para dejarlo claro, este proceso de desintegración recíproca se llama “reducción” y juega un papel crucial en la explicación de cómo ocurre el cambio conceptual, que iremos describiendo.

15. Resumiendo, a las personas sanas que interactúan con su ambiente, nos las podemos imaginar, de una manera muy general, como generando patrones transitorios (integrativos/desintegrativos) de actividad concentrada en ciertas áreas de la corteza cerebral por periodos muy largos de tiempo. Continuando con nuestro argumento, sería útil proceder como si algunos de estos patrones de actividad concentrada fueran conceptos, de la misma manera que otros en el pasado han considerado que los nódulos de una red son conceptos. Pero, a diferencia de los nódulos y los vínculos en una red, los patrones no continúan existiendo dentro de la cabeza de las personas, en lugar de esto, son concentraciones transitorias de actividad (Iran-Nejad & Ortony, 1984). Y mientras que las relaciones entre nódulos son fijas, de uno a uno, las relaciones entre patrones de actividad concentrada son transitorios y pueden ser de uno a varios (Sadoski, Paivio & Goetz, 1991), el mismo patrón puede combinarse con diferentes patrones o viceversa.

16. Así, la teoría de los patrones, para explicar los conceptos, como la teoría cognitiva de Pavlov del segundo sistema de señales, puede explicar “la gran flexibilidad manifiesta en la cognición humana” (Sadoski et al, 1991, p. 473). Así que aquí es donde radica la solución a la paradoja del aprendizaje, o cómo los nuevos conceptos pueden crearse, a partir de los conceptos anteriores, pues bien puede ser que cuando ciertos patrones, que pueden ser generados a partir de arreglos sinápticos existentes en áreas corticales específicas, ‘interfieren’ entre sí, el funcionamiento de las sinápsis existentes se altera y/o se forman nuevas sinápsis. La temporalidad subsecuente y consecuentemente su distribución espacial o patrón de impulsos, considerado como un concepto generado en esta área de la corteza, también cambiará.

17. Sin embargo, con objeto de que esta hipótesis general pueda ser útil para explicar cómo ocurre el cambio conceptual en el salón de clase, debemos hacer otras suposiciones mas. La primera suposición adicional es que los patrones generados en ciertas áreas de la corteza son relativamente más generativos de otros patrones. En particular, Los patrones que correlacionan con palabras, sistemáticamente generan patrones que correlacionan con conceptos y viceversa. Como lo dice Sadoski et al (1991), “el lenguaje puede evocar la imaginación y la imaginación puede evocar el lenguaje” (p. 473). La segunda y tercera suposición adicional son que la desintegración recíproca o la reducción, es producto de una alteración en el funcionamiento sináptico en un área de la corteza y que la estabilidad del funcionamiento sináptico alterado depende del rango de la reducción.

18. Así que, si los estudiantes mantienen sistemas de conceptos que sistemáticamente generan lenguaje, esto es, si los estudiantes generan patrones de actividad concentrada que uniformemente generan otros patrones de actividad correlacionada con palabras (dados los arreglos sinápticos existentes), entonces, para que los niños formen patrones completamente nuevos de actividad coordinada con palabras, sus patrones correlacionados con conceptos, de alguna manera deben llevarse a una combinación desintegrativa que resulte en un rango intermedio de reducción y en una alteración estable de funcionamiento sináptico. De esta manera, los estudiantes lograrán el cambio conceptual y empezarán a usar su lenguaje de una manera ligeramente diferente. Con la terminología de Wittgenstein, empezarán a jugar el juego de lenguaje de la ciencia.

19. Algunos de los mejores Maestros actualmente ya hacen esto, mediante el uso de analogías. Ellos expresan que un sistema de conceptos en ciencia es como cualquier otro sistema de conceptos, el cual se comunica utilizando el lenguaje en que hablan los estudiantes. Así, para los maestros, unaanalogía consiste en la “identidad estructural” que existe entre dos sistemas o sus “representaciones” (Duit, 1991). Los mejores Maestros parecen saber intuitivamente exactamente qué decir y en qué secuencia, para promover el aprendizaje, haciendo uso de analogías poderosas.

20. El importante papel que juegan las analogías en el pensamiento, se fortalece cuando encontramos que tanto los expertos, como los estudiantes, las utilizan durante los procesos de solución de problemas (Confrey, 1990; Duit, 1991). Al tiempo que Nersessian (1989) enfatiza el rol que han jugado la analogía y el análisis limitado de caso, mediante la experimentación y la imaginación, en la formación de conceptos, a lo largo de la historia de la ciencia. Todo esto, no es afirmar que el uso de analogías es la única manera de enseñar la ciencia. Tampoco es negar que un Maestro que predominantemente utilice un lenguaje científico, pueda ocasionalmente facilitar reducciones de rango intermedio. Pero para hacer esto con frecuencia y alcanzando a todos los estudiantes en la construcción de los conceptos que intentamos enseñar, como sugería Stenhouse, los Maestros consistentemente deben hacer uso de el lenguaje de sus alumnos.

21. BIBLIOGRAFÍA : Graham D. Hendry University of Sidney Conceptual change theory : A recapitulation or resolution of the learning paradox? Paper presented at the AARE/NZARE 1992 Joint Conference, DeakinUniversity, Geelong, Victoria

22. En caso de citar este documento por favor utiliza la siguiente referencia:   Vargas-Mendoza, J. E. (2009) La enseñanza de la ciencia de Graham Hendry.México: Asociación Oaxaqueña de Psicología A.C. Enhttp://www.conductitlan.net/enseñanza_ciencia_graham_hendry.ppt