La enseñanza de las ciencias se organiza alrededor de tres ejes fundamentales: el contenido de la enseñanza, los mecanismos de comprensión del alumno y, en función de esto, las estrategias didácticas. Atendiendo al primer eje, podríamos preguntarnos qué aspectos propios de la disciplina dificultan su aprendizaje y efectiva apropiación en las aulas.

Para aproximarnos a esta cuestión conviene retomar el concepto de obstáculo epistemológico, es decir, aquellas formas de pensar intuitivas profundamente arraigadas en el sentido común social y que constituyen la fuente de la cual emana buena parte de aquello que las personas identifican como sus propias ideas. Se trata de formas de pensar arraigadas, antiguas estructuras –tanto conceptuales como metodológicas– que pudieron tener cierto valor en el pasado, pero que en un momento dado obstaculizan el progreso del conocimiento científico.

Con frecuencia, estos obstáculos reflejan el pensamiento de una época y constituyen una ideología dominante, como el organicismo griego, que explicaba el mundo por analogía entre el hombre y el mundo concebido como un organismo vivo.

Por otra parte, a lo largo de su historia, la geología ha tenido que superar obstáculos originados en creencias religiosas –la llamada teología natural– que obstaculizaron buena parte de su desarrollo, ya que muchos avances y descubrimientos pretendían acomodarse a las revelaciones divinas del libro del Génesis, que –literalmente– relata la historia de todo cuanto existe en la Tierra y el Universo.

La edad de la Tierra, la noción de tiempo geológico, la inmutabilidad general del planeta, el significado de los restos fósiles, fueron algunos de los obstáculos que más demoraron el desarrollo de la geología como disciplina científica, ya que resultaban de la interpretación canónica de la vida cotidiana y del mundo en general.

En el análisis histórico de las ciencias de la Tierra es posible comprender algunos de los obstáculos propios de esta disciplina y que frecuentemente se observan en el aula:

• En principio, las cuestiones metodológicas que refieren a la imposibilidad de observar directamente los fenómenos en estudio, tales como la estructura interna de la Tierra, la orogénesis (formación de montañas) o los desplazamientos continentales.

• La inmutabilidad aparente del aspecto del paisaje, ya que, a excepción de situaciones concretas como los terremotos o las erupciones volcánicas, las personas asistimos a un espacio geográfico aparentemente estático y sin mayores cambios a lo largo de generaciones.

• De esta creencia deriva la dificultad para comprender la escala de tiempo en la cual ocurren y se suceden estos cambios, es decir, la profundidad del tiempo geológico. Esta dificultad no sólo radica en las limitaciones subjetivas del niño para concebir escalas de tiempo mucho mayores a su ontogenia, sino que también constituyó un importante obstáculo histórico surgido de creencias religiosas que deducían la edad de la Tierra a partir de la Biblia.[1]

• La globalidad de los fenómenos y su incorporación en la dinámica integral del planeta. Por ejemplo, la relación entre los movimientos de la placa Pacífica en las costas occidentales de América y la incidencia de tsunamis en las costas de Asia.

Con frecuencia, las ideas que expresan nuestros alumnos se contraponen a las de las explicaciones científicas; sin embargo, poseen una lógica interna que apuntala un complejo sistema de ideas reforzado por diferentes aspectos construidos con base en la interacción con el medio. Estas ideas no sólo explican el mundo cotidiano de los alumnos, sino que también les permiten realizar predicciones y anticipaciones derivadas del funcionamiento de ese modelo mental. Es decir, hay toda una cadena de razonamientos que produce y valida hipótesis con base en la experiencia cotidiana y en el mundo o ecosistema de ideas que rodea al niño.

En mayor o menor medida, los docentes conocemos esto, pero frecuentemente, urgidos por tiempos institucionales, omitimos o soslayamos este punto de partida y desarrollamos las propuestas de enseñanza atendiendo casi de manera exclusiva a los conceptos de una determinada disciplina. Al hacerlo, incurrimos en, al menos, dos errores. Por un lado, el error de suponer que el aprendizaje ocurre en lo que Paulo Freire (1996) denominó educación bancaria, que concibe al alumno como una tabula rasa sin historia y, por lo tanto, sin la posibilidad de involucrarse subjetivamente en el proceso de aprendizaje.

Por otra parte, al limitar la enseñanza de las ciencias a algunos de los conceptos sin considerar las preguntas o problemas que motivaron estas investigaciones, incurrimos en el error que concibe a la enseñanza de la ciencia como un conjunto de verdades inobjetables, la ciencia como producto.

En esta perspectiva, aprender ciencia consistiría básicamente en apropiarse algunos de sus postulados de la manera más ajustada posible. Nada más lejos de la actual concepción de ciencia que la considera una práctica –un saber hacer–, y a la vez un producto o conjunto de saberes sólidamente articulados en marcos conceptuales específicos de cada disciplina.

Algunas dificultades propias de la enseñanza radican en las estrategias que los docentes ponemos en juego. En consecuencia, frecuentemente los alumnos no aprenden lo que los docentes enseñamos; y si lo hacen, no siempre observamos que estos aprendizajes sean los adecuados. En este sentido, Greca y Moreira (2002) plantean que, durante esta instrucción, las estrategias de aprendizaje de los alumnos varían entre algunos de estos tres modelos:

• Una de ellas consiste en la clásica aceptación propia del conocimiento memorístico exclusivamente orientado a aprobar los exámenes, en el que los alumnos internalizan largas listas de términos específicos a los que no les atribuyen mayor sentido.

• Otra es la generación de modelos híbridos resultantes de un intento por adecuar los nuevos conocimientos al sistema de ideas preexistente.

• Por último –y la más esperada– está la formación de modelos mentales consistentes con la información científica.

Buena parte del enfoque constructivista de la didáctica de las ciencias naturales está orientado a los mecanismos mediante los cuales las personas construimos y estabilizamos nuestras ideas acerca del mundo físico que nos rodea. En líneas muy generales, estas estrategias se orientan a que el alumno ponga en cuestión dichos modelos, no con base en el principio de autoridad del conocimiento científico sino en la posibilidad de cuestionarlos –al menos en parte– mediante intervenciones específicas que los desestabilicen o que –al menos– evidencien para el alumno el carácter restringido de esas explicaciones y promuevan la apropiación de conceptos y modos de conocer próximos a la actual concepción de las ciencias.

No obstante, muchas veces esos recursos tampoco dan como resultado buenos instrumentos, ya sea porque no se adecúan a la realidad subjetiva de los niños o bien porque no generan buenas traducciones de los conceptos que se pretende enseñar.

En su análisis acerca de los obstáculos epistemológicos y los conceptos estructurantes de la enseñanza de la geología, García (1998) toma de Gagliardi (1986) la idea de concepto estructurante y postula que son aquellos conceptos que al ser construidos por los alumnos determinan una transformación en su sistema cognitivo que les permite incorporar nuevos conocimientos y superar obstáculos epistemológicos.

Asimismo, García sostiene que la escuela prioriza los conocimientos producidos en las instituciones especializadas y niega o minimiza los conocimientos producidos históricamente por el conjunto de la población, es decir, por el contexto social en el cual surgen y se desarrollan.

En función de esto, el mismo autor plantea que la historia de las ciencias constituye una buena herramienta para la enseñanza, ya que no sólo permite explicitar los momentos de transformación de las ciencias, sino también reconocer cuáles son los conceptos y métodos fundamentales para la enseñanza: el qué y el cómo de la ciencia. Pero hay un tercer elemento que destaca y que relaciona con la historia de la ciencia como recurso: la selección de determinados conceptos que reconfiguran todo un sistema de ideas de un determinado momento histórico como, por ejemplo, la edad de la Tierra o el concepto de placa tectónica.

¿Cuáles serían entonces, los conceptos estructurantes de los primeros años de la enseñanza de la geología? Y en función de esto, ¿cuáles son los posibles recorridos de contenidos para iniciar el trabajo en esta área?

La teoría de la tectónica de placas permite integrar la diversidad de fenómenos observados en la superficie de la Tierra como resultantes de fuerzas provenientes de las capas profundas.

Por ello, el estudio puntual de terremotos, tsunamis y volcanes próximos permite a los alumnos inferir el concepto de placa tectónica como soporte material de estos fenómenos. Por ejemplo, resulta común que, los niños en edad escolar consideran que los fenómenos geológicos ocurren de manera aislada e independiente. Así, un volcán en la isla de Java poco tiene que ver con un tsunami en Japón, a miles de kilómetros de distancia. Al llamar la atención sobre la casi simultaneidad de ambos fenómenos geológicos y consultarles acerca de esta coincidencia, los niños comienzan a conectar físicamente ambos fenómenos. En este sentido, propuestas de indagación de ideas valiéndose de materiales sólidos, blandos o elásticos como placas de cartón, plástico, goma o plastilina permiten que los niños plasmen y visualicen sus ideas al respecto. Posteriormente –y luego de orientarlos en diferentes trayectos que reúnan y organicen esta información– podrán no sólo ajustarlos sino también analizar sus ideas al principio y al final del trayecto.

El concepto de placa es fundamental, ya que una vez construido, es posible proyectarlo al resto de la superficie del planeta poniendo de manifiesto otros bordes y límites que no se observan en superficie sino en el nivel de la corteza. Dicho concepto permite también trabajar sobre fenómenos que ocurren en los bordes de las placas, tales como la subducción y la expansión que forma el lecho oceánico.

Asimismo, el reconocimiento de que los continentes constituyen la parte emergida de una placa que, eventualmente, continúa en una porción oceánica, permite a los niños construir modelos que integren conceptos propios de la geografía política como el de plataforma continental.

En una etapa posterior, podrán trabajarse los fenómenos referidos a la deriva continental integrando una gran cantidad de evidencias tanto físicas como biológicas en un único modelo que explique esta diversidad de fenómenos. En esta instancia, es posible profundizar en los conceptos referidos al tiempo geológico, la edad de las rocas y los cambios a lo largo de la historia de la vida de la Tierra.

Finalmente, es preciso enmarcar estas propuestas contemplando los aspectos metodológicos propios de los modos de producción de ciencia: formular preguntas cuya respuesta los niños puedan investigar, otorgando prioridad a la observación y la formulación de explicaciones para conectar lo observado con los diferentes modelos y conocimientos científicos.

En este sentido, la problematización y modelización de los fenómenos geológicos, así como la lectura de esquemas y mapas, aprestan la mirada; y la observación de los alumnos acerca de las formas de organizar y comunicar la información que producen los geólogos permite visibilizar los modos de construcción y comunicación de las ciencias. ♦

FREIRE, P. (1996). La educación como práctica de la libertad. México: Siglo Veintiuno Editores.

GAGLIARDI, R. (1986). Los conceptos estructurales en el aprendizaje por investigación. En: Enseñanza de las Ciencias, vol. 4, núm. 1, pp. 30-35.

GARCÍA, C. M. (1998). De los obstáculos epistemológicos a los conceptos estructurantes: una aproximación a la enseñanza-aprendizaje de la geología. En: Enseñanza de las Ciencias, vol. 16, núm. 2, pp. 323-330.

GRECA, I. M., M. A. Moreira (2002). Modelos mentales y modelos conceptuales en la enseñanza & aprendizaje de las Ciencias (Mental models and conceptual models in the teaching & learning of science). En: Revista Brasileira de Investigação em Educação em Ciências, vol. 2, núm. 3, pp. 84-96.

SMITH, C. D. (1996). Imago Mundi’s logo. The Babylonian Map of the World. En: Imago Mundi, vol. 48, núm. 1, pp. 209-210.

VOSNIADOU, S., y W. Brewer (1992). Mental models of the earth: A study of the conceptual change in childhood. En: Cognitive Psychology, núm. 24, pp. 535-585.