Existen diversos trabajos acerca de cómo el ser humano construye conocimientos científicos. Se plantea la hipótesis de que el desarrollo del pensamiento científico puede ser dividido en tres grandes períodos llamados: período preteórico, período teórico restringido y período teórico holistico. A lo largo de estos períodos se puede construir pensamiento científico, entonces la función del docente investigador es saber desencadenar y fortalecer procesos cognitivos-formativos en los estudiantes.
A. Período preteórico
En este período se pueden distinguir dos etapas. La primera de confusión entre descripción y explicación, el estudiante es capaz de hacer descripciones de objetos y sucesos, pero no es capaz de distinguir la descripción de un suceso de su explicación. En la segunda etapa, el estudiante es capaz de distinguir las explicaciones de las descripciones y hace explicaciones subjuntivas: explica un suceso mostrándolo como un caso particular de una relación general. Esta etapa se denomina como etapa de las explicaciones subjuntivas
B. Período teórico restringido
Este período se compone de una etapa en la que el estudiante hace explicaciones acudiendo a conceptos teóricos y a relaciones entre leyes interconectadas lógicamente. Pero estas explicaciones se mantienen restringidas al campo relativo al fenómeno explicado
C. Período teórico holístico
Este período se compone de dos etapas. La primera llamada de las explicaciones generales en la que el estudiante es capaz de hacer explicaciones acudiendo a conceptos teóricos y a relaciones entre leyes interconectadas lógicamente, sin restringirse, como en el período anterior, a las relaciones dentro del campo del fenómeno explicado, sino por el contrario con la capacidad de establecer relaciones entre este campo y otros campos dentro de la disciplina, mostrando la capacidad de integrar el conocimiento disciplinar mediante una teoría general . La segunda etapa llamada de las explicaciones generales holísticas se caracteriza por la capacidad que tienen los estudiantes de esta etapa de hacer explicaciones generales como las de la primera etapa de este período, pero además son capaces de establecer relaciones entre las diversas teorías generales disciplinares, conformando así una gran teoría holística sobre el mundo de lo natural que se puede integrar con una teoría holística sobre lo social permitiéndole así tener una cosmovisión gracias a la cual puede situarse a sí mismo en su mundo en el contexto de un proyecto personal de vida.
4.4. La formación de los docentes de ciencias
En la didáctica de las ciencias se identifican tres tendencias de pensamiento que aunque pueden coincidir en algunos aspectos, mantienen su independencia conceptual[17]a saber:
1. La fundamentación teórica de la didáctica de las ciencias
2. El aporte de la epistemología a los docentes de ciencias
3. La recuperación de la práctica profesional del docente en ciencias
Por dichas razones este trabajo contribuye a dimensionar con mayor claridad el problema de la investigación en el aula como un aporte a la innovación en la didáctica de las ciencias y en especial de las ciencias exactas que se instruye en los niveles de educación básica, con proyección a la educación media y los primeros semestres de educación superior, bajo la concepción de unos parámetros expresados en:
1) El análisis de la epistemología aplicada a la formación de docentes en ciencias
2) El análisis de las ideas de los docentes de ciencias acerca de la naturaleza de la ciencia y los procesos investigativos.
3) La elaboración de un marco de criterios y estructuración de contenidos de la epistemología.
4) Diseñar actividades didácticas que faciliten la enseñanza de la epistemología a los docentes en ciencias.
De lo contrario las instituciones educativas continuaran improvisando modelos didácticos sin continuidad y sin significado para la construcción autónoma de conocimientos.
4.4.1. La Formación de Docentes Investigadores
En los niveles básicos, medio y superior de la educación colombiana se hace necesario perfilar un docente investigativo que construya conocimiento científico y tecnológico conjuntamente con sus estudiantes y este proponiendo nuevos problemas que permitan ir estructurando una visión del método científico en cada nivel de estudios.
No es nada novedoso para los pedagogos la investigación desarrollada por JEAN PIAGET a fin de conocer las formas en como el niño, de una manera secuencial y progresiva, va estructurando su mete cognitiva y va desarrollando sus habilidades psicomotrices. En este caso se postula la necesidad de ir estructurando, a través del proceso educativo, una mente científica en el niño, que se vaya desarrollando progresivamente y este apuntando permanentemente y de una manera continuada a la solución de problemas en contexto. Para este propósito no sólo se requiere del docente o del didacta experto en la transmisión comunicativa sino del docente investigador tanto en el territorio disciplinar como en el terreno pedagógico, un docente que oriente al niño hacia la adquisición de habilidades investigativas y que simultáneamente vaya sistematizando la experiencia educativa e investigativa de su labor pedagógica, aquí surge la ruptura con la dicotomía y la síntesis de las acciones educativas y la reflexión pedagógica.
A medida que aumenta el nivel escolar es necesario, en la iniciación del conocimiento científico y tecnológico, y de una manera determinante y definitiva, romper con la tradición de los libros de texto, con los estándares educativos, con la clase tradicional transmisionista y verbalista y la relación frontal y vertical Docente – estudiante, para acometer o abordar la ciencia y la tecnología desde una práctica cotidiana conducente a la construcción clara y verídica de los conocimientos científicos o por lo menos de los fundamentos disciplinares para ir abriendo la posibilidad de estructurar un conocimiento interdisciplinar aplicado a la realidad y al contexto.
Desde esta óptica, el niño, el joven y el adulto, dentro del esquema moderno de la educación permanente y continuada, deben transformarse en investigadores estructurados de su propio conocimiento.
Con relación al ámbito universitario de la educación superior se resaltan algunos apartes del texto de MARCO PALACIOS a propósito de la reforma de la Universidad Nacional de Colombia[18]"….Para realizar la misión actual de la Universidad Nacional, habremos de pasar de una manera más resuelta a la universidad investigativa, sin abandonar los elementos positivos, pertinentes y vigentes de la universidad profesional" y en el mismo documento "La investigación, que es una de las funciones de la universidad, no solamente tiene el propósito de servir a la economía y a la sociedad en su conjunto, sino también a incrementar la crítica y a partir de ella la creatividad" y en otro aparte del mismo documento "……Hoy la investigación es una actividad profesional y vital. En este camino se ha hecho el aprendizaje básico de los vínculos que deben mediar entre la investigación y la docencia".
Existen varios enfoques y apreciaciones sobre la investigación científica, aplicada a las ciencias naturales, uno de esos enfoques aborda la investigación desde la óptica de las ciencias y las tecnologías de punta cuya investigación contribuye y aporta nuevos conocimientos a los temas abordados, otro enfoque aborda la investigación desde la aplicabilidad a problemas concretos en un contexto determinado. Aquí, en esencia, se busca es erigir la investigación como modelo educativo bajo la premisa de que sólo aquello que el ser humano investiga y constata en la práctica es lo que realmente aprende y sabe y a la vez es el punto de partida para la estructuración de conceptos científicos aplicables a la tecnología.
Por esta razón no se acepta que el estudiante de los países subdesarrollados como Colombia, sólo tenga contacto con la investigación y sus métodos en los niveles de postgrado y doctorado, sino que debe ser una práctica estructurante desde preescolar.
4.4.2. El lenguaje científico y la enseñanza de las ciencias naturales
Generalmente el profesor de ciencias utiliza prematuramente en su clase lenguajes formalizados y modelos. Las ciencias naturales por ser ciencias factuales están referidas a las cosas, eventos y procesos del mundo natural. Sus proposiciones, escritas en general en un lenguaje técnico o formalizado describen, en forma directa o indirecta, propiedades o relaciones entre entes físicos. Si un profesor de biología y/o química lee la ecuación:
Figura 5 – Reacción química de la fotosíntesis
Sabe perfectamente que ella representa el proceso de la fotosíntesis mediante el cual por cada molécula de glucosa (C6H12O6) que se sintetice, se liberan seis (6) moléculas de gas oxígeno (O2) y para ello se requiere que se combinen seis (6) moléculas de dióxido de carbono (CO2) con seis (6) moléculas de agua (H2O) en presencia de la luz y de la clorofila.
Pero mucho antes de que se pudiera expresar esta ecuación utilizando la sintaxis y los símbolos químicos y matemáticos, era posible referirnos a la fotosíntesis en un lenguaje natural a través del castellano o de cualquier otro idioma o dialecto.
Toda persona para comunicarse utiliza un lenguaje natural: palabras, señales, símbolos, orales o escritos, gesticulaciones, que cuando están codificados y estructurados conforman un sistema de expresión verbal (lengua) utilizado para designar tanto propiedades como relaciones, entre otras cosas. El proceso natural es que toda aserción o concepción acerca del mundo se exprese primero en un lenguaje natural; esta expresión, y muchas otras, van siendo depuradas, simplificadas, precisadas y relacionadas con la ayuda de un sistema simbólico que poco a poco se va convirtiendo en el lenguaje formalizado propiamente dicho y que en muchos casos, se compendia en fórmulas matemáticas que permiten eliminar cualquier ambigüedad y expresar las relaciones con generalidad y precisión. El uso de sistemas numéricos es el único instrumento capaz de establecer relaciones cuantitativas entre las propiedades de objetos o fenómenos.
Pero a pesar de todo lo anterior, y hasta ciertos niveles de abstracción, todo lo que se dice en un lenguaje formalizado puede decirse también en lenguaje natural, dependiendo de la comunidad lingüística en la que se aborde la temática.
Ahora bien, el lenguaje natural cuenta con la ventaja pedagógica de que el estudiante entiende muchísimo más fácilmente cualquier proposición expresada en él que su correspondiente en un lenguaje formalizado. La primera razón para la preferencia del estudiante por el lenguaje natural es el vocabulario. Los lenguajes formalizados usan términos extraños para el estudiante ("constante gravitacional" o "coeficiente de dilatación", "potencial de ionización", "genes recesivos" por ejemplo); o usan términos que le son familiares pero con significados tan restringidos y especializados que esta familiaridad termina siendo un obstáculo porque al estudiante se le dificulta desligar el término de su significado y sus connotaciones cotidianas. (Las nociones de "trabajo", "calor" "mutación", "equilibrio", son buenos ejemplos).
El paso apresurado a los lenguajes formalizados, lo único que produce es un manejo sintáctico, en ocasiones correcto, desprovisto de toda semántica. Se encuentran entonces casos, bastante numerosos, de estudiantes que saben expresar cantidades en notación científica y multiplicar y dividir potencias de 10, pero que no saben por ejemplo qué cantidad es 1.2 X 108 cm3 de agua. Se encuentran también estudiantes que reproducen todos los pasos de una demostración sin entender qué es demostrar ni qué han demostrado; estudiantes que desarrollan aparentemente en forma impecable la solución de un problema sin entender qué problema tenían que resolver; estudiantes que resuelven un tipo de problema con una presentación determinada pero que no resuelven otro del mismo tipo porque se presenta de una forma distinta.
La introducción de los lenguajes formalizados requiere entonces de un cuidadoso proceso que le permita al estudiante ver la necesidad de utilizar un lenguaje de esa naturaleza y le otorgue el tiempo suficiente para hacer esa transición que, históricamente, se dio en forma paulatina.
La práctica educativa debe, entonces, involucrar una acción comunicativa a través del lenguaje que permita al alumno encontrar sentido y significado, y no sea un obstáculo que bloquee al estudiante para acceder a los conocimientos científicos. Los símbolos, las fórmulas, las ecuaciones, son la síntesis de las abstracciones conceptuales científicas y como diría EINSTEIN "La ecuación es lo último que se escribe".
Una de las estrategias con las cuales el educador puede orientar las actividades en el proceso de enseñanza de las ciencias, es la de desarrollar trabajos que permitan al educando analizar los procesos evolutivos del conocimiento científico a través del tiempo (didáctica epistémica), o sea, su transformación histórica en la cual se dan los cambios o rupturas de paradigma.
Y no sólo seguir la genealogía de los conocimientos científicos, sino dentro del modelo de la Escuela investigativa, reproducir los experimentos y pruebas de laboratorio que llevaron a los científicos a la conclusión de conceptos científicos.
4.4.3. El papel del laboratorio
*Los alumnos y el profesor, al igual que los científicos, van al laboratorio para "interrogar" a la naturaleza con el fin de confirmar o rechazar sus hipótesis.
Cuando el científico va al laboratorio para hacer un experimento, él sabe ya, o mejor, cree saber, lo que sucederá. Este señalamiento lo hace KANT en el prólogo de la segunda edición de su Crítica de la razón pura. Llama la atención sobre el hecho de que no es posible conocer sino aquello que la razón ya sabía previamente. El experimento tiene el papel de confirmar o falsear las hipótesis que el científico ha construido sobre la base de sus idealizaciones acerca del Mundo de la Vida. El instrumental y la forma como éste se ha dispuesto son ya una consecuencia de esta idealización.
El plano inclinado que pulió GALILEO y las esferas de diversas masas que hizo rodar por él mientras contaba los compases que con un instrumento de cuerda podía ejecutar desde el momento en que la esfera se ponía en movimiento hasta cuando tocaba la mesa, eran las condiciones más cercanas a las ideales que podía lograr con aquello que estaba a su alcance. Y ese ideal era permitir el movimiento de esferas de diversas masas sin que actuara sobre ellas algo diferente de la fuerza ejercida por la atracción entre la masa de la tierra y la de la esfera, con el fin de mostrar lo que él ya sabía que ARISTÓTELES estaba equivocado al afirmar que los cuerpos pesados caen más rápidamente que los livianos. Mediante un plano perfectamente pulido, él estaba idealizando ciertos sucesos del Mundo de la Vida: los objetos que caen. Y era necesario hacerlo así pues los cuerpos cayendo tal como caen las piedras, o el vaso de la mesa o la famosa manzana del árbol, planteaban problemas de medida insalvables para la época. Para poder hallar alguna regularidad expresable a través de relaciones numéricas es imposible, la mayoría de las veces, actuar sobre los sucesos tal como se presentan en el Mundo de la Vida. Es necesario hacer arreglos cuidadosos para poder establecer aquello que ya se sabe. Es necesario, diría KANT, saber interrogar a la naturaleza para establecer si ella se comporta como previamente se ha determinado que lo hace, apoyándose en buenas razones. Es así como los experimentos de GALILEO, los de MENDEL o los de cualquier otro científico fueron diseñados teniendo en cuenta sus conjeturas, sus hipótesis, que no pueden entenderse sino dentro del amplio contexto de su obra científica global: el experimento de GALILEO con el plano pretendía poner a prueba la hipótesis de que las esferas aumentarán su velocidad a una tasa constante y que esta tasa sería independiente de su masa; en otras palabras, GALILEO pensaba que una esfera de gran masa aumenta su velocidad a la misma tasa que lo hace una de muy poca masa. Y esta hipótesis era congruente con toda una forma de entender el movimiento de los cuerpos en el espacio y, lo que es más importante, esto era congruente con una filosofía, una cosmovisión del mundo (opuesta a la de ARISTÓTELES) que le daba contexto y la hacía comprensible. Así mismo, MENDEL antes de hacer sus experimentos con sus plantaciones de guisantes (que por el hecho de hacerlas mediante ciertos arreglos cuidadosamente diseñados, su huerta se convertía en su laboratorio) suponía qué resultados iba a obtener porque ya había construido una teoría que le permitía entender cómo los organismos vivos heredan sus características físicas.
El laboratorio es pues el sitio donde se diseña la forma de someter a contraste las idealizaciones que hemos logrado acerca del Mundo de la Vida, mediante procedimientos que son concebidos dentro de la racionalidad de estas mismas idealizaciones y que tienen la misión de proveer elementos de juicio para tomar una decisión acerca de la objetividad de estas idealizaciones. En otras palabras, en el laboratorio podemos encontrar los argumentos de mayor peso para poder argumentar ante la comunidad científica la necesidad de refutar o confirmar la teoría que explica la clase de fenómenos a la cual pertenece lo observado en el laboratorio. Sin esas idealizaciones, sin un marco teórico que le dé al estudiante la posibilidad de observar, el experimento en el laboratorio es una actividad enteramente superflua.
4.5. Función Didáctica de la Epistemología
Desde una perspectiva constructivista, la mejor manera de iniciar un tema científico es planteando un problema que se refiera a ese tema. Es importante señalar de entrada que lo que para el profesor es un problema para el estudiante puede no serlo: o bien no es comprensible para él, o puede no ser motivante. En cualquiera de estos dos casos el problema no invita ni incita al alumno a resolverlo y, en consecuencia, no tiene las propiedades de los problemas que han originado los trabajos científicos responsables del crecimiento del corpus de conocimiento científico. Los problemas que los científicos abordan comprometen toda su energía, lo involucran integralmente.
Pensamos que un postulado pedagógico constructivista que está en el fondo de este componente es que el ambiente escolar debería reproducir el ambiente de las comunidades científicas en las que la voluntad de saber y el amor por el conocimiento son elementos de central importancia. Los problemas incomprensibles para los estudiantes o que no tienen ningún interés para ellos están muy lejos de reproducir ese ambiente científico.
El problema con el que se inicia un tema debe tener entonces las siguientes propiedades:
a) Debe ser lo suficientemente sencillo como para que todo el curso lo entienda y se sienta capaz de ofrecer una solución posible y de opinar acerca de las propuestas de solución de sus compañeros o del profesor.
b) Debe ser lo suficientemente complejo como para que no exista una solución trivial, canónica (una respuesta correcta se diría en el modelo tradicional).
c) Debe ser motivante; debe involucrar a los estudiantes, debe comprometerlos en el trabajo para hallar respuestas válidas, convincentes, bien argumentadas. Debe desequilibrarlos y, en consecuencia, desconcertarlos o asombrarlos.
d) Debe permitir que se adopten diversas posiciones, ojala opuestas, de forma tal que sea posible promover la discusión entre los estudiantes.
Un elemento muy importante para ser tenido en cuenta es el lenguaje en el que se plantea el problema. En palabras del doctor FEDERICCI, los problemas deberían ser planteados en el lenguaje blando del mundo de la vida. Los tecnicismos y el lenguaje duro de las ciencias no es el más apropiado para el planteamiento de estos problemas. En este sentido, la gran mayoría de los problemas de los libros de texto de física deberán ser descartados como buenos problemas para iniciar un tema. Ellos son, en palabras del doctor PERKINS, problemas sesgados hacia el profesor; en otras palabras son problemas para el profesor pero no necesariamente para el alumno.
Los problemas de los cuales hablamos aquí están muy relacionados con el concepto de Tópicos Generativos de los cuales hablan el doctor PERKINS y sus colaboradores en su propuesta de Enseñanza para la Comprensión (Teaching for Understanding). "Los tópicos generativos se refieren a aquellas ideas y preguntas centrales, que establecen múltiples relaciones entre unos temas y otros, y entre estos temas y la vida de los estudiantes, por lo cual generan un auténtico interés por conocer acerca de ellos. Se han llamado Tópicos Generativos porque este nombre evoca su poder para generar conocimientos, relaciones, un interés y necesidad -y por ende un compromiso auténtico – por indagar sobre el asunto que se quiere entender".
Resaltemos un punto de suma importancia: desde el momento en que el profesor o los alumnos plantean un problema, debe intentarse instalar a los alumnos en un ambiente de búsqueda, de discusión, de análisis, de apertura a las nuevas ideas (así no sean buenas desde la perspectiva del profesor), de comunicación en el que todos pueden expresar sus ideas y ser oídos con atención, de buena disposición para intentar situarse en la perspectiva del otro… Este ambiente es esencial para el éxito pedagógico.
Un último elemento importante: debemos partir de los sistemas concretos y no de los sistemas simbólicos. VASCO (1994)[19] distingue en todo sistema matemático tres subsistemas: un sistema concreto, un sistema conceptual y un sistema simbólico. Pensamos que algo equivalente sucede en los sistemas físicos. En efecto, creemos que en todo sistema físico existe un sistema concreto compuesto por:
a. Unos elementos concretos: los objetos del mundo (es decir lo real organizado): una bicicleta, el ascensor de Virginia, unas esferas de metal y de madera, un balón de fútbol.
b. Unas relaciones concretas: los objetos del mundo están relacionados temporal y espacialmente entre sí: Virginia está dentro del ascensor; la esfera de metal llega al suelo primero que la de madera; el balón de fútbol sigue una trayectoria curva en el eje horizontal con respecto al jugador que lo patea.
c. Unas operaciones concretas: algunos objetos actúan sobre otros y modifican sus relaciones con los demás o los modifican a ellos mismos: El jugador de fútbol patea el balón con chanfle; la tierra atrae las esferas de metal; el ascensor se estrella contra la tierra.
En un sistema físico existe también un sistema conceptual desde el cual podemos organizar lo real y entenderlo como nuestro mundo; este sistema que nos permite entender lo real no es otro que un modelo mental con el cual modelamos lo real para organizarlo. Este sistema está compuesto por:
a) Los elementos conceptuales que denotan los elementos concretos: todo objeto es producto de una construcción activa de los sujetos que trabajan un cierto sector de lo real gracias a su acción sobre los procesos ahí. (Escobedo,1997) Todas estas acciones interiorizadas gracias al lenguaje y la reflexión sobre ellas dan surgimiento a los conceptos.
b) Las relaciones conceptuales que denotan las relaciones concretas entre los elementos concretos: toda relación entre los objetos no puede ser entendida sino desde el modelo activado en forma similar a como todo objeto no puede ser concebido sino desde ese mismo modelo. La relación de equivalencia entre las magnitudes de dos objetos.
c) Las operaciones conceptuales que denotan las operaciones concretas sobre los elementos concretos: lo propio es válido para las operaciones sobre los objetos concretos. La operación de unir la masa de dos objetos en una balanza o la de incrementar la velocidad de un cuerpo mediante la aplicación de una fuerza, por ejemplo.
Por último, en todo sistema físico existe un sistema simbólico que se refiere al sistema conceptual. En ciencias naturales es usual y deseable contar con un sistema simbólico que permita un "manejo funcional" del sistema conceptual cuando se trata de predecir y controlar lo que sucede en el nivel de los sistemas concretos. Los símbolos que se refieren a ciertos objetos y los símbolos que se refieren a ciertas relaciones y pueden ser utilizados para hacer cálculos precisos acerca de un estado futuro de los objetos. Este sistema en forma equivalente a los otros dos sistemas está compuesto por:
a. Elementos simbólicos que simbolizan los elementos conceptuales: el símbolo M para el concepto de masa; el símbolo P para el concepto de peso.
b. Relaciones simbólicas que simbolizan las relaciones conceptuales: el símbolo = para simbolizar relaciones de igualdad entre magnitudes de la misma clase.
c. Operaciones simbólicas que simbolizan las operaciones conceptuales: el símbolo + para simbolizar la unión de dos magnitudes.
4.5.1. Virtudes de la experimentación
VASCO (1996), en un trabajo sobre enseñanza de las ciencias, cita un aparte de un texto escrito por algunos profesores de ciencias muy calificados; el texto dice: "Entendemos la experimentación como una serie de actividades diseñadas, controladas y desarrolladas en un medio escolar". VASCO dice lo siguiente sobre esta forma de entender la experimentación: "Efectivamente, eso describe lo que pasa en los laboratorios de los colegios y universidades. Pero para mí, la experimentación coherente con la epistemología Piagetiana no puede ser ni tan diseñada como parece decirse en esta descripción, ni tan controlada, ni tiene que desarrollarse necesariamente en el medio escolar. Lo ideal sería que el alumno mismo pudiera orientar su actividad para poner a prueba sus propias hipótesis; que él mismo controlara las variables y los posibles errores, y que ojala continuara sus actividades experimentales después de la jornada escolar". La experimentación tal como la concebimos aquí es coincidente con la posición de VASCO. No se trata de que el profesor diseñe un experimento con todas las medidas y los controles bien planeados desde su propia concepción del problema. Se trata de que, por el contrario, tal como propone VASCO, los mismos estudiantes diseñen el experimento que pondrá a prueba sus propias hipótesis.
El experimento en un primer momento será muy probablemente deficiente, insuficiente para poner a prueba las hipótesis correspondientes; pero eso es lo de menos. Lo importante es que se haya logrado construir un buen contexto para el experimento. El buen contexto son los modelos opuestos en virtud de los cuales se esperan resultados opuestos. Este contexto garantizará que los resultados del experimento, cuales quiera que ellos sean, serán contrarios a las expectativas de un grupo de estudiantes. Ellos se encargarán de impugnar el experimento, si no hay otros estudiantes que se hayan ya percatado de que el experimento tiene algún error de procedimiento o de medida. Los cuestionamientos que los mismos alumnos le hagan al experimento permitirán ir disolviendo los problemas que el diseño inicial presentaba. Con ello se habrá ganado el objetivo primordial: que todos entiendan qué es un control experimental y, en el caso que los ocupa, por qué es indispensable hacer los controles que los diversos participantes en la discusión señalan como necesarios.
La experimentación así concebida, conserva su carácter de instrumento de contrastación de las teorías. La experimentación "ilustrativa" nos parece inadecuada especialmente en los primeros cursos de ciencias. Este tipo de experimentación se da cuando el profesor establece en la clase teórica qué debe acontecer en determinadas circunstancias según una determinada teoría. En el laboratorio correspondiente realiza un experimento para mostrar que en efecto sucede lo que dice la teoría que debe suceder; si tiene experiencia y algo de suerte, sucede algo muy parecido a lo predicho; si no, obtiene un resultado muy diferente y se ve obligado a decir que por problemas del material o de ciertas circunstancias el experimento no arrojó los resultados esperados, pero que si se hubiera realizado en las condiciones requeridas por la teoría sí se hubieran observado los resultados esperados.
Aquí el papel del profesor cambia radicalmente. Su misión no consiste ya en preparar un experimento sin defectos para mostrarle al alumno que "la teoría es verdadera", sino, como anota VASCO en el documento citado, en contar con una buena cantidad de material variado, ojala cercano a la vida cotidiana, que él ofrecerá oportunamente a sus alumnos cuando ellos lo pidan o lo sugerirá hábilmente cuando ellos no imaginen la posibilidad de utilizarlo. El profesor experimentado, que conoce las "teorías de sus alumnos" sabrá anticiparse a las necesidades creadas por ellas y contará en el laboratorio con el material idóneo para contrastarlas.
El experimento concebido de esta manera, guarda en el salón de clase el mismo sentido de ser un instrumento para construir conocimiento válido y convincente. El experimento debe encontrarse siempre como una pieza clave dentro de un proceso de argumentación. Como lo señala VASCO en el mismo documento, "no se debe permitir a los estudiantes empezar a experimentar sólo "para ver qué pasa", sin haber formulado antes predicciones precisas, y sin haber dado razones y explicaciones hipotéticas para sustentar cada predicción. Los estudiantes cambian sus predicciones si no sucede lo que ellos creían, y no aceptan tan fácilmente comprometerse con una predicción y arriesgarse a "quedar mal". Muchas veces es conveniente exigir que se ponga por escrito, en el tablero o en una hoja de papel, la predicción o la razón para ella." Las teorías de los alumnos le dan el valor de un verdadero experimento al experimento en el salón de clases.
Después de diversos intentos, después de repetir varias veces el experimento mejorado cada vez por las críticas y las sugerencias de los alumnos o del profesor, cuando él lo considere pertinente (cuando vea por ejemplo que ninguno de los alumnos señala un error de medida o la falta de control de una variable), se puede establecer cuál fue el modelo respaldado por los resultados del experimento.
La Escuela Investigativa
La ciencia y la tecnología son conceptos complementarios que exigen la investigación rigurosa y disciplinada sobre cualquier fenómeno o sistema seleccionado por el cerebro humano para su conocimiento, comprensión y manejo con la propiedad creativa sobre el mismo. Frente a la histórica ausencia de un pensamiento científico y al consecuente desarrollo de habilidades empírico-críticas e investigativas como la observación detallada de la naturaleza, su análisis minucioso con métodos idóneos, el ordenamiento y tabulación de la información extraída, la sistematización teórica del conocimiento, la trasgresión y apropiación de tecnologías y la creática, se hace necesario diseñar una pedagogía que desde las edades post natales se comience a estimular la propedéutica de estos procesos.
El desarrollo acelerado y sistemático del conocimiento científico y tecnológico le ha cogido una ventaja inmensa a la cultura nacional; desde la simple comprensión de los principios de intercambio Energía –Materia hasta la tecnología aeroespacial, significan una laguna de por lo menos 150 años, y en otras disciplinas aún más precisas el estancamiento intelecto – cognitivo llega hasta la misma época en que los territorios Americanos pasaron del conocimiento sensoperceptivo a un conocimiento estructural en el que aún no se construye un capital simbólico y curricular.
5.1. Caminos filogenéticos y trayectorias epistémicas del conocimiento
Para el abordaje de este tema trasversal se retoman los planeamientos epistemológicos del matemático italiano CARLO FEDERICI Casa en su trabajo sobre "Elementos de lógica y Metodología"[20] del cual se transcribe una noción sencilla pero profunda de la epistemología "De la misma manera que un hombre puede reandar por los caminos de su vida rememorando el pasado (función epimeteíca), así el hombre puede reandar por los caminos que la especie y sus diferente colectividades han andado por el largo viaje, viaje que todavía dura y está viajando y que parece que nunca termina. Ambos procesos pertenecen al aspecto diacrónico, antrópico y más precisamente al ontogenético el primero y al filogenético el segundo."
Figura 6 – Mapa de trayectorias epistémicas
Sobre el interés del recuerdo o el recuento, a su vez diacrónico, no de lo que el hombre ha hecho sino de el cómo ha llegado a hacerlo, es decir, un recuento de los caminos que el hombre ha recorrido para llegar a los territorios del conocimiento y conocer lo que en este momento conoce, es decir, la descripción del origen y de la evolución de los conocimientos válidos del hombre y la humanidad.
El origen y la historia del conocimiento se presentan como un territorio critico, como un psicoanálisis del conocimiento que debe ubicar los obstáculos que han detenido, devuelto e impulsado la eficiencia investigativa. Los obstáculos que detienen e incluso atrasan son aquellos que por vetos, coerciones y actitudes humanas en contra del progreso y el desarrollo de la ciencia como los que impuso la iglesia católica y la inquisición al sistema heliocéntrico y la circulación sanguínea, a los "obstáculos" que impulsan y revolucionan los avances del conocimiento son aquellos procesos de la ciencia que obligan a condensar y enunciar teorías como el caso de la teoría de la relatividad enunciada bajo la presión de los resultados de las experiencias de MICHELSON-MORLEY (Fracaso de la demostración del movimiento de la Tierra en el éter y constatación de la velocidad de la luz con el interferómetro, obligando a Einstein a enunciar la teoría de la relatividad restringida 18 años después del experimento)
Si el hombre hubiese tenido pre saberes heredados de manera sistemática por su árbol filogenético, es decir, hubiese tenido más conocimientos en el origen y su evolución (camino epistemológico) tal vez las desviaciones, los estancamientos y los retrocesos hubiesen surtido efectos cognitivos diferentes. Geocentrismo – Heliocentrismo, Antropocentrismo-Sociocentrismo, Creacionismo-evolucionismo, Onda-partícula, han dado lugar a una epistemología dialéctica que ha propiciado el desarrollo del conocimiento en beneficio de la humanidad. Lo que no se acepta es la preservación en el estancamiento y ha sido la investigación la propulsora continua del conocimiento científico.
El conocimiento pertenece al mundo de la vida y se mueve con todo lo que vive, tal vez dentro de la dualidad dialéctica o complementaria de los contrarios entre los impulsos estatales de conservación y los impulsos revolucionarios de innovación. El primero conservador, representado en la tendencia de atesorar la herencia de épocas precedentes con asimilación de métodos y resultados, y el segundo, representado en la investigación sin limitarse a la pura y estéril repetición transmisionista. En este sentido y desde la física contemporánea la mecánica clásica constituye el límite de la mecánica relativista cuando la velocidad de la luz tiende al infinito.
Figura 7 – Relaciones de las mecánicas
5.1.1. El Círculo Epistemológico
La ciencia y la matemática han creado una semiótica del conocimiento científico, el territorio matemático se desterritorializa en el científico a través del estructurar-categorizar, y el territorio científico se desterritorializa en el matemático a través de la matematización, estos dos procesos reversibles y dialécticos se reterritorializan en el conocimiento estructurado como "circulo epistemológico"
Donde Cnt= nivel científico; Mtm= nivel matemático; Mtz= matematización;
Est – Ctg= Estructurar-Categorizar
Figura 8 – Relaciones entre ciencia y matemática
Las evoluciones humanas del conocimiento conforman una totalidad autorregulada y esta actividad estructurada en Círculos epistemológicos forman un organismo viviente y cibernético. Esta circunstancia conlleva no a la unificación de las ciencias (desde afuera) sino a la integración o totalización del conocimiento en el devenir del actuar-conocer orgánico (desde adentro).
En este proceso reflexivo y matematizado sobre el conocer FEDERICI propone unos niveles relacionados en unas ecuaciones lógicas conducentes al territorio epistemológico.
Figura 9 – Mapa interpretativo del conocimiento según Federicci
5.1.2. La Formación Epistemológica
La nueva revolución científica y tecnológica ha generado en el mundo moderno diferentes movimientos de reforma curricular enfocada a la formación de formadores en ciencias promoviendo la introducción acentuada de una componente metacientífica (Epistemología) en sus niveles intrínseco, cultural e instrumental. Con base en estas renovaciones cuniculares en la formación de docentes en ciencias se ha acumulado una voluminosa producción académica interesada en incorporar la epistemología en la didáctica de las ciencias.
Dentro de las propuestas de enseñanza de la epistemología enfocada a docentes y didactas científicos se encuentra una amalgama de enfoques que van desde cursos especializados hasta intentos de enseñar tópicos epistemológicos, esto es desde una actividad didáctica breve hasta un curso de Fundamentación. La identificación de los periodos y de los campos estructurantes que abordan las diferentes propuestas y modelos resulta difícil toda vez que hasta la fecha no se cuenta con una sistematización histórica de los mismos.
El modelo contemporáneo está inspirado en trabajos de JAVIER ECHEVERRIA, IAN HACKING, ANDREW PICKERING y BRUNO LATOUR, fundamentado en los siguientes parámetros:
a) Las relaciones entre la teoría y la práctica exigen desarrollo de pensamiento.
b) La epistemología se interesa en los conocimientos extraídos del laboratorio, en las decisiones científicas y en la interacción ciencia-tecnología.
c) El cambio de paradigmas científicos incluye la generación de nuevos símbolos y signos y la aplicación de hechos científicos.
d) La ciencia de cada época recae en los sistemas de valores que regula su funcionamiento epistémico.
En Colombia y buena parte de la América Latina la didáctica de la epistemología no tiene un programa y unas estrategias establecidas dentro de los diferentes contextos culturales, con algunas excepciones de programas de licenciatura en Ciencias básicas se hace referencia a la formación epistemológica desde dos ópticas simultáneas a saber:
a) La definición de la epistemología y el papel que cumple como reflexión alrededor de los proceso de construcción del conocimiento científico.
b) Presentar al comunidad académica los modelos epistemológicos más famosos y sus representantes históricos.
Es necesario entonces abordar una enseñanza pragmática de la epistemología que supere la narrativa y la retórica memorial de autores y de escritos e ir directo a los procesos prácticos que conllevan a la construcción de un conocimiento científico pragmático.
A fin de ordenar una serie de procesos que coadyuven en la estructuración de un diseño curricular enfocado a formar docentes investigadores con énfasis en la epistemología didáctica y que este diseño sea convalidado en las facultades de educación como también en los procesos de la educación preescolar, básica, media vocacional, técnica, tecnológica y profesional que contemplen las disciplinas científicas o las ciencias básicas en su actual proceso transdisciplinar o ruptura de fronteras disciplinares, se propone el modelo educativo de la ESCUELA INVESTIGATIVA.
Aunque la epistemología se ha empleado en relación directa con la construcción del conocimiento científico, es una necesidad ampliar su campo de acción al conocimiento en general como un ente vivo dentro de la ciencia. Desde esta óptica se pueden establecer los siguientes campos en la didáctica de la epistemología:
a. Coherencia y Correspondencia: Las formas en que el conocimiento hace representación de la realidad dentro de la dimensión de lo real.
b. Simbolización y representación: Lenguajes y signos mediante los cuales se expresa y se sistematiza el conocimiento.
c. Verificación constructiva: Formas en que se valida y se comprueba el conocimiento.
d. Culturización: Procesos a través de los cuales el conocimiento se incluye y se recrea en los contextos culturales.
e. Evolución: Formas en que el conocimiento se va profundizando y desarrollando a través del tiempo.
A su vez una didáctica de la epistemología debe acudir a unas herramientas de trabajo que le permitan confrontar las diferentes ideas dentro del marco de la construcción y desarrollo del conocimiento científico, dentro de las cuales podemos resaltar las siguientes:
a) El racionalismo sobre lo real para llegar al realismo de las ciencias.
b) El análisis y sistematización del lenguaje científico formal.
c) Análisis y construcción de conocimientos científicos a partir de la experimentación y la verificación.
d) Procesos de divulgación y alfabetización científica.
e) Procesos transdisciplinares que permitan la integración de las ciencias en solución de problemas tecnológicos.
Para complementar desde lo conceptual-filosófico el carácter de estas herramientas de trabajo epistemológico, acudimos a algunas reflexiones de THOMAS SAMUEL KUHN con relación a la ciencia normal, los paradigmas científicos y la epistemología historicista:
Dentro de la gran problemática sobre cómo se da el desarrollo o progreso científico se han asomado diversas categorías y tesis a lo largo de la historia de la Filosofía de la Ciencia. El neopositivismo fundamentalmente asumía la visión acumulativa, con la propuesta de la reducción científica. POPPER, por su parte, hablaba de la acumulación, haciendo sus razonamientos desde el concepto de la verosimilitud de las teorías.
THOMAS KUHN[21]considera esta problemática, tomando apoyo en el estudio histórico de la ciencia, debido a las "crisis y rupturas, que implican cambios radicales en la concepción del mundo, a las que llamó revoluciones científicas"[22]. Su apoyo en lo histórico se debe a que desde su posición de historiador de las ciencias, considera que esto es un factor muy importante para comprender no sólo cómo han ido adelante las teorías científicas, sino entender también por qué en ciertos momentos algunas teorías han sido aceptadas en vez de otras y han sido justificadas y validadas. Al demostrar esta posición sobre su concepción del progreso científico, le dedica KUHN, en su obra magna "La estructura de las revoluciones científicas", un espacio relevante de reflexión en cuanto a los paradigmas culturales de la sociedad. En esta obra se proponen diversas categorías y conceptos que son ampliamente consideradas en la epistemología que se ha escrito tras KUHN, entre los conceptos y categorías más importantes podemos nombrar los de paradigma, crisis, revoluciones científicas y ciencia normal. En el capítulo II de la obra citada[23]se presenta un estilo de introducción hacia lo que es su concepción de paradigma y ciencia normal, teniendo muy en cuenta un criterio historicista para su análisis y descripción; por lo que recurre a ejemplos bien concretos, específicamente en el campo de la física y la química.
Hay un amplio consenso en la comunidad científica sobre cómo explotar los avances conseguidos en el pasado ante los problemas existentes, creándose así soluciones universales a los que KUHN denominó "paradigmas". En un segundo momento, se buscan nuevas teorías y herramientas de investigación conforme las anteriores dejan de funcionar con eficacia. Si se demuestra que una teoría es superior a las existentes entonces es aceptada y se produce una "revolución científica". Tales rupturas revolucionarias traen consigo un cambio de conceptos científicos, problemas, soluciones y métodos, es decir, nuevos "paradigmas". En respuesta a las críticas, ha corregido y ampliado su teoría indicando que toda ciencia se perfila a lo largo del tiempo con las aportaciones de la comunidad científica que contribuye no sólo con nuevos conocimientos acumulativos, sino también a cambios cualitativos, nuevos cambios de perspectiva con la creación de nuevos paradigmas que abren nuevos horizontes a la ciencia, concebida, por tanto, como algo abierto y en evolución"
5.1.3. Ciencia Normal y Paradigma
Para KUHN La ciencia normal tiene como tarea la solución de situaciones científicas desde un determinado paradigma, que es compartido por los integrantes de una comunidad científica en cada campo de investigación:
Ciencia normal significa investigación basada firmemente en una o más realizaciones científicas pasadas, realizaciones que alguna comunidad científica particular reconoce, durante cierto tiempo, como fundamento para su práctica posterior.[24]
La ciencia normal, por lo tanto, implica «un período» en el que se ejecutan las actividades científicas aferradas a un paradigma, permitiendo que se revelen los aspectos más relevantes, según esta referencia paradigmática. Se refiere a toda una etapa pre-científica, que en el neopositivismo se denota como contexto de descubrimiento y la constitución progresiva de un paradigma, según nos dice Echeverría, dan origen a esta etapa de ciencia normal[25]
Antes de continuar con el análisis y presentación del discurso dado por KUHN en el Capítulo II de «La estructura de las revoluciones científicas», sobre la ciencia normal, intentemos clarificar su noción sobre esta categoría fundamental para sus relatos epistemológicos: paradigma.
Ya desde el Capítulo I[26]KUHN quiere sostener que el desarrollo científico no se puede considerar como un proceso de acumulación de hechos, inventos, teorías leyes científicas, en clara oposición a la corriente neopositivista que de alguna manera, en este aspecto fue sostenida también por POPPER. Admite también, con una explicación de valor histórico, que las teorías científicas anticuadas, aunque hayan sido descartadas, no dejan de ser científicas.
Ciertamente que en el proceso histórico han sido diversas las maneras de recopilar y procesar la información, por no hablar de la variedad de situaciones de descubrimiento de una teoría. Teniendo en cuenta los diferentes criterios y posibilidades tecnológicas de cada época. Asimismo, han sido diversos los tipos de interpretaciones que han influido para comprender los fenómenos científicos. "Lo sorprendente es la desaparición de todo este cúmulo de ciencias dispersas, precisamente en el momento de la constitución de un paradigma"[27], reflexiona ECHEVERRÍA. De acá que el término paradigma para KUHN esté relacionado íntimamente con el de ciencia normal[28]
Lo que KUHN denomina realizaciones paradigmáticas iníciales, cumplen, según el autor, por lo menos dos características esenciales, por las cuales han podido sostenerse en la historia, como ciencia normal; permitiendo definir las investigaciones, en cuanto a su teoría y método, en un campo científico determinado. Dichas características son:
Carecen suficientemente de precedentes como para haber podido atraer a un grupo duradero de partidarios, alejándolos de los aspectos de competencia de la actividad científica. Simultáneamente, eran lo bastante incompletas para dejar muchos problemas para ser resueltos por el delimitado grupo de científicos.[29]
Las realizaciones que cumplían estas características estaban en el ámbito de ser ciencia normal y KUHN las denominó paradigmas. En esto se dice que un saber «ascenderá» a la categoría de ciencia una vez dado el triunfo de un paradigma a él referido, reuniendo los miembros que aprenden, conocen y practican las bases dadas por el paradigma:
Los hombres cuya investigación se basa en paradigmas compartidos están sujetos a las mismas reglas y normas para la práctica científica. Este compromiso y el consentimiento aparente que provoca son requisitos previos para la ciencia normal, es decir, para la génesis y la continuación de una tradición particular de la investigación científica.[30]
En esta afirmación se descubren las bases que permiten la constitución de creencias y hábitos de científicos e intelectuales, que los identifica como comunidad científica o como escuela paradigmática, que se ha impuesto históricamente ante otras nociones del saber correspondiente.
KUHN, en el capítulo que sigue, describirá con palabras breves su noción de paradigma; aunque ya en el capítulo que acá tratamos la ha ido presentando: "Un paradigma es un modelo o patrón aceptado"[31]; aceptado por una comunidad de científicos que raramente concurren en desacuerdo con su manera específica de hacer ciencia.
Como todo hecho histórico, KUHN entiende que la estructura de la ciencia se fundamenta en un paradigma correspondiente a la época y que tiene su génesis, evolución, desarrollo y ocaso, hasta que es sustituido por otro. Este pensamiento le permite expresar su noción de revoluciones científicas, que para él constituyen los pasos fundamentales en el desarrollo de la ciencia y que consisten en el proceso de cambio de paradigmas. "Teorías que responden a paradigmas diferentes son incomparables entre sí, y el paso de un paradigma a otro no se puede explicar sino por factores extrínsecos a la propia racionalidad científica"[32]. Por este tipo de afirmaciones es que se considera a KUHN, junto a Feyerabend, con sus tesis de la inconmensurabilidad científica, los nuevos transgresores de la epistemología de la ciencia.
El paradigma, entendido como modelo o patrón, regirá para KUHN la ciencia normal, en un determinado período histórico, hasta su crisis y la revolución; de acá que los científicos referidos a un determinado paradigma, al realizar su labor científica no requerirán de hacer definiciones, ni delimitar su campo de acción. Se supera la escolástica forma de la famosa explicatio terminorum, que exigía la ubicación y justificación de cada concepto, término o categoría empleada, con extensos marcos teóricos definitorios. El paradigma ya marca las pautas a este respecto, lo que indica la independencia y autonomía de un saber científico.
La adquisición de un paradigma y del tipo más esotérico[33]de investigación que dicho paradigma permite es un signo de madurez en el desarrollo de cualquier campo científico dado.[34]
Desde diversos ejemplos de la física y la electricidad KUHN, intenta demostrar cómo se da el proceso para llegar a esta madurez histórica y el progreso revolucionario de las ciencias. Para él, como ya se ha asomado, las transformaciones de los paradigmas son las revoluciones científicas y el cambio que se da de un paradigma que cae a otro que pasa a dominar. Este es el comportamiento usual de desarrollo de una ciencia que va madurando. Entiéndase el porqué en el neopositivimo se quiso imponer a la física como el paradigma científico, modelo que debería ser considerado para la estructuración de los demás saberes. La madurez histórica que ha alcanzado la física es indudable, y el lenguaje fisicalista, con la influencia de Wittgenstein fue notable para incluirlo como modelo, a pesar de su posterior inconsistencia. Esto lo entendió muy bien KUHN siendo historiador de las ciencias, epistemólogo y físico.
5.1.4. Epistemología Historicista
KUHN reconoce que en las ciencias más antiguas, ya de tiempos «prehistóricos» se habían establecido paradigmas, tal es el caso de la matemática y la astronomía. También en la historia de la ciencia surgieron paradigmas por combinación de saberes y especialidades, como en el caso de la bioquímica, donde tanto la biología como la química, se podían considerar como ciencias maduras. A su vez, se admite el desarrollo de conocimientos sin contar necesariamente con un paradigma determinado, pero en este caso: "a falta de un paradigma, todos los hechos que pudieran ser pertinentes para el desarrollo de una ciencia dada tienen probabilidad de aparecer igualmente importantes"[35]. De esto se suscitan investigaciones sin mayor orientación, sin criterios para la recolección de datos; el manejo de los instrumentos se hace inadecuado, bien sea por su uso excesivo o por defecto.
No se niega que el cúmulo de datos que se aportan desde las ciencias sin paradigmas pueda ser válido; de hecho, datos que en algún momento han sido considerados como insignificantes, en otro tiempo pueden revestir gran importancia científica. Muchos han sido los casos – cita KUHN -, por ejemplo los escritos enciclopédicos de PLINIO[36]y los aportes literarios científicos de BACON[37]
Las primeras etapas en el desarrollo de una ciencia por lo general van en este sentido. Se va recolectando un caudal de información, reunida sin mayor orientación y que se encuentra en manos de estudiosos que inicialmente manejan un buen número de creencias metodológicas y de teorías que se cruzan y se yuxtaponen. Lo que se presta, por ende, a que surjan variedad de interpretación y resultados a ese respecto.
Esta situación de descubrimiento tiende a desaparecer y su "desaparición es causada, habitualmente, por el triunfo de una de las escuelas anteriores al paradigma, que a causa de sus propias creencias y pre concepciones características, hace hincapié sólo en alguna parte especial del conjunto de informes"[38]. De esta manera, se da el paso al período de ciencia normal. Pero el mismo KUHN considera que este traspaso implica en los estudiosos un tipo de conversión, pero que no es dado por la fuerza (una revolución pacífica), tampoco cumple una secuencia lógicamente preestablecida, no responde a exigencias neutrales de la situación que se va gestando en el conocimiento. Muchas veces, admite KUHN, el paso de un paradigma a otro no se hace necesariamente por razonamientos lógicos, sino incluso por razones externas a la misma ciencia.
Por lo general, la conversión a un nuevo paradigma se da porque el nuevo modelo permite resolver las dificultades que el anterior no lograba y que han hecho que el viejo modelo entre en crisis. Ante esto, se puede indicar que de alguna manera KUHN asoma cierto relativismo en el desarrollo de los paradigmas, aunque él mismo no lo promulga abiertamente: "Para ser aceptable como paradigma, una teoría debe parecer mejor que sus competidoras; pero no necesita explicar y, en efecto, nunca lo hace, todos los hechos que se puedan confrontar con ella"[39]. El rechazo a la visión de la reducción científica absorbente del neopositivismo y al falsacionismo popperiano es evidente, a la vez que se capta la asunción del criterio de inconmensurabilidad de las teorías.
En el proceso histórico los paradigmas van avanzando; al surgir uno nuevo, éste debe ir conquistando espacio en su ámbito de acción, debe hacer entrar en crisis al paradigma que lo precede y llegar a producir y extender muchas argumentaciones que puedan persuadir a muchos científicos del campo[40]
En el desarrollo de una ciencia normal, cuando un individuo o grupo produce por primera vez una síntesis capaz de atraer a la mayoría de los profesionales de la generación siguiente, las escuelas más antiguas desaparecen gradualmente. Su desaparición se debe, en parte, a la conversión de sus miembros al nuevo paradigma.[41]
Sin embargo, ante esto se puede decir que históricamente se descubren científicos que no quieren separarse de sus antiguas posturas y métodos, por lo cual son excluidos; ante lo que emerge, sus trabajos pierden vigencia, ya que el nuevo paradigma implicará la definición más rígida y «mejor» estructurada de la ciencia en cuestión; por ello, quienes no quieran ajustarse a ello se irán aislando en el campo del conocimiento.
Establecido el paradigma y al estar en curso la ciencia normal, la investigación científica surte efecto a manera de descubrir incógnitas; se da por sentado que los presupuestos del paradigma son firmes, no serán, por lo tanto, objeto de duda por parte de quienes lo asuman, por lo menos hasta que no salga a la luz otro modelo que lo opaque. En esta crisis de los fundamentos de los paradigmas ocurren las revoluciones científicas y el avance progresivo, más no «rítmico», de la ciencia normal. En ese pasar histórico se alcanza la ya mencionada madurez científica:
Desde la Antigüedad prehistórica, un campo de estudio tras otro ha ido cruzando la línea divisoria entre lo que un historiador podría llamar su prehistoria como ciencia y su historia propiamente dicha. Esas transiciones a la madurez raramente han sido tan repentinas e inequívocas (…). Pero tampoco han sido históricamente graduales, o sea, coextensivas con el desarrollo total de los campos en cuyo interior tuvieron lugar[42]
La ciencia normal que KUHN promulga está definitivamente marcada por un paradigma. Muchos de sus críticos destacan su tendencia a lo irracional y al relativismo epistemológico, la imprecisión en el manejo de sus categorías centrales y en el manejo radical de la inconmensurabilidad que impide la misma explicación del avance científico en la historia. Con todo, KUHN admite que el alcance de un paradigma es fundamental: "es difícil encontrar otro criterio que proclame con tanta claridad a un campo dado como ciencia"[43].
Aquí encontramos entonces la necesidad epistemológica de las genealogías y de los campos estructurantes, estudiar y analizar los procesos históricos en que se fueron configurando las ciencias, los métodos científicos y experimentos comprobatorios nodales que lograron revolucionar los paradigmas de cada disciplina científica y los paradigmas de la ciencia en general, las teorías que se fueron construyendo a partir de la técnica y las tecnologías que fueron evolucionando a partir de las aplicaciones científicas. Son conceptos, entonces, de rigurosa aplicación en cualquier proceso curricular para la formación de docentes en ciencias y en especial dentro del propuesto modelo de la "ESCUELA INVESTIGATIVA".
Al abordar la enseñanza de las llamadas ciencias básicas o exactas adscritas a la dinámica del universo y su naturaleza, se hace necesario confrontar el modelo asociativo en la misma evolución del universo. En este caso se retorna al texto de CARLO FEDERICI CASA en sus "Elementos de Lógica y Metodología" donde propone un mapa del conocimiento, es un mapa dinámico y no estático como los topográficos y geográficos, de alguna manera todo conocimiento al depender de la mente humana sufre los mismos procesos culturales del ser humano, es decir, se territorializa, se desterritorializa y se reterritorializa a partir de los paradigmas de cada época. En este mapa se proporciona la relación genética reciproca de cada uno de los conocimientos con los demás.
Se puede partir de la teoría de la gran explosión como apertura de la línea del tiempo y asumiendo la evolución asociativa como condición sine qua nun de la misma evolución, faltando en el mapa el tiempo entre la explosión de la energía y la condensación o constitución de las primeras partículas subatómicas. En esta primera sucesión de acontecimientos A, es el "momento" en que a partir del átomo inicial comienza la genealogía del mundo físico (Fsc), surgiendo la física como disciplina predispuesta para su estudio e investigación, momento que puede se remonta aproximadamente a los 100.000 millones de años.
B, es el "momento" en que se generan las condiciones para el surgimiento de la célula y se prefigura el mundo biótico (Btc), y la química y la biología surgen como disciplinas predispuestas para el estudio de esta evolución, momento que se puede aproximar a los 5.000 millones de años. En el "momento" C en el planeta Tierra se prefigura genealogía del hombre dando lugar al mundo antrópico (Ant) alrededor de un millón de años.
A partir del momento C se presenta la triple estructura física, biótica y antrópica (Fsc, Btc, Ant) con la cual debe relacionarse el hombre (Hmb) contenedor a la vez de estas tres estructuras y con las cuales debe interrelacionarse en su proceso de humanización (Hmb ( Hmz) el cual deviene en la misma humanización del mundo (Hmz ( Mnd). Esta interrelación del hombre humanizado con el mundo humanizado se realiza a través de la praxis humana (Prx) que se indica en el mapa con ACH. La secuencia siguiente del mapa se refiere a los niveles simbólicos de la actividad humana, pero es claro que toda actividad humana subyace en el conocimiento transdisciplinar de las estructuras primarias o genealógicas del conocimiento.
Figura 10- Mapa del conocimiento de FEDERICI
Con base en el mapa de conocimiento y en las tres estructuras genealógicas que propone FEDERICI, el conocimiento de las ciencias básicas se construye a partir de la indagación de sus respectivas genealogías y su simbolización en los lenguajes matemático y científico. Por esta misma razón no es posible construir el conocimiento de una ciencia sin acudir a la investigación de la misma en todos y cada uno de sus nodos estructurales desde la acción didáctica en la educación.
La lectura del mapa del conocimiento y su genealogía antrópica coinciden de alguna manera con la propuesta de la ESCUELA INVESTIGATIVA, en la cual el estudio de las ciencias debe seguir el mismo orden en consecuencia con la formación cultural del cerebro, comenzando inicialmente con el estudio de la física, luego la química y finalmente culminar con la biología y las relaciones interdisciplinarias, muy al contrario de lo que se hace en la actualidad dándole prioridad a la biología en los estudios primarios.
5.2. La Escuela Investigativa en la Didáctica de las Ciencias
Pueden ser múltiples y variados los métodos para acceder al conocimiento, pero en términos universales cada cuerpo genera sus necesidades y métodos de acuerdo a los códigos fundamentales del contexto y la cultura en el que habita, sólo desde esa circunstancia construye sus lenguajes cognitivos y perceptivos, los ordenes empirocríticos, los valores y jerarquías de sus intereses de la vida en sociedad.
Es difícil, por no decir imposible, construir un conocimiento a partir de las bases estructurales y filosóficas de la tradición occidental centrada en Europa, lo que sí es factible es la trasgresión de sus códigos epistemológicos e intentar un sincretismo con la "gran" cultura mestiza del Caribe y Latinoamérica, donde el conocimiento puntual y objetivo se entremezcla con la intuición, la magia y la percepción, produciendo resultados muchas veces sorprendentes.
Nuestra naturaleza regional tiene muchos saberes desaprovechados por la reducida inteligencia operativa de nuestras sociedades (Inteligencia social), sociedades que aún se encuentran en el estadio primario de la depredación desordenada de los bienes naturales, mentes con poca disciplina intelectual y una pereza milenaria frente al pensamiento científico y la tecnología. Incluso la misma España ancestral no es que vislumbre por sus hombres de ciencia. Seguramente bajo las garantías y comodidades que ofrecen los países industrializados para la investigación científica y tecnología, la captación de conocimiento científico y tecnológico se haría en una milésima de tiempo del empleado por uno de nuestros científicos.
El niño empieza a construir sus habilidades para el conocimiento a partir de tres factores integrados a su entorno e identificables para la labor pedagógica:
1) El factor genético aportado por los caracteres heredados.
2) La educación familiar primaria
3) El factor adquirido en su desarrollo cultural.
En este último es donde precisamente surgen los bloqueos debido a que los factores hereditarios son variados, múltiples y dispersos, y los factores adquiridos son producto de la inestabilidad cultural de un sistema social que históricamente no ha funcionado precisamente por ser un modelo impuesto. Finalmente queda la opción de la terquedad y seguir indagando por vías alternativas a la estructura occidental, emulando el exitoso resultado de los orientales.
Son varios los aspectos a enfocar en una didáctica que logre interesar la mente infantil en procesos de investigación disciplinada y en un amor al trabajo por acceder al conocimiento. No se trata de dividir la mente en asignaturas y comprar textos a las editoriales. Es necesario partir de aceptar una sabiduría aparente incrustada en las palabras y una total ignorancia de fondo representada en el subdesarrollo.
Dividir el universo entre lo sensible, lo perceptible, lo imaginable y lo comprobable, es decir, el micro y el macrocosmos, sus espacios de conexión, duplicación y reflejo y luego integrarlo nuevamente en los procesos del pensamiento. La tecnología permite ver la célula y comprobar la existencia de partículas subatómicas, permite detectar las radio galaxias y cuantificar las diferencias térmicas, de gravedad, masa y movimiento para finalmente ubicarnos en el entendimiento, comprensión y manejo de la energía y la materia en sus niveles bióticos, físicos y termodinámicos, simultáneamente nos entrega la incertidumbre onda-partícula para continuar empleando el método científico en la búsqueda de la "verdad" o el epistéme.
Es fundamental el permanente desarrollo del método científico y el desarrollo de sus pedagogías, por lo general un profesor no está acostumbrado a actualizar sus conocimientos y transferirlos al nivel de clase o taller; mientras el profesor no investigue será un permanente reproductor del subdesarrollo.
Para culminar este proceso de Fundamentación propuesto por el P.E.I. para dinamizar la educación pública, es pertinente resaltar la importancia de la pedagogía del juego en regiones de poca tradición académica y donde el estudio se asume como un sacrificio de tiempo y no como una dinámica placentera para el desarrollo de la comunidad.
Con base en lo anterior se hace necesario asumir una nueva actitud docente en la escuela y en especial con los niños que están haciendo la transición entre la tradicional primaria para ingresar a la secundaria. Esta nueva actitud debe contener una gran dosis de planificación previa y una distribución ordenada del trabajo escolar a través de proyectos científicos interdisciplinares desarrollados en pequeños grupos o comunidades científicas infantiles.
El diseño de modelos y metodologías aplicables a los contextos de nuestros estudiantes, la mayoría de ellos de estratos bajos y bajo condiciones difíciles de existencia, donde la mayoría pertenecen a familias disfuncionales o han sido abandonados, con grandes necesidades económicas para la subsistencia y pocos recursos para el desarrollo de sus actividades escolares, el diseño de estos modelos y metodologías deben estar enfocados a atender las expectativas de una población joven con bajos niveles de autoestima, deficiencias en la concentración de la atención, dificultades de lectoescritura y altos niveles de agresión e hiperactividad. Aunque las anteriores características hacen pensar en aspectos en contra del mismo proyecto, está en la calidad del docente y su grado de creatividad de convertir estos aparentes defectos sociales en cualidades potenciales para el desarrollo de una inteligencia científica y tecnológica.
5.3. La didáctica científica en la escuela Investigativa
Estructurar la mente científica desde la primera infancia y la pre-escolaridad, es una labor indicada para expertos en pedagogía en común alianza con padres y ayudas del estado. No se trata de negar el derecho a la infancia, al juego, al cachorreo y múltiples actividades propias del desarrollo del ser en sus primeros años. La importancia está en el diseño de prácticas y actividades acopladas al niño, enfocadas a establecer procesos que activen la red neuronal y sensibilicen y socialicen los sentidos, ampliando la red de conexiones para que el niño en proceso de crecimiento no presente dificultades de aprendizaje y tenga abiertas todas las puertas del conocimiento a través de los sentidos. Es algo complejo y requeriría de todo un tratado completo, pero en primer instancia se propone ofrecer ambientes adecuados y especializados de sensibilización, estimulación y socialización en los que los estímulos exógenos interactúen con los "estímulos endógenos" y se establezcan las conexiones adecuadas entre el ser y el universo.
5.3.1. Epistemología y experimentación
PIAGET quiso que la epistemología estuviese dotada de mecanismos de control sobre sus afirmaciones. La historia de la ciencia (concebida como laboratorio epistemológico) y la neurociencia (antigua psicología), le darían los elementos para diseñar el dominio experimental de su versión de esta disciplina. El objetivo de la epistemología genética es la explicación del conocimiento científico; su base experimental la constituye la historia de la ciencia y ciertos experimentos neurocientíficos, que quedan enmarcados en la llamada psicología genética, desarrollada para tales fines por PIAGET.
PIAGET siempre estuvo bajo la fuerte influencia de la ciencia de su tiempo (esto ya es evidente en su artículo Las Dos Direcciones del Pensamiento Científico (1929). Su epistemología está pensada alrededor de las categorías básicas de la ciencia, el espacio, el tiempo, la causalidad, el principio de conservación de la materia y el número. PIAGET realizó investigaciones decisivas sobre estas categorías, desde la perspectiva de la historia de las ideas, que lo llevaron a una explicación de la razón profunda de la existencia de un pensamiento racional. Pero consideró necesario dar una mayor sustentación empírica a sus aseveraciones de orden epistemológico. Su laboratorio epistemológico, constituido por la historia de la ciencia, se vio ampliado con sus investigaciones psicogenéticas. De allí extrae una información fundamental: existe una lógica del niño, cualitativamente distinta a la lógica del adulto. Este resultado está en el corazón de su teoría, pues le permitió explicar el origen operatorio de las estructuras lógicas (punto débil del empirismo) además de verificar una vieja hipótesis sobre la existencia de una lógica de la acción (la del niño pequeño) que sirve como punto de partida para la construcción de la lógica del pensamiento adulto. Para PIAGET, el pensamiento es una acción que se lleva a cabo internamente; para su descripción requiere de un análogo interiorizado del movimiento y de la percepción. La función simbólica hace posible esta nueva forma de acción: se comienza con las representaciones simples del mundo sensorio motor y de allí se llega a las operaciones concretas que se apoyan sobre aquellas primeras representaciones. El periodo de las operaciones concretas tiene como núcleo la posibilidad de aplicar, por parte del sujeto, algún principio de conservación. Debe entenderse que esto ocurre siempre dentro de un contexto y que el éxito en la aplicación de un principio de conservación en dicho contexto no significa que el sujeto ya pueda aplicar tal principio en cualquier otra situación. Lo que le interesa a la epistemología genética, como tal, es que la posibilidad de aplicar un principio de conservación revela un cambio cualitativo.
En la etapa final del proceso (que es muy largo, complejo y altamente no-homogéneo) aparecen las formas complejas de organización del pensamiento científico. El núcleo de la etapa de las operaciones formales lo constituye la posibilidad del pensamiento hipotético deductivo, es decir, la posibilidad de razonar a partir de hipótesis. La posibilidad significa que, en una situación determinada, el sujeto es capaz de ésta forma compleja de razonamiento. Es allí, en esa posibilidad, donde se encuentra el valor epistemológico que interesa a la epistemología genética. El análisis de la génesis histórica de las categorías básicas del pensamiento científico permitió a PIAGET la sistematización de la objetivación y del aumento de claridad conceptual (que podemos asociar a un aumento de rigor) en el desarrollo de las ciencias. La actividad de la comunidad científica va llevando al conocimiento, en una época determinada, a un mayor nivel de objetividad. La objetividad no es pues una característica del conocimiento que cae ya preformado ante los ojos de la comunidad. Pero hablar de la actividad de los científicos es hablar de un nivel de desarrollo avanzado. Si de lo que se trata es de investigar el proceso de construcción del conocimiento científico, la perspectiva evolutiva indica que hay que ir hacia atrás, hacia las etapas anteriores, ya que la realidad de un proceso evolutivo no la descubre ninguna de sus etapas en particular, sino el proceso en su totalidad.
Con base en estas conclusiones emanadas de las investigaciones y experimentos de PIAGET, se propone una escuela investigativa para el abordaje de la Ciencia y la Tecnología en la educación básica, partiendo de las lógicas y estructuras cognitivas de los niños que ingresan a la educación formal a partir de los 5 años de edad.
5.4. Matriz didáctica de la Escuela Investigativa
Con el claro interés de transformar los sistemas tradicionales que han demostrado ser inocuos e ineficientes para los propósitos del desarrollo del conocimiento científico y tecnológico en la escuela, se requiere diseñar modelos alternativos para el aprovechamiento del tiempo escolar que logren romper con el espacio del aula tradicional. Esto requiere disponer una infraestructura que permita la libertad de espacios, manejo circular de ambientes donde el área física, representada en edificaciones, preste el servicio de conversatorio (puesta en común) y convergencia de procesos donde el debate y la confrontación democrática de saberes generen la costumbre o el hábito de la investigación.
Se propone un canon para asumir la orientación del conocimiento científico y tecnológico en la enseñanza de las ciencias exactas hacia el conocimiento con base en el diseño y planificación de ambientes y actividades ligadas a proyectos multidisciplinares, con diferentes opciones de clasificación y con base en 12 parámetros o principios funcionales básicos a saber:
a) Resignificar y profundizar el sistema de estándares educativos.
b) Establecer con los estudiantes un acuerdo didáctico fundamentado en la amistad vinculante con la ciencia.
c) Diseñar procesos ligados directamente a la práctica y a la construcción autónoma del conocimiento.
d) Conformar grupos de investigación científica con proyectos identificados.
e) Trabajar por procesos y proyectos, desechando la tradicional hora – tema – clase.
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