Enseñanza de las ciencias para una nueva cultura docente

Comité científico internacional

Nora Bahamonde, Universidad Nacional de Río Negro, Argentina

Lydia Galagovsky, Universidad de Buenos Aires, Argentina

Leonardo González Galli, Universidad de Buenos Aires, Argentina

Elsa Meinardi, Universidad de Buenos Aires, Argentina

Nora Valeiras, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina

Laisa Freire, Universidad Federal de Río de Janeiro, Brasil

Isabel Martins, Universidad Federal de Río de Janeiro, Brasil

Eduardo Mortimer, Universidad Federal de Minas Gerais, Brasil

Roberto Nardi, Universidad de Sao Paulo, Brasil

Don Metz, Universidad de Winnipeg, Canadá

Álvaro García Martínez, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Colombia

Mariona Espinet, Universidad Autónoma de Barcelona, España

Carles Furió, Universidad de Valencia, España

Valentín Gavidia, Universidad de Valencia, España

Rufina Gutiérrez, Universidad Autónoma de Barcelona, España

Norbert Erdmann, University of Turku, Finlandia

Mirjamaija Mikkilä-Erdmann, University of Turku, Finlandia

Alma Adrianna Gómez, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional de Monterrey (CINVESTAV), México

Diana Rodríguez, Universidad Pedagógica Nacional, México

EDICIONES UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE

Vicerrectoría de Comunicaciones y Extensión Cultural

Av. Libertador Bernardo O’Higgins 390, Santiago, Chile

editorialedicionesuc@uc.cl

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Enseñanza de las ciencias para una nueva cultura docente

Desafíos y oportunidades

Mario Quintanilla Gatica, Agustín Adúriz-Bravo

© Inscripción Nº 2021-A-5143

Derechos reservados

Diciembre 2021

ISBN digital Nº 978-956-14-2912-3

Diseño: Francisca Galilea R.

CIP-Pontificia Universidad Católica de Chile

Enseñanza de las ciencias para una nueva cultura docente: desafíos y oportunidades / Mario Quintanilla Gatica, Agustín Adúriz-Bravo (compiladores).

Incluye bibliografías.

1. Ciencia – Enseñanza.

2. Profesores de ciencia – Formación profesional.

I. Quintanilla Gatica, Mario R., compilador.

II. Adúriz-Bravo, Agustín, compilador.

III. Colección Educación UC (Ediciones Universidad Católica de Chile (Santiago, Chile))

2021 507 + DDC 23 RDA

Diagramación digital: ebooks Patagonia

info@ebookspatagonia.com

www.ebookspatagonia.com

Presentación

La Colección Educación UC es una contribución de la Facultad de Educación de la Pontificia Universidad Católica de Chile y Ediciones UC a la labor cotidiana de los profesores en ejercicio, que nace del convencimiento sobre la necesidad de contar con textos que orienten el trabajo práctico de los educadores en terreno. Cada uno de estos títulos es fruto de investigación interdisciplinaria actualizada y de la puesta en práctica de las propuestas concretas que ellos ofrecen.

Este nuevo libro es el resultado del compromiso de Ediciones UC con el fortalecimiento de la educación que reciben las nuevas generaciones. Es un libro tremendamente oportuno y urgente ante los desafíos climáticos que enfrenta el planeta. La magnitud de las crisis ambiental que como sociedades hemos ido constatando demanda esfuerzos múltiples y articulados. La educación es un ámbito crucial en la transformación de los modos de convivir y relacionase con la naturaleza. Y particularmente, la educación de las ciencias plantea una oportunidad privilegiada para que las nuevas generaciones adquieran una visión y un compromiso definitivo con los ecosistemas que habitamos.

Tales desafíos son compartidos a escala global y por eso es relevante la inspiración iberoamericana de este libro. Aporta con contribuciones de autores de diferentes países de la región que, reunidos en esta edición, ofrecen una perspectiva convergente sobre las alternativas para mejorar la enseñanza de las ciencias.

Actualmente es crucial que el conocimiento se integre y en su interacción permita abordar y comprender problemas socio-ambientales complejos. Desde esa perspectiva, este libro es un aporte al incluir artículos sobre asignaturas como la Física, Química y Biología; abordar sugerencias concretas sobre la didáctica de las ciencias tanto a nivel escolar como en la formación inicial del profesorado; y abarcar aspectos como la evaluación o la tecnología educativa.

Mediante esta colección, la UC realiza un nuevo aporte al sistema educacional, esta vez en una de las temáticas más acuciantes del dialogo intergeneracional ante la urgencia climática que enfrentaremos en las siguientes décadas. Esto expresa el compromiso público de la UC con la educación del país, que esperamos contribuya a fortalecer la labor de nuestros profesores y profesoras para potenciar sus prácticas pedagógicas en las salas de clases tanto escolares como universitarias.

Alejandro Carrasco Rozas, decano Facultad de Educación UC.

Agradecimientos

Quisiéramos agradecer a todos los investigadores e investigadoras de universidades latinoamericanas y europeas que hicieron posible la reedición de este libro, publicado por primera vez en 2005.

A la Vicerrectoría Académica y Vicerrectoría de Investigación de la Pontificia Universidad Católica de Chile que subsidiaron el periodo sabático 2019 de uno de sus autores durante el segundo semestre de 2019, para realizar una estancia en la Universidad Autónoma de Barcelona, Universidad de Vigo, Universidad de Valencia, Universidad Federal de Río de Janeiro y Universidad de Sao Paulo en cuyas aulas y bibliotecas, se terminó de reeditar este libro.

A la ex decana de la Facultad de Educación, dra. Lorena Medina, que patrocinó el proyecto académico del sabático mencionado anteriormente.

Del mismo modo, damos las gracias al Instituto de Investigaciones CeFIEC, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires, por apoyar esta iniciativa académica con la idea de potenciar la colaboración y el intercambio científico con el Departamento de Didáctica y el Laboratorio de Investigación en Didáctica de las Ciencias (GRECIA-UC) de la Facultad de Educación de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Agradecemos también a la Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, al CONICET y a la Secretaría de Ciencia y Técnica de la Universidad de Buenos Aires, entidades públicas argentinas que financiaron los proyectos de investigación dentro de los cuales se produjeron algunas de las ideas aquí expuestas.

Al Departament de Didàctica de les Matemàtiques i de les Ciències Experimentals de la Universitat Autònoma de Barcelona, por facilitarnos la tarea de la compilación y edición final del libro durante el mes de octubre de 2019. Un reconocimiento especial a la permanente disposición y apoyo de su directora, la dra. Conxita Márquez Bargalló.

Al profesor Gerardo Saffer, por las ilustraciones de los diferentes capítulos.

Finalmente, agradecemos a Ediciones Universidad Católica de Chile, y en especial a Rosario Pacheco, por sus oportunas sugerencias para la mejora del texto original y por su permanente preocupación por la calidad académica de la propuesta definitiva.

Barcelona, invierno 2020

Índice

PRESENTACIÓN

Alejandro Carrasco Rozas, decano Facultad de Educación UC

AGRADECIMIENTOS

Mario Quintanilla Gatica y Agustín Adúriz-Bravo

INTRODUCCIÓN

Mario Quintanilla Gatica y Agustín Adúriz-Bravo

Capítulo 1

LAS COMPETENCIAS DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO EN EL AULA

Mario Quintanilla Gatica

Capítulo 2

INTERACCIÓN DISCURSIVA Y CONSTRUCCIÓN DE LA CIENCIA EN EL AULA

Antonia Candela

Capítulo 3

MODELOS CIENTÍFICOS, DIDÁCTICOS Y ANALÓGICOS EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS NATURALES

Agustín Adúriz-Bravo, M. Leonor Bonan y Jhon Deivi Acosta-Paz

Capítulo 4

LAS PRÁCTICAS EXPERIMENTALES EN EL PROCESO DE ENCULTURACIÓN CIENTÍFICA

Anna María Pessoa de Carvalho

Capítulo 5

ALGUNAS PREPARACIONES CULINARIAS, UN APOYO PARA EL TRABAJO EN EL AULA DE QUÍMICA

Núria Solsona i Pairó

Capítulo 6

QUÍMICA PARA EL CIUDADANO

Mercè Izquierdo Aymerich

Capítulo 7

LA LECTURA EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN DE LOS MODELOS CIENTÍFICOS

Anna Marbà Tallada, Conxita Márquez Bargalló, Isabel Pau Custodio y Àngels Prat Pla

Capítulo 8

COMUNICACIÓN TELEMÁTICA DE LAS CIENCIAS ENTORNO BSCW

Anna Llitjós Viza

Capítulo 9

Diarios dialógicos reflexivos en la formación inicial del profesorado de biología

María Inés Copello

Capítulo 10

LA FORMACIÓN INICIAL DE PROFESORES DE CIENCIAS EN COLOMBIA

Rómulo Gallego Badillo, Royman Pérez Miranda, Luz Nery Torres de Gallego y Rafael Yecid Amador Rodríguez

Capítulo 11

LA HISTORIA DE LA CIENCIA EN LA FORMACIÓN DEL PROFESORADO DE CIENCIAS NATURALES

Mari A. Lires

Capítulo 12

LA EVALUACIÓN DE PROFESORES DE CIENCIAS EN FORMACIÓN

Alberto Labarrere Sarduy y Mario Quintanilla Gatica

Capítulo 13

LA MODELIZACIÓN: UNA PROPUESTA PARA REPENSAR LA CIENCIA QUE ENSEÑAMOS

Pilar García y Neus Sanmartí

Capítulo 14

LA ENSEÑANZA DE LA QUÍMICA EN SECUNDARIA. EL CASO DE MÉXICO

José Antonio Chamizo Guerrero, María Elena Hernández Castellanos, Yosajandi Pérez Campillo y Armando Sánchez Martínez

Capítulo 15

LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS COMO ESPACIO INTEGRADOR ENTRE LA INVESTIGACIÓN Y LA FORMACIÓN DOCENTE

Beatriz Macedo y Raquel Katzowicz

Introducción

Han pasado dieciséis años desde que, en el prólogo a la primera edición de este libro, cuyo título original era Enseñar ciencias en el nuevo milenio, nos preguntábamos acerca de por qué es necesario pensar críticamente en la formación del profesorado de ciencias naturales en Latinoamérica. La cuestión de la calidad de la educación científica se había constituido ya, a inicios del siglo XXI, en objeto de numerosísimas investigaciones e innovaciones rigurosas a nivel mundial, con muy amplia bibliografía acumulada luego de tres décadas de intenso trabajo. En nuestra región, la producción era en cierto modo incipiente, pero ya se podían reconocer logros muy destacables. Nuestro libro se apoyaba entonces en una “tradición” intelectual corta, pero enjundiosa. Sin embargo, al mismo tiempo persistían gran cantidad de problemas en las clases de ciencias en los distintos niveles educativos y en la formación inicial y continuada del profesorado de ciencias, lo que tenía aun mayor interés y suponía aun mayor preocupación para nosotros al idear el índice de este libro.

El nuevo milenio llegaba con el planteamiento de importantes reformas en los modelos de formación docente tradicionales, sometidos a enorme presión por las nuevas demandas sociales, las opiniones de sentido común instaladas en los medios de comunicación masivos, la difusión de resultados de estudios transnacionales comparativos y la intrusión de la lógica de mercado en el ámbito educativo. Sin embargo, nos asistía el convencimiento inclaudicable de que nuestra región era prácticamente el último bastión en el planeta en el que resiste un modelo formativo profesionalizador, que considera que los profesores y profesoras de ciencias naturales deben formarse desde el inicio hasta el fin de su carrera como tales, en instituciones cuidadosamente pensadas al efecto (universidades que ofertan “licenciaturas”, “profesorados” o “pedagogías”, según el país, universidades pedagógicas, institutos superiores de formación docente, escuelas normalistas, etc.). Reconocemos que tal modelo es, desde luego, foráneo en sus orígenes: nos había llegado de la rica tradición pedagógica europea continental; pero aquí tomó características muy ricas y sobrevivió a las distintas tendencias reformistas que se dieron en Occidente y que consiguieron desdibujar en gran medida la especificidad de la formación profesional para la enseñanza.

En ese contexto, nos dimos a la tarea de compilar un libro sobre la temática y reunir en él a personas comprometidas con el campo de la didáctica de las ciencias naturales provenientes de siete países diferentes. Pasada más de una década del gran esfuerzo que supuso tal proyecto, nos reafirmamos hoy más que nunca en la idea que servía de norte a la versión original. Estamos convencidos de que el estudio de la ciencia como empresa profundamente humana nos provee de nuevas formas didácticas, metateóricamente fundamentadas, de mirar el conocimiento científico escolar y de aportar, con originalidad y con compromiso, a su transformación activa. Se trata de apuntar a una educación científica de calidad para todos los niños y niñas, adolescentes y jóvenes de nuestra región a través de una formación del profesorado organizada con sólidos fundamentos teóricos provenientes de las investigaciones realizadas desde y para nuestro contexto. Por tanto, el desafío era entonces, y sigue siendo hoy, que la enorme originalidad y potencia del pensamiento latinoamericano en didáctica de las ciencias naturales contribuya con insumos valiosos a la renovación de los modelos que rigen la formación de nuestros docentes de todos los niveles educativos, desde el inicial hasta el superior.

El libro que estamos presentando, versión renovada, ampliada y actualizada de aquel que con gran ilusión y gran empeño pudimos dar a conocer en mayo de 2006 en Santiago de Chile, se organiza en torno a los ejes del conocimiento y la práctica profesionales del profesorado de ciencias naturales. Trabajamos esos dos ejes desde la discusión didáctica auxiliada por la epistemología y la historia de la ciencia y apoyándonos en experiencias innovadoras de aula orientadas por la investigación, que funcionan a modo de “ejemplos paradigmáticos” de la concepción de ciencia escolar a la que adherimos los diferentes autores que participamos.

En el momento en el que el original vio la luz, los editores nos posicionábamos en torno al rol que para nosotros debían asumir las universidades como espacios de pensamiento crítico sobre una educación científica garantizada por el Estado y llevada adelante en instituciones públicas bajo principios de equidad y justicia social. Los académicos que hemos autorado esta obra colectiva estamos convencidos de que la universidad, como lugar privilegiado de producción y dinamización del conocimiento y como actor protagónico en la articulación de ese conocimiento con las demandas sociales, debe contribuir con hallazgos empíricos, revisiones bibliográficas, análisis críticos, argumentaciones sólidas, perspectivas teóricas originales y orientaciones bien fundamentadas a esa educación que estamos avizorando, en especial, y de acuerdo a nuestro interés profesional, desde el espacio de la formación inicial y continuada de los y las profesionales que asumirán la tarea de hacerla vivir en las aulas.

En el primer prólogo, y a lo largo de todos aquellos capítulos, nos mostrábamos convencidos de que la didáctica de las ciencias naturales, como disciplina académica consolidada, se constituía en el motor central para aportar a la generación de ideas potentes para la formación docente en el siglo XXI. Hoy, con mucha más experiencia y con un largo trayecto recorrido de trabajo conjunto, cristalizado a través de la creación de la Red Latinoamericana de Investigadores en Didáctica de las Ciencias Naturales (REDLAD), reafirmamos ese convencimiento y nos comprometemos a poner nuestra producción académica al servicio de los millones de profesores que tiene nuestra querida Latinoamérica, tan maltratada a veces desde fuera y desde dentro, pero continente joven y con un futuro brillante.

Hace dieciséis años llamábamos al libro un “mosaico de aportes”: habíamos convocado, no sin cierta cuota de osadía fogueada por el entusiasmo que nos provocaba el proyecto, a notables colegas de la región y de España para que nos ayudaran a componer un volumen que resultaba un tanto diverso en sus orientaciones conceptuales y metodológicas. Hoy los lectores encontrarán una obra con muchas más convergencias: las relaciones académicas y humanas incipientes que estábamos tejiendo en ese momento se muestran ahora completamente asentadas en lazos de colaboración sistemática, respeto profesional y genuina amistad, que decantan en una profunda sintonía teórica y política. Es entonces con enorme alegría que ponemos esta nueva versión del libro a disposición de nuestros colegas, esperando que compartan con nosotros la utopía de una formación de “maestros” latinoamericanos para cambiar el mundo.

Enseñanza de las ciencias para una nueva cultura docente es una versión renovada, ampliada y actualizada de aquel libro que con gran ilusión y esfuerzo pudimos materializar el 2006 en Santiago de Chile con el patrocinio de Ediciones UC. Sus capítulos, introducidos aquí preliminarmente, están organizados en referencia a los ejes del conocimiento y la práctica profesional del profesorado de ciencias naturales. Trabajamos esos dos ejes desde la discusión didáctica auxiliada por la epistemología y la historia de la ciencia y apoyándonos en experiencias innovadoras de aula orientadas por la investigación, que funcionan a modo de “ejemplos paradigmáticos” de la concepción de ciencia escolar a la que adherimos los diferentes autores que participamos en esta publicación y que pasamos a detallar brevemente a continuación.

En el Capítulo 1, Las competencias de pensamiento científico en el aula. Aportes teóricos y metodológicos para promover y desarrollar aprendizajes de nivel superior, se presenta y discute la fundamentación teórico-epistemológica acerca de la promoción y desarrollo de competencias de pensamiento científico (CPC) en el aula desde la investigación avanzada en didáctica de las ciencias naturales, así como de las concepciones acerca de la naturaleza de la ciencia y su enseñanza que influyen en la formación inicial y continua de los docentes. En el desarrollo de este capítulo se profundiza en la naturaleza de la ciencia y aprendizaje por (y de) CPC; formación del profesorado de ciencia y aprendizaje competencial de las ciencias; bases teóricas y debate acerca de las CPC; el lenguaje como problema e instrumento para promover CPC; el lenguaje y los planos del pensamiento científico, articuladores de CPC, finalizando con orientaciones metodológicas para promover CPC.

El Capítulo 2, Interacción discursiva y construcción de la ciencia en el aula, su autora de vasta trayectoria científica, Antonia Candela, pretende estudiar algunos procesos de construcción del conocimiento científico en el contexto natural del aula escolar. Al respecto, nos señala que trabajos de orientación sociocultural, cada vez con mayor consenso dentro de la investigación educativa, plantean que el aprendizaje significativo no solo depende de las ideas previas de los sujetos y de su evolución espontánea, como ha mostrado la investigación psicogenética, sino del contexto sociocultural interactivo en el que se produce. Por lo tanto, nos introduce fundamentadamente en la idea de que para entender cómo se enseña y se aprende la ciencia en el aula, es necesario estudiar los procesos de construcción de una comprensión compartida, a través del discurso entre docentes y alumnos, característico de la situación escolar en las aulas.

En el Capítulo 3, Modelos científicos, didácticos y analógicos en la enseñanza de las ciencias naturales, Agustín Adúriz-Bravo, M. Leonor Bonan y Jhon Deivi Acosta-Paz, presentan ideas y propuestas inscritas en una de las líneas de investigación e innovación que se ocupa de la naturaleza y función de la “modelización científica escolar”, refiriéndose al papel que juegan las representaciones, los modelos, las analogías y las metáforas en la construcción y la comunicación del conocimiento científico escolar en los procesos de enseñanza formal de las ciencias naturales dentro de la educación obligatoria.

El Capítulo 4, Las prácticas experimentales en el proceso de enculturación científica, Anna María Pessoa de Carvalho nos introduce en la noción de enculturación científica. Lo que pretende mostrar, ya sea con las referencias teóricas expuestas, ya sea con los ejemplos relatados –todos comprobados en clase en las escuelas básica y media– es que las clases de demostraciones investigativas y los laboratorios abiertos son actividades de enseñanza privilegiadas para fomentar la enculturación científica de las nuevas generaciones. Para ello, propone analizar las actividades experimentales con la finalidad de discutir si en esas clases los profesores crean un ambiente favorable a la enculturación científica de sus estudiantes y si estos han alcanzado o no niveles de razonamiento científico y las habilidades y actitudes propias de las ciencias.

En el Capítulo 5, Algunas preparaciones culinarias, un apoyo para el trabajo en el aula de Química, Núria Solsona i Pairó, en la introducción del modelo de cambio químico, en el contexto de la cocina, presenta una interesante experiencia donde el alumnado estudia experimentalmente las propiedades de algunas sustancias como la sal, el azúcar, el aceite y el vinagre. Con el objetivo de no limitar el aprendizaje a una ciencia descriptiva, trabajan con un modelo de partículas que les permite entender y justificar la clasificación de sustancias en mezclas, disoluciones y coloides. En la cocina-laboratorio del centro escolar, realizan preparaciones culinarias como chocolate a la taza, leche con cereales y mermeladas, entre otras y las explican a nivel macroscópico y microscópico.

En el Capítulo 6, denominado Química para el ciudadano, su autora de vasta y reconocida trayectoria internacional, la doctora Mercè Izquierdo Aymerich, reflexiona sobre una “química para todos” y plantea la urgencia de cambiar definitivamente la orientación de los programas de química, especialmente en las etapas de formación básica. Analiza teóricamente la aportación específica que la Didáctica de las Ciencias puede hacer a esta importante reforma y formula una propuesta fundamentada de nuevos contenidos de “química para todos” en la escuela y de una química comprensiva en la universidad.

En el Capítulo 7, La lectura en el proceso de construcción de los modelos científicos, Anna Marbà Tallada, Conxita Márquez Bargalló, Isabel Pau y Àngels Prat Pla desarrollan y profundizan en el valor del lenguaje y particularmente de la lectura como un proceso interactivo, entre el texto y el lector, en el que las representaciones mentales construidas por ellos/as son el resultado de la estructura superficial del texto, de su conocimiento previo, pero también de las experiencias presentes en el contexto sociocultural que les da cabida y donde aprenden ciencia en diferentes formatos lingüísticos.

En el Capítulo 8, Comunicación telemática de las ciencias. Entorno BSCW, su autora, Anna Llitjós Viza, realiza una introducción acerca de los materiales utilizados para la enseñanza de las ciencias. Señala que la mayoría de las veces, los cursos y los materiales didácticos diseñados para la enseñanza de las ciencias tienen una estructura lineal; indicando que se trata de transmisiones unívocas. Mientras que la comunicación audiovisual y telemática de las ciencias se fundamenta en la posibilidad de interrelación activa y en la estructuración de los contenidos científicos de forma multi-secuencial. El sistema interactivo, permite seguir itinerarios didácticos variables. Estas rutas no lineales pueden ser sistemas abiertos que proponen enlaces hacia recursos variados y contrastados. El recurso telemático se puede actualizar sistemáticamente: puntualizando aspectos, reestructurando los contenidos, o variando los mismos, destaca su autora.