colección educación | serie didáctica

Ainoa Marzábal, Cristian Merino (editores). Investigación en educación

científica en Chile. ¿Dónde estamos y hacia dónde vamos?

Valparaíso: Ediciones Universitarias de Valparaíso, 2021. 220 p. ; 17 x 24 cm.

ISBN Edición Impresa: 978-956-17-0918-8

ISBN Edición Digital: 978-956-17-0942-3;

1. Educación

Este libro ha sido seleccionado en el concurso de Publicaciones

Académicas de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Vicerrectoría académica

serie arbitrada

COORDINADORES DE LA COLECCIÓN

Formación en Investigación para Profesores

Cristian Merino, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile

Alma Adrianna Gómez Galindo, Cinvestav Monterrey, México

Agustín Adúriz-Bravo, Universidad de Buenos Aires, Argentina

COMITÉ EDITOR:

Ainoa Marzábal, Pontificia Universidad Católica de Chile

Cristian Merino, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

COMITÉ INTERNACIONAL

Alma Adrianna Gómez Galindo, Cinvestav Monterrey, México

Alvaro García-Martínez, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Colombia

Laísa Maria Freire dos Santos, Universidad Federal de Rio de Janeiro, Brasil

© Ainoa Marzábal, Cristian Merino (editores), 2021

Investigación en educación científica en Chile

¿Dónde estamos y hacia dónde vamos?

Registro de Propiedad Intelectual Nº 2021-A-1856

ISBN Edición Impresa: 978-956-17-0918-8

ISBN Edición Digital: 978-956-17-0942-3

Derechos Reservados

© Ediciones Universitarias de Valparaíso

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Calle Doce de Febrero 21, Valparaíso

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Diseño: Paulina Segura P.

Corrección de pruebas: Aldo Espina A.

CONTENIDOS

Presentación Ainoa Marzábal, Cristian Merino

Agradecimientos

Capítulo 1: La importancia de la investigación para el fortalecimiento de la educación científica Laísa Freire, Alma Adrianna Gómez Galindo y Álvaro García

Capítulo 2: Contextualización del curriculum de ciencias Macarena Soto, Leonor Huerta

Capítulo 3: Educación científica en y para la diversidad: Una mirada al rol ciudadano de los sujetos desde la didáctica de las ciencias Johanna Camacho, Yadrán Gómez

Capítulo 4: El desarrollo de la innovación en la enseñanza de las ciencias Roxana Jara, Carlos Duque y Cristian Merino

Capítulo 5: Investigación en Chile sobre el aprendizaje escolar en ciencias desde las visiones de proceso y producto Valeria Cabello, Patricia Moreira

Capítulo 6: Fortalecimiento de la relación teoría práctica en la formación inicial de profesores de ciencia Ainoa Marzábal, Carlos Vanegas

Capítulo 7: Generación de espacios colaborativos para el desarrollo profesional docente de profesores de ciencias Corina González, María Reyes, Andoni Arenas, Germán Ahumada y Beatriz Barrios

Reseñas curriculares de los autores

PRESENTACIÓN

En la Conferencia Mundial sobre la Ciencia para el siglo XXI se declaró que para que un país esté en condiciones de atender a las necesidades fundamentales de su población, la enseñanza de las ciencias es un imperativo estratégico. Como parte de esa educación científica los estudiantes deberían aprender a resolver problemas concretos y a atender a las necesidades de la sociedad, utilizando sus competencias y conocimientos científicos.

Desde esta visión, la educación científica actual se orienta hacia la formación de ciudadanos alfabetizados científicamente, considerando que la ciencia es un componente esencial de la educación que puede favorecer la participación ciudadana en la toma de decisiones acerca de los problemas relacionados con el desarrollo tecnocientífico, contribuir a la formación del espíritu crítico y transmitir la emoción de los apasionantes desafíos a los que se ha enfrentado la comunidad científica.

Si bien se ha logrado llegar a consenso en cuanto a la orientación de la educación científica hacia la alfabetización, la transición de la enseñanza de las ciencias hacia esta nueva visión no ha estado exenta de desafíos.

Chile, al igual que el resto de los países latinoamericanos, enfrenta el desafío de transformar su cultura científica escolar dado el rol estratégico de la educación científica en el desarrollo de las personas y de los pueblos. Actualmente encontramos altos índices de fracaso escolar (reprobación, repitencia, deserción) en los diferentes niveles educativos, y en particular bajos desempeños en el área de ciencias. Los resultados de evaluaciones estandarizadas nacionales e internacionales, obtenidos por los estudiantes chilenos en los últimos años, evidencian que el desempeño promedio de los estudiantes solo les permite realizar tareas básicas de ciencias, y que los jóvenes chilenos no aprenden en la escuela los conocimientos científicos que les permitirían desarrollarse como ciudadanos alfabetizados científicamente. Además, estamos viendo que, a pesar de la importancia estratégica del desarrollo científico y tecnológico, disminuye progresivamente la cantidad de alumnos y alumnas que eligen carreras científicas. Por último, también se observa a nivel local el aumento de las desigualdades en el acceso a la ciencia y la tecnología en los diferentes grupos socioeconómicos.

Si bien en los últimos años se han implementado diversas iniciativas con el propósito de fortalecer la educación científica, principalmente orientadas por las políticas públicas del Ministerio de Educación, hasta ahora no ha sido posible evidenciar que hayan tenido un impacto significativo en la calidad de los aprendizajes en ciencias de los estudiantes en la escuela.

Dada la relevancia de la educación científica para enfrentar los desafíos sociales y ambientales actuales, y la insuficiente formación de la población escolar chilena para enfrentarlos, es que emerge la necesidad de transitar hacia una educación científica relevante para todos los estudiantes. Esta transición debiera implicar al conjunto de actores vinculados a la educación en ciencias —desde los responsables políticos hasta los profesores de aula— identificando cuáles debieran ser las medidas para abordarlo y comprometiéndose en este proceso.

Encontramos, entonces, que enseñar ciencias de manera significativa y valiosa se ha convertido en un problema de relevancia. Este problema tiene, además, características especiales, distintas a las de la enseñanza de la matemática, las ciencias sociales o las artes. Al identificar la enseñanza de las ciencias como área problemática y al buscar soluciones y propuestas surgió, hace apenas alrededor de 30 años, una nueva disciplina, la Didáctica de las Ciencias.

La Didáctica de las Ciencias busca identificar y resolver las cuestiones relacionadas con la enseñanza de las ciencias. Tiene una doble labor, como actividad de investigación que genera conocimiento científico sobre qué y cómo enseñar, y como actividad de intervención en el mundo, en la práctica de la enseñanza de las ciencias, que involucra conocimientos que van más allá de los aspectos teóricos desarrollados por la misma Didáctica. Esta disciplina adapta, combina, transforma y profundiza las contribuciones teóricas de diferentes campos (ciencias experimentales, psicología, pedagogía, sociología, filosofía de la ciencia...) con el fin último de mejorar la enseñanza de las ciencias, llegándose a comparar analógicamente y ser “la ciencia del profesor de ciencias”.

Su aparición, como hemos mencionado, es reciente; podemos decir en términos generales que toma impulso en la década de los ‘80. Sin embargo, en Latinoamérica es prácticamente imposible identificar grupos de investigación en Didáctica de las Ciencias con proyección antes de la década de los ‘90. Desde entonces se han venido dando colaboraciones e intercambios de nuestra región con otros países, lo que ha generado antecedentes importantes para el establecimiento de una red de investigación en Didáctica de las Ciencias en la región. La Red de Investigadores Iberoamericanos en Didáctica de las Ciencias Experimentales, la Matemática y la Tecnología, RedIIDCyM, se conformó oficialmente en abril del año 2006, durante el Primer Encuentro de Investigadores Iberoamericanos en Didáctica de las Ciencias y la Matemática, celebrado en la ciudad de Medellín, Colombia. Posteriormente, el año 2009, durante el VIII Congreso Internacional sobre Investigación en Didáctica de las Ciencias en Barcelona (España) se transforma en la Red Latinoamericana de Investigación en Didáctica de las Ciencias Experimentales.

A nivel nacional, la primera instancia de encuentro de investigadores en educación científica fue el Seminario Internacional de Didáctica de las Ciencias, cuyos inicios se remontan a 1999, organizado por el Grupo de Reflexión en Enseñanza de las Ciencias e Investigación Didáctica Aplicada (GRECIA). En paralelo, las comisiones en Educación de las sociedades científicas de Chile (Sociedad Chilena de Física, SOCHIFI, Sociedad Chilena de Química, SCHQ, y la Sociedad de Biología de Chile) constituyen también espacios de encuentro de la comunidad, con un mayor nivel de especificidad. Estas iniciativas convergen el año 2014 en la creación de la Sociedad Chilena de Educación Científica (SChEC), y en la consolidación de un congreso para investigadores, formadores de profesores y profesores de ciencias en formación y en ejercicio, que se realiza cada dos años, y que en 2019 tuvo su tercera convocatoria.

Todas estas instancias empiezan a visibilizar los trabajos de investigación en didáctica de las ciencias experimentales realizados a lo largo de todo el país a través de tesis de pregrado, de postgrado y proyectos de investigación, y constituyen oportunidades para ir conformando una comunidad con una agenda propia, y con voz en las discusiones actuales sobre la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias a nivel de educación parvularia, escolar y superior, y la formación inicial y continua de profesores de ciencias.

Para esta comunidad todavía en consolidación, frente al desafío de transformar la educación científica de Chile, se hace evidente la necesidad de un conocimiento más exhaustivo del currículum de ciencias en Chile, de los procesos de enseñanza y aprendizaje en las escuelas, colegios, liceos e institutos técnico-profesionales, y de la formación inicial y continua de profesores en todo el país. Este conocimiento debiera ser el resultado de una mirada articulada de la investigación que se ha desarrollado en el país en el ámbito de la educación científica. Sin embargo, la comunidad de investigadores es relativamente reducida y cuenta todavía con pocos espacios formales de trabajo conjunto.

Con este libro queremos invitar a los estudiantes e investigadores noveles a sumarse a los esfuerzos de construir una comunidad articulada y reconocida en Didáctica de las Ciencias. Es necesario remarcar que no se trata de una mera aplicación de los conocimientos generados en otras áreas, como por ejemplo en la pedagogía, la psicología educacional o las mismas ciencias experimentales. Nuestra disciplina no es una subárea de la pedagogía, ni una mera difusión de los conocimientos disciplinares en ciencias. Si bien se ha aceptado a la Didáctica como una ciencia por la comunidad de didactas, aún es necesario buscar su reconocimiento entre otros grupos. Aceptar a la Didáctica de las Ciencias como disciplina implica también la formación de capital humano especializado para la investigación en dicha área. Ello conlleva la necesaria generación de más programas específicos de formación de investigadores en esta área, especialmente en Chile y en Latinoamérica.

También es necesario establecer más y mejores formas de comunicación entre los y las integrantes de la comunidad, especialmente los investigadores y el profesorado. Esto implica establecer vínculos significativos que permitan hacer llegar al aula los resultados de la investigación y abordar investidamente los problemas relevantes del aula.

Estos no son los únicos retos que les invitamos a asumir, pero queremos cerrar este apartado invitando a los lectores y lectoras a imaginar las múltiples posibilidades que también se presentan en una disciplina que se está inventando a sí misma.

El origen de este libro

En virtud de los aspectos indicados anteriormente, en noviembre de 2018 se realizó un esfuerzo por conocer a los investigadores nacionales en el área, y con ello poder realizar un taller titulado: Compartiendo ideas clave de la investigación en educación científica en Chile. Este fue un espacio de discusión que convocó a investigadores nacionales en el ámbito de la Educación Científica para identificar consensos en los hallazgos de las investigaciones desarrolladas en torno a los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias a nivel escolar, y la formación inicial y continua de profesores de ciencias. Esto nos permitió tener una visión más compleja de la educación científica chilena a partir de los aportes de los diversos participantes. Al mismo tiempo, también nos permitió identificar los desafíos actuales, con especial énfasis en los aspectos prioritarios en los que debiéramos interesarnos, y que están actualmente inexplorados desde el punto de vista de la investigación.

Nuestro propósito fue avanzar hacia el trabajo colaborativo, estratégicamente orientado a la construcción de una visión compleja sobre la educación científica de Chile que insume las reformas que permitan avanzar hacia una educación científica inclusiva, es decir, para todos los estudiantes.

El taller nos permitió identificar algunos consensos y desafíos para la investigación en educación científica que emergieron como resultado de las discusiones que tuvieron lugar, ancladas en las investigaciones desarrolladas por los participantes. Considerando el interés de dar a conocer estas ideas, retomamos la primera versión de este libro, editado el año 2008, cuando varios de los autores presentes se encontraban iniciando o finalizando sus estudios doctorales, y con gran ilusión y esperanza en contribuir al campo, tal vez con una mirada un poco ingenua de introducir los cambios que la educación científica requiere en Chile. Ahora 12 años más tarde, con un poco más de experiencia en formación de profesores, investigación, divulgación y reflexión de nuestro trabajo, hemos retomado esta iniciativa de proporcionar algunas ideas que contribuyan a la formación en investigación y con ello continuar con el paso del testigo ya sea de forma ascendente, descendente o de choque.

Este libro no pretende ser un estado del arte de la investigación en Didáctica de las Ciencias Experimentales de Chile, sino una reflexión que parte desde lo que sabemos a partir de las investigaciones desarrolladas, para proyectar una agenda común en investigación a la que esperamos seguir aportando, y a la que invitamos a los lectores a contribuir.

El contenido del libro se organiza de la siguiente manera:

 En el primer capítulo, Laisa Freire, Alma Adrianna Gómez Galindo y Álvaro García plantean argumentos de la relevancia de la investigación en Didáctica de las Ciencias, y su potencial contribución a la mejora de la educación científica en Chile y Latinoamérica. Considerando la contextualización temporal y geográfica de la investigación educativa, plantean su potencial para dar voz a los sujetos que participan en ella, mostrando las complejas relaciones entre el currículum, la formación en ciencias y las prácticas educativas, en un mundo contemporáneo marcado por la desigualdad y las problemáticas ambientales.

 En el segundo capítulo, Macarena Soto y Leonor Huerta abordan la educación científica a nivel curricular, planteando las reformas curriculares que, tanto a nivel internacional como nacional, han promovido la transición desde visiones tradicionales y utilitarias, hacia la alfabetización científica como propósito clave para la formación ciudadana. En el capítulo se analiza la estructura curricular chilena, los núcleos estructurantes, habilidades y actitudes clave para la educación científica, y las investigaciones que han dado cuenta de incoherencias y discontinuidades en la progresión curricular. Finalmente se plantean los desafíos asociados a este ámbito de investigación, prácticamente inexplorado en nuestro país.

 En el tercer capítulo, Johanna Camacho y Yadrán Gómez reflexionan sobre la necesidad de avanzar hacia una educación científica inclusiva, orientada a la justicia social desde una perspectiva de Derechos Humanos. Para ello, los autores plantean la necesidad de superar la visión tradicional y androcéntrica de la ciencia, y avanzar hacia visiones que resguarden su carácter interdisciplinar e intercultural y promuevan la justicia epistémica, revisando las contribuciones de la investigación a este ámbito e identificando los desafíos vigentes. Finalmente los autores discuten las implicaciones de estos aspectos para los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias a nivel escolar.

 En el cuarto capítulo, Roxana Jara, Carlos Duque y Cristian Merino se refieren a los procesos de innovación en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias, considerando los factores que favorecen y obstaculizan los procesos de innovación. Los autores recorren la historia de las innovaciones en química, física y biología en el país, identificando los grupos de innovación e investigación en el área de la educación científica y las tendencias actuales en innovación. Finalmente se plantean algunas reflexiones y preguntas que podrían orientar trabajos de investigación posteriores en este ámbito.

 En el quinto capítulo, Valeria Cabello y Patricia Moreira analizan las investigaciones desarrolladas en esta área identificando dos grandes paradigmas en la conceptualización del aprendizaje: como producto y como proceso. Las autoras nos invitan a pensar en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias como procesos intrincados y mediados sociocultural, histórica y políticamente, siguiendo la tendencia actual en Latinoamérica de aproximarse al aprendizaje desde perspectivas socioculturales. Finalmente se proyectan orientaciones para la investigación en este ámbito, dada su relevancia para la toma de decisiones educacionales pertinentes a nuestro contexto.

 En el sexto capítulo, Ainoa Marzábal y Carlos Vanegas presentan una visión panorámica de la formación inicial de profesores de ciencias en Chile, planteando la necesidad de superar la visión técnica del diseño y la implementación de la enseñanza e incorporar la evaluación de la enseñanza, las construcciones identitarias y el compromiso continuo con la propia formación y la construcción de ciudadanía como aspectos clave de la formación docente. Las investigaciones realizadas en torno a los enfoques formativos actuales, la selección de conocimientos relevantes para la formación, y las estrategias de monitoreo del desempeño profesional de los futuros profesores permiten identificar elementos promisorios que podrían orientar la transformación de los procesos de formación de profesores de ciencias, y contribuir a acortar la brecha entre los entornos escolares y universitarios en la educación de profesores de ciencias. Finalmente, los autores señalan los aspectos en los que se requiere seguir investigando para mejorar las capacidades profesionales de los docentes de ciencias en nuestro país.

 En el séptimo capítulo, Corina González, María Reyes, Andoni Arenas, Germán Ahumada y Beatriz Barrios abordan la formación continua de profesores mediante la generación de espacios colaborativos de desarrollo profesional docente. En el capítulo se discuten, a partir de las investigaciones realizadas en Chile, las condiciones que promueven la gestación y continuidad de las comunidades de aprendizaje, y las consencuencias que estas experiencias tienen en el crecimiento profesional y la transformación docente. Finalmente los autores sugieren los ámbitos en los que se requiere seguir innovando e investigando para mejorar la efectividad de estas instancias de formación continua de profesores de ciencias en Chile.

En suma, sabemos que no hemos cubierto todos los potenciales temas que podrían estar siendo investigados a nivel nacional. Invitamos a los investigadores o futuros investigadores a animarse a continuar con esta iniciativa y tal vez en 10 años más (o menos) en el volumen III, dar cobertura a aquellos temas que en esta oportunidad no fueron incluidos. Es nuestro sincero deseo que puedan disfrutar de la lectura de este segundo volumen de la colección tanto como nosotros hemos disfrutado preparándolo.

Ainoa Marzábal

Pontificia Universidad Católica de Chile

Cristian Merino

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

AGRADECIMIENTOS

 Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).Proyectos Fondecyt 1180619 / 1190843

 Programa CAPES-PRINT de Internacionalización.Nº 88887.466572/2019-00

CAPÍTULO 1

La importancia de la investigación para el fortalecimiento de la educación científica

Laísa Freire1 · Alma Adrianna Gómez Galindo2 · Álvaro García Martínez3

Resumen

Los procesos de investigación en el campo de Educación en Ciencias están situados en tiempos y espacios geográficos específicos. Actualmente nos encontramos con desafíos característicos del mundo contemporáneo. En el presente texto, argumentamos que la Educación en Ciencias en el siglo XXI enfrenta la responsabilidad de acceder a miradas amplias y críticas sobre las relaciones entre ciencia y sociedad, el papel de la educación científica, y por tanto, de la investigación. Los caminos recorridos y por recorrer pueden fortalecer a la educación científica, aportando a la construcción de una sociedad menos desigual. Aquí caracterizamos estos caminos a partir de nuestra inmersión en el campo (como personas que hacen investigación) y presentamos un breve panorama en el que describimos la Educación en Ciencias como campo de práctica y de conocimiento; analizamos los procesos y desafíos en la investigación sobre enseñanza-aprendizaje en el campo, sobre los estudiantes y sobre la formación de profesores. En el texto buscamos mostrar que los procesos de investigación realizados en nuestras realidades latinoamericanas pueden hacer emerger las propuestas que dan voz a los sujetos partícipes considerando sus contextos y realidades. Finalmente, elaboramos cuestionamientos sobre las complejas relaciones entre currículum, formación en ciencias, prácticas educativas y contextos socioambientales, en un mundo contemporáneo marcado por la desigualdad y las problemáticas ambientales.

Palabras claves: Investigación Educativa · Educación en Ciencias · Contexto latinoamericano · Formación de profesores de ciencias · Ciudadanía

1. Introducción

Los desafíos del siglo XXI son consecuencia del modelo de desarrollo que hemos vivido, donde la sobreexplotación de la naturaleza acompañada de las desigualdades sociales nos han llevado a cuestionar el sentido de la humanidad. Algunos autores se refieren a la contemporaneidad como el Antropoceno (Crutzen, 2006; Cole, 2019), considerando los cambios que los seres humanos han impuesto en el planeta; como el cambio climático, la desertificación, la contaminación de los mares, la polución del aire, los conflictos del agua y del petróleo; entre otros diversos problemas ambientales globales.

La ciencia y el desarrollo científico y tecnológico, si bien son parte del problema (Pinheiro, Silveira y Bazzo, 2009) pueden ser clave en su solución. Los cambios globales son complejos y demandan miradas críticas y acciones ciudadanas capaces de transformar la sociedad a partir de principios de equidad y justicia social. Estos retos nos brindan a su vez oportunidades de reflexión sobre las principales problemáticas y las brechas de conocimientos actuales en la investigación científica en general, y en la investigación científica en Educación.

Para hacer frente a los estos retos, al final del siglo XX, se realizaron acuerdos globales para garantizar la sostenibilidad de la vida (humana y no humana). La ciencia y la educación aportaron al diseño de propuestas de cambios socioambientales. Ejemplos de lo anterior son la agenda 21 y agenda 21 escolar, los objetivos del millenium y los objetivos del desarrollo sostenible. Precisamente, los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) son parte de un Protocolo Internacional de la Asamblea General de las Naciones Unidas (ONU) firmado en 2015, en los cuales los países se comprometen a implementar la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible. Se pone ahí de relieve que sus dimensiones abarcan cuestiones ambientales, sociales y económicas, incidiendo en diversos sectores de la sociedad.

El objetivo del Desarrollo Sostenible - ODS 4: Educación de calidad prevé “garantizar una educación inclusiva, equitativa y de calidad, y promover oportunidades de aprendizaje permanente para todos”. La educación de calidad está planteada en estos acuerdos globales, y está presente en las políticas públicas de los países los que han generado a su vez agendas, y pactos locales y nacionales para los procesos educativos.

La Educación en Ciencias es considerada aquí a partir de su función social y como clave para cambiar actitudes, valores y conocimientos frente a los desafíos del mundo contemporáneo. En el área de investigación en Didáctica de las Ciencias, está presente la discusión sobre los problemas asociados a la alfabetización científica para la toma de decisiones en el mundo contemporáneo. Más aún, en qué medida los sistemas globales de evaluaciones como PISA informan y reconocen las variaciones entre contextos, competencias y conocimientos sobre ciencia (Bybee, McCrae y Laurie, 2009). Actualmente la discusión se da vinculando/reflexionando sobre cuáles son los sentidos de las evaluaciones globales y las condiciones estructurales e inversiones en el desarrollo científico y tecnológico de cada país. Voces más críticas cuestionan la globalización y unificación de las competencias deseables, que generan la exclusión de saberes locales y descalifican la diversidad.

Otros horizontes de discusión caracterizan retos en la formación docente para enseñar ciencias a partir de tensiones entre la formación profesional docente y la formación centrada en la disciplina. En la investigación sobre el alumnado, los procesos de investigación se mueven del ámbito psicológico-cognitivo y pasan a niveles socioculturales y situados que dan voz a los estudiantes, y se discute su posición de subordinación. Cuando enfocamos la mirada en los desafíos para la Educación en Ciencias en Latinoamérica, identificamos tensiones entre las relaciones global y local respecto de las estructuras y procesos educativos, las influencias de discursos globales, como el del banco Mundial, la OMS, las evaluaciones PISA, TIMSS y otros. A su vez, su influencia en el desarrollo de políticas locales que a veces direccionan y limitan en cada país la investigación en Educación en Ciencias, pero también las prácticas como el desarrollo curricular, las actividades de aula y la formación de profesores de ciencias (García-Martínez, et. al., 2018; Mejía-Cárceres, 2019).

Con la influencia de la pedagogía crítica de Paulo Freire (1981) y Henry Giroux (1997, 2003), el pensamiento latinoamericano en Ciencia, Tecnología y Sociedad se sesga y en latinoamérica se argumenta que las investigaciones deben dar voz a los actores partícipes en los problemas “históricamente olvidados” (Auler y Delizoicov, 2015). Algunas preguntas que surgen son:

 ¿De qué ciencia hablamos?

 ¿Desde qué perspectivas situamos las cuestiones socioambientales?

 ¿Cómo organizamos nuestros currículos y secuencias didácticas?

 ¿Cuál es el rol de la ciencia y tecnología en la contemporaneidad?

 ¿Cuál es el papel de la enseñanza de las ciencias?

Acceder y reflexionar sobre estos cuestionamientos implica lo que Sousa Santos (2010) califica como el pasar de la sociología de las ausencias a la sociología de las emergencias. Así, se considera entre otros apectos, el reto de transformar “la ciencia moderna y de la alta cultura en criterios únicos de verdad y de cualidad estética” (Sousa Santos, 2010, 22p.), en un movimiento que se manifesta a partir de nuevos procesos de producción y de valoración de conocimientos válidos, científicos y no científicos y en diálogo con diferentes grupos sociales, expertos y no expertos.

Por ende, en el presente texto argumentamos que la educación científica, o educación en ciencias, tiene una responsabilidad de acceder a esas miradas amplias en un proceso que vincula teoría y práctica en el proceso de investigación. Además, analizar el medio de enseñanza en Chile posibilita traer los contextos de la práctica para comprender y avanzar en los caminos de la investigación en la enseñanza, permitiendo la construcción de nuevos aportes desde la producción de conocimientos. Además, señalar algunos cuestionamientos con potencial de generar una agenda de investigación o encuadre metodológico que pueden colaborar a la caracterización de límites conceptuales/metodológicos en las investigaciones en enseñanza de las ciencias, de modo a superar los límites del presente.

2. La investigación en Educación en Ciencias como campo prioritario de desarrollo, su impacto en la sociedad y en sus políticas educativas

La investigación es una actividad profesional a la que muchos expertos se dedican, con el fin de profundizar en el conocimiento de su campo disciplinar, y esto no es ajeno a la Educación en Ciencias, en donde cada vez hay mejores grupos de investigación que tienen como objeto de estudio la generación de conocimiento en torno a caracterizar y mejorar la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias en la escuela.

La investigación en educación en ciencias es una línea de desarrollo de gran relevancia para una sociedad, en la medida en que aporta a mejorar los procesos de formación de la ciudadanía y, por ende, a generar un mayor desarrollo científico y tecnológico de un país.

En este contexto, se generan ciertos interrogantes para que esto se pueda lograr, los cuales son el eje de desarrollo de este apartado; entre estos están, el para qué investigar en Educación en Ciencias, qué se investiga en Educación en Ciencias, qué impacto en la sociedad y en las políticas públicas tiene esta investigación generada en el campo de la Educación en Ciencias.

2.1 ¿Para qué investigar en Educación en Ciencias?

El desarrollo científico y tecnológico de un país es de vital importancia para mejorar las condiciones de vida de su ciudadanía, proporcionando mejores condiciones y recursos para el cuidado de la salud, el mejoramiento de la vivienda, de la formación en la escuela, un bienestar en familia a través de espacios de formación cultural, deportiva y recreativa, entre otros. Esto implica el optimizar los recursos naturales y artificiales, usándolos y cuidándolos de una manera responsable, generando una conciencia de preservación permanente del ambiente, y la generación de un desarrollo adecuado de la sociedad sin dañar el medio que nos rodea.

Este desarrollo científico y tecnológico solo se puede generar con una Educación en Ciencias adecuada para todos los ciudadanos, la cual se irá especializando, en la medida en que los estudiantes se inclinen hacia ella y deseen estudiarla en profundidad en la universidad. Pero lo que se ha visto en los últimos años, es una disminución del número de jóvenes que escogen las carreras de ciencias como opción de formación y de aporte a la sociedad. En estos momentos, se genera un mayor desarrollo científico y tecnológico dados los problemas sociales, ambientales, de salud pública, y necesidades alimentarias que se tiene en la sociedad actual, entre muchas otras problemáticas básicas de una sociedad. En este sentido, es de vital importancia que se mejoren las condiciones para que los jóvenes vean en la formación en ciencias una oportunidad y una necesidad de aportar al mejoramiento de la sociedad. En esta línea, se requiere de una política clara y bien definida que promueva la formación en ciencias y la investigación en ciencia y tecnología, creando mayores rubros para el desarrollo de investigaciones en campos prioritarios que cubran satisfactoriamente las necesidades de la sociedad actual.

Sin embargo, pensar en investigación en Educación en Ciencias, no solo se centra en aquellos que desean estudiarla en la universidad como profesión, sino que está dirigida a los ciudadanos en general que deben formarse en ciencias; desde la educación infantil, la primaria y la secundaria, de tal manera que les permita ser ciudadanos cultos, científicamente hablando. Además cuando hablamos de formarse en ciencias en la escuela, no nos estamos refiriendo solo a los contenidos propios de las ciencias naturales (Física, Química, Geología y Biología) que son importantes; hacemos referencia también, que al estudiar ciencias se van desarrollando competencias que les permite a estos niños y jóvenes desarrollar un pensamiento científico y tecnológico (García-Martínez y Pinilla, 2007), lo cual puede lograrse a través varios medios, por ejemplo, como lo menciona Osborne (2014) a través del desarrollo de diferentes tipos de prácticas científicas para aprender ciencias.

Este desarrollo de competencias en ciencias, que debe generarse en la escuela, implica que se investigue en profundidad la educación en ciencias, desde diferentes líneas de acción. Una primera línea, parte de la definición y delimitación de qué competencias desarrollar, cuáles son las más pertinentes, cómo priorizarlas y secuenciarlas, y en qué niveles de formación hacerlo (Educación infantil, primaria o secundaria). De esta manera, estamos pensando en qué aprendizajes son los pertinentes y necesarios desarrollar en los niños y jóvenes, y así poder planificar el proceso de desarrollo de competencias durante varios años, generándose un sistema planificado y evolutivo.

Una segunda línea, está relacionada con cómo desarrollar esos aprendizajes en el aula a partir de las competencias previstas y delimitadas, lo cual centra la atención en los procesos didácticos que desarrolla el profesorado. En este sentido, es necesario construir estrategias didácticas y material didáctico mejor estructurados que contemplen los contextos y necesidades de los estudiantes para generar mejores aprendizajes y más duraderos en el tiempo; que contemplen la diversidad en la escuela y que sean accesibles a todos los estudiantes.

Una tercera línea, centra la atención en cómo evaluar el desarrollo de las competencias, qué tipo de estrategias e instrumentos son los más pertinentes de ser empleados para hacer el seguimiento de dicho desarrollo. Qué tipo de proceso es el más adecuado para hacer el proceso de acompañamiento de esos aprendizajes, a través de la regulación permanente que hace el profesor, en pro del desarrollo de la autorregulación en los estudiantes.

Todo lo anterior, se soporta en una cuarta línea, la cual tiene que ver con la formación del profesorado, y está dada por las disciplinas que deben tenerse en cuenta para que el profesorado pueda abordar cada una de las líneas anteriores con calidad y eficiencia. Entre las metadisciplinas están la Didáctica de las Ciencias, Historia de las ciencias y filosofía de las Ciencias, y desde las disciplinas están la psicología cognitiva, sociología, pedagogía, entre otras (Izquierdo, García-Martínez, Quintanilla, y Adúriz-Bravo, 2016).

De esta manera, se observa la necesidad de investigar en educación en ciencias para identificar qué se desea desarrollar en la niñez y juventud dependiendo de la política de desarrollo científico y tecnológico del país. Esto permitirá identificar los procesos de formación para lograr dichos aprendizajes y los requerimientos para hacerlo, así como la realización de un proceso evaluativo adecuado y confiable. Se resalta como eje central de todo este sistema, la formación de profesores, la cual va a garantizar que se puedan desarrollar los puntos anteriores con buena fundamentación desde la ciencia del profesor de ciencias, es decir, la Didáctica de las Ciencias.

2.2 ¿Qué se investiga en Educación en Ciencias?

En este momento, hablar de unos campos, limitados y bien delimitados, de investigación en Educación en ciencias es complejo en razón a varios factores, entre los que se destacan, las perspectivas teóricas que se asumen desde los grupos de investigación, las necesidades y prioridades de las regiones en donde se realice, la población con la que se desarrolla, por mencionar algunas limitantes. Sin embargo, presentaremos una síntesis de algunas líneas que más se han desarrollado y otras que tendrán gran importancia en la Educación en Ciencias en Chile.

Partiendo de los interrogantes planteados, nos ubicamos en la necesidad de desarrollar competencias que fortalezcan el pensamiento científico de nuestra niñez y juventud (García-Martínez y Pinilla, 2007), y que se vayan formando como ciudadanos científicamente cultos, de tal manera que, al momento de tomar decisiones, lo hagan a partir de la formación recibida, bien fundamentadas y responsables, no solo con ellos mismos sino respetando al “otro” (su vecino, conciudadano, el ambiente y los otros seres vivos). Se busca que el ciudadano culto reconozca al “otro” como parte vital para el desarrollo de una convivencia en armonía desde la equidad.

Hablamos del desarrollo de competencias para generar un pensamiento científico y tecnológico responsable, desde diferentes líneas de acción; por ejemplo:

1 A partir del desarrollo de una comunicación asertiva, lo cual puede generarse al desarrollar diferentes habilidades cognitivo lingüísticas, tales como la argumentación y la explicación, que son vitales para las ciencias naturales (Sánchez, González y García-Martínez, 2013; Osborne, 2014).

2 A partir del desarrollo de procesos de Modelización, en la medida en que los estudiantes mejoran su capacidad de pensar con teorías científicas para explicar el mundo en el cual están inmersos (Upmeier, Krüger, y van Driel, 2019).

3 Mediante la generación de una actitud de trabajo colaborativo y en comunidad, reconociendo al otro, y respetando la diversidad de puntos de vista.

4 A través del desarrollo de una conciencia frente al medio y al impacto de nuestras acciones sobre él.

5 Al desarrollo de la práctica en ciencia y tecnología de manera responsable con nuestros recursos, fortaleciendo el diseño y puesta en ejecución de modelos de diferente tipo (Osborne, 2014).

6 A través de la formulación de preguntas (Osborne, 2014), ya que es una tarea esencial para la formación en ciencias. Formular preguntas es indispensable para reconocer el contexto en el que se está trabajando, es imaginarse hacia dónde se puede ir, contribuye a desarrollar el pensamiento hipotético deductivo, ya que ayuda a prever situaciones y posibles rutas.

7 Diseñando, planeando y desarrollando pequeños procesos investigativos en el aula (Osborne, 2014) con la orientación del profesor.

8 Analizando e interpretando datos (Osborne, 2014) son procesos de gran relevancia en la medida en que ayudan a los estudiantes a comprender qué medios o instrumentos son los adecuados para recolectar información, qué tipo de información es útil, cómo esa información se puede convertir en un dato valioso o no, cómo procesar esa información y cómo comunicarla.

9 Usando el pensamiento matemático y computacional, lo cual permite al estudiante reconocer y representar variables, generar representaciones simbólicas de las relaciones y predecir resultados (Osborne, 2014; Merino y García-Martínez, 2019).

10 Empleo de software para procesamiento, sistematización y análisis de la información, al mismo tiempo que, uso de herramientas digitales para la comunicación virtual con compañeros y profesores para la generación de otras formas de trabajo colaborativo (García-Martínez, Hernández, Abella, Valbuena, González, Prieto, Muñoz y Gómez, 2018).

11 Analizando casos problémicos que permitan reflexionar sobre las diferentes vías como se ha construido el conocimiento, sus implicaciones sociales, culturales, económicas y ambientales (Izquierdo, García-Martínez, Quintanilla, y Adúriz-Bravo, 2016).

2.3 Impacto en la sociedad y en sus políticas educativas

Al revisar lo planteado en líneas anteriores se observa que la investigación en Educación en Ciencias debería tener un impacto relevante en la construcción de políticas educativas en diferentes niveles de diseño y desarrollo. Así, a nivel macrocurricular se espera que los diseñadores de la política educativa de un país (a nivel de gobierno nacional y de ministerio de educación) y de sus respectivas regiones retomen los resultados de investigación como un insumo que les permite visualizar las principales líneas de desarrollo que se requieren, a partir del estudio de las debilidades y fortalezas en los aprendizajes de los estudiantes.

Las evaluaciones nacionales de los estudiantes son importantes, pero no suficientes ya que no contemplan muchos aspectos que se evidencian en la investigación de campo en las escuelas, en el estudio del trabajo de aula, de los aprendizajes de los estudiantes y del trabajo docente cotidiano. Las evaluaciones nacionales muestran tendencias y valores, pero no permiten comprender por qué se dan de esa manera ni cuál es su origen.

A nivel mesocurricular, las instituciones educativas pueden construir sus proyectos educativos tomando como referencia de consulta los resultados de la investigación educativa, y por supuesto los lineamientos nacionales sobre la política educativa del país. Les permite decidir con mayores argumentos qué estructura curricular es la más pertinente frente a la formación que desean generar en sus estudiantes, desde un modelo pedagógico contemporáneo y actual.

Y a nivel microcurricular, les proporciona herramientas a los profesores para seleccionar qué modelo didáctico, desde la enseñanza de las ciencias, es el que va a adoptar para desarrollar el pensamiento científico y tecnológico en sus estudiantes. Y a partir de él, hacer sus diseños del área de ciencias y tecnología y sus programaciones de aula.

3. La investigación en educación en ciencias y su impacto en los aprendizajes de los estudiantes

Los alumnos no siempre han sido considerados parte fundamental del acto educativo; prueba de ello es que las áreas de investigación asociadas a los alumnos, se han centrado durante largo tiempo únicamente en aspectos psicológicos. Sin embargo, las posturas que entienden el aprendizaje solo en sus aspectos psicológicos o cognitivos, han sido fuertemente criticadas por desconocer temas centrales como la cultura, las relaciones de poder y el discurso (O’Loughlin, 1992).

En las visiones socioculturales, el alumno empieza a ser mirado en relación a estos temas centrales y en su complejidad. Estamos superando la etapa en la que las investigaciones en torno a cómo aprenden los alumnos se hacían con la finalidad de mejorar los aprendizajes dictados curricularmente. Aquí presentamos, en forma breve, el recorrido de algunas áreas o líneas de investigación, partiendo de la visión del alumnado como instrumento para mejora de los logros curriculares en ciencias, hacia el alumnado entendido como persona, situada social y culturalmente, con derecho a una educación para la mejora de sus condiciones y otras propuestas centradas en su bienestar.

3.1 Ideas previas y cambio conceptual

La línea de investigación de ideas previas o alternativas, surge a partir de la tesis de doctorado de Rosalind Driver (1973), sus trabajos (Driver, 1997 y Driver et al., 1999) y una gran amplitud de estudios posteriores, que documentan ampliamente las formas en la que los alumnos explican los fenómenos naturales, identificando que estas son diferentes a las formas en que la ciencia los explica. Estos hallazgos se contraponen con las posturas aceptadas hasta ese momento que, siendo de corte piagetano, sostenían que las capacidades lógico-matemáticas eran globales y no suponían la existencia de diferencias en el conocimiento en dominios específicos.

La importancia de esta línea radica en que ha permitido contribuir a la consolidación de la didáctica de las ciencias como área de investigación y, desde otras perspectivas teóricas, asumirla como disciplina científica, que, como hemos mencionado, es la ciencia que guía al profesor de ciencias. Ciertamente, esta línea nos lleva al reconocimiento de que los alumnos llegan al aula con ideas propias en dominios específicos (disciplinares). Actualmente en las prácticas escolares, está ampliamente aceptado que debemos indagar lo que los alumnos saben, para actuar en consecuencia —esto a partir del desarrollo de esta línea y de las aportaciones de Ausubel (1976)—.

A partir de la documentación de estas ideas, surge otra sobre cambio conceptual, en la cual, de forma general, se busca que los alumnos cambien sus explicaciones por otras cercanas o ajustadas a las científicas. Además, se espera que los alumnos den sentido a estas explicaciones científicas (Ver por ejemplo de Rosalind Driver y colaboradores “Making sense of secondary science”, 1999, y de Eduardo Mortimer y Philip Scott “Meaning making in secondary science classrooms”, 2003). Si bien los estudios sobre cambio conceptual fueron los trabajos más frecuentes (al menos entre 1998 a 2002), estos han ido disminuyendo (Tsai y Wen, 2005), ya que los resultados mostraron que estas explicaciones o ideas previas, no son tan fácilmente sustituibles. Aunque la investigación sobre cambio conceptual continúa, ciertamente ha decrecido el número de publicaciones y el poder predictivo para mejorar el aprendizaje de los alumnos que se le asignó en épocas pasadas. Actualmente, el área ha derivado a la investigación sobre las “restricciones cognitivas” (por ejemplo Talanquer, 2009) o los “obstáculos epistemológicos” (Astolfi, 1994, 1997).

Los hallazgos en estas áreas han llevado a propuestas como la demarcación entre lo que es ciencia y lo que no es ciencia y sus contextos de uso. Por ejemplo, en enseñanza de la evolución (Borgerding y Deniz, 2018), se considera que las ideas científicas y las religiosas generan explicaciones distintas, ambas valiosas, pero dado la inconmensurabilidad de sus paradigmas, se espera que los alumnos entiendan que se producen desde espacios distintos y que se usan en contextos diferentes. Continuando con el ejemplo de la enseñanza de la evolución también se ha discutido la imposibilidad de sustituir algunas formas básicas de razonamiento, por ejemplo la teleología (ver González Galli y Meinardi, 2011). En este último caso la vigilancia metacognitiva es la alternativa señalada (ver abajo en el área de regulación y metacognición). Finalmente, el estudio de razonamiento de los alumnos se ha complejizado y es una área fructífera de investigación.

3.2 Modelos y modelización

Igualmente fructíferas son las áreas asociadas al desarrollo de propuestas teórico metodológicas para trabajar en el aula de ciencias, en las que el papel del alumnado queda claramente señalado, y se espera que integren prácticas de investigación y a la vez desarrollen conocimiento en el área. Dos son especialmente importantes: la indagación y la modelización.

El área de indagación ha tomado importancia, especialmente en Estados Unidos, debido a su incorporación como forma de trabajo en las propuestas curriculares. Se han generado diversos trabajos que señalan qué es y cómo se lleva a cabo, y otros sobre su eficacia y las dificultades asociadas (Ver Flick y Lederman, 2004). En términos generales se busca que el alumnado adquiera habilidades para realizar procesos científicos y conocimiento sobre estos procesos. En el primer caso, se trata de que realicen una serie de actividades organizadas, que incluyen un uso extenso y versátil del discurso oral, escrito, gráfico y simbólico, a fin de solucionar preguntas relevantes o auténticas y que sean capaces de evaluar dichas actividades. Durante las actividades, el alumnado desarrolla saber conceptual, procedimental y actitudinal. Al mismo tiempo, se espera que aprendan acerca de los procesos que los científicos usan para desarrollar conocimiento nuevo, es decir, sobre la naturaleza de la ciencia (Anderson, 2007). Dada la complejidad en el logro de este doble objetivo, esta propuesta se ha tratado como una enseñanza de las ciencias orientada por la indagación.

Las propuestas de indagación han recibido numerosas críticas, cuatro son especialmente importantes. La primera, indica la atención con las visiones de ciencia sobre qué es y cómo se construye conocimiento, junto con la falta de reflexión sobre estos aspectos. La segunda, señala que dentro de la indagación se integran varios elementos clave, uno de ellos es “pensar con modelos” (Bybee, 2004), pero no se plantean procesos de modelización. Una tercera planteada por Osborne (2014) es que a través de la esta perspectiva se confunde el objetivo central de la ciencia con el objetivo del aprendizaje de las ciencias, en este sentido, la debilidad argumentativa de la enseñanza basada en la indagación radica en confundir el hacer ciencia con aprender ciencia. La cuarta, señalada por Osborne (2014), radica en que la denominación de enseñar ciencias a través de la indagación se confunde con que se enseñe la ciencia indagando. Así cualquier actividad que implique práctica, se confunde con esta aproximación pedagógica.

Sin embargo, el área de investigación sobre modelos y modelización, ha mostrado la complejidad asociada a este “pensar con modelos”. Esta aparente contradicción, ha sido señalada por Couso (2014), quien argumenta sobre la importancia de una modelización que integre algunos elementos de indagación.

La modelización, por su parte, ha cobrado fuerza en los últimos veinte años y se considera hoy en día como una de las propuestas más sugerentes para el desarrollo de explicaciones científicas por parte del alumnado; siendo una de las áreas con mayor cantidad de bibliografía: por ejemplo la serie Models and Modeling in Science Education, de Springer, que consta de 12 libros; los monográficos de Science & Education del 2007, núm. 16, vols. 7-8; y el del International Journal of Science Education del 2010, núm. 22, vol. 9. El monográfico de Bio-Grafía, escritos sobre la biología y su enseñanza del año 2014, volumen 7, número 13, puede ser una buena fuente de información en español.

A pesar de la amplia bibliografía, aún existe polisemia en el uso del término modelos, derivada especialmente de las fuentes de origen, algunas desde la filosofía de la ciencia, otras desde la psicología cognitiva. La modelización hoy día se propone como proceso multidimensional que incorpora la motivación, los usos del lenguaje y la dimensión social del aprendizaje (Tamayo, 2001), entre otras. Si bien en esta área se ha desarrollado amplia literatura respecto a sus aspectos conceptuales o teóricos (ver Gutiérrez, 2014), aún hay preguntas abiertas asociadas a su implementación y resultados.

3.3 Regulación y metacognición

Otras de las áreas de investigación que reconocen al alumnado como eje central son las asociadas a la regulación del aprendizaje y a la metacognición. Estas áreas se han desarrollado ampliamente fuera de la educación en ciencias y no han recibido en esta última la atención suficiente. Podemos decir que se trata de líneas emergentes en el campo (Zohar y Dori, 2012). La reflexión sobre cómo promover en dominios específicos la regulación y cómo se manifiesta y promueve en los alumnos al aprender temas asociados a ciencias, es aún un campo abierto de investigación, especialmente porque toma diferente dimensión en los diferentes contenidos y la forma de abordarlos (por ejemplo, desde lo disciplinar a lo multireferencial).

El aprendizaje autorregulado se entiende como un proceso activo y constructivo mediante el cual los estudiantes establecen metas para su aprendizaje y luego monitorean, regulan y controlan su cognición, motivación y actuación, guiados y restringidos por sus metas y por el contexto (Pintrich 2000 en Stoeger et al., 2015). Zimmerman (2002) desde una perspectiva socio-constructivista, opina que la autorregulación involucra más que el conocimiento metacognitivo, implica un sentido subyacente de autoeficacia y agencia personal y los procesos motivacionales y conductuales para poner en práctica estas creencias.

La regulación en ciencias (auto, co-, hetero-, y otras) se ha trabajado en términos de evaluación formativa (Simón, Márquez y Sanmartí, 2006), para la vigilancia metacognitiva, la agencia y el aprendizaje auto-motivado. El estudio de las emociones se ha integrado a esta línea de forma precaria, asociado a la meta-afectividad. En diversos foros se ha reconocido la importancia de la motivación y la afectividad, temas centrales para encarar a los alumnos en su dimensión personal, social y cultural. Desafortunadamente, los estudios sobre emociones en ciencias se han enfocado primordialmente a las presentadas por los docentes, mientras que las de los alumnos han sido exploradas superficialmente. Mucho menos explorado en Educación en Ciencias han sido los procesos de auto-regulación de las emociones.

Reconocer las emociones de los alumnos apenas empieza a cobrar relevancia. Sobre todo porque diversos estudios han identificado que cada vez el estudiantado muestra menos interés por las ciencias. Las tasas de elección de carreras de ciencias han disminuido en forma generalizada. A partir de esto se reconoce que es imperativo realizar investigación sobre cómo interesar a los alumnos en la ciencia (Osborne, Simon y Collins, 2003). Cabe señalar, sin embargo, que este interés en los alumnos, vuelve a situarse en las posturas instrumentalistas, en las que los alumnos vuelven a ser un medio para un fin.

3.4 Hacia una mirada más humanista de los alumnos

Si bien no hemos agotado la investigación asociada a los aprendizajes de los alumnos, vale la pena resaltar algunas voces contemporáneas con mirada crítica. Las críticas a apartados anteriores señalan que en ellas se desconocen las relaciones de poder instauradas en el aula, los intereses reales de los alumnos, además de estar enfocadas en lograr mejores aprendizajes desde posturas de rendimiento, que excluyen la voz de los alumnos. Recientemente la investigación empieza a mirar a los alumnos, ya no como un medio para un fin, sino para entenderlos, identificar sus intereses, necesidades, emociones y finalmente para pensar en una Educación en Ciencias que aporte a los procesos de desarrollo de juicios críticos, participación en la toma de decisiones, desarrollo de la identidad (personal o grupal). Todo ello para aportar a una vida más feliz, justa y plena. Cabe señalar que diversas investigaciones en las líneas o áreas señaladas con antelación incorporan esta mirada, aunque ello no es característico de la gran mayoría.

Como parte de las líneas que han buscado revalorar el rol del estudiante en los procesos educativos, encontramos la asociada a darles “voz” (en inglés students voice). Este grupo de investigaciones rescata la voz a los alumnos reconociendo sus intereses, especialmente para considerarlos en la toma de decisiones asociada a las reformas curriculares (ver Bahou, 2011). En el área de Educación en Ciencias, se ha empezado a indagar sobre las motivaciones, intereses y opiniones de los alumnos respecto a qué educación en ciencias es relevante y cómo trabajar en el aula, por qué no se interesan en la ciencia, o las dificultades asociadas a la propia estructura escolar, por ejemplo la transición primaria secundaria (e.g. Logan y Skamp, 2008).

Por otra lado, son relevantes en este sentido los estudios que tratan la diversidad desde la exclusión y la subordinación, desde diferentes perspectivas, por ejemplo, aquellos relacionados con la etnia, religión, condición particular del estudiante (con limitaciones visuales, auditivas,etc) entre otras (por ejemplo García-Martínez et al., 2014). En el caso de enfoque de género, que reivindican el papel de las mujeres en la ciencia y estudian los procesos de exclusión de las mujeres y niñas en el aula; así mismo los estudios asociados a las minorías étnicas o a los grupos indígenas, ya sea desde miradas poscoloniales o incluso decoloniales (Ver por ejemplo Carter, 2004; Walsh, 2009).

Nos atrevemos a señalar que el camino de investigación trazado que pone la mirada en los alumnos y sus aprendizajes, nos invita a situarnos en miradas más críticas, en las cuales dejamos de lado los intereses centrados en el aprovechamiento, el logro de mejor desempeño según las pruebas estandarizadas y las propuestas curriculares (siempre creadas con ausencia de la voz del alumnado y desde las estructuras de poder establecidas). Situarnos aquí implica preguntarnos quiénes son los alumnos, cuáles son sus intereses, y por qué para ellos y ellas puede ser relevante aprender ciencia, y qué ciencia será esa. Lo anterior, no desde la mirada del experto, sino desde posturas situadas y contextualizadas, centradas en la promoción de la justicia social, y la visualización y discusión de las estructuras de poder, en las que actualmente los alumnos y las alumnas están ubicados en situaciones de subordinación, en relación a los contenidos, el profesorado y a los procesos de enseñanza-aprendizaje tradicionalmente instaurados.

4. La investigación en educación en ciencias y su impacto en el profesorado y sus procesos de formación

Las indagaciones contemporáneas de cómo formar al profesor para hacer frente a los desafíos planteados, es algo que motiva a entender las contribuciones de la investigación en educación en ciencias en los procesos de formación de profesores en ciencias. En el presente apartado vamos a reflexionar sobre las brechas del conocimiento relacionadas a investigaciones sobre la formación de identidad profesional del profesor de ciencias y sobre la teoría y la práctica en el proceso de investigación sobre formación de profesores.

4.1 Investigaciones sobre la formación de identidad profesional del profesor de ciencias

La identidad profesional del profesor es un tema recurrente en las investigaciones sobre formación de profesores (Sayago Quintana, Chacón Corzo y Rojas de Rojas, 2008; Nunes, 2001) y sobre formación de profesores de ciencias (Siry y Lara, 2012; Aristizabal y García-Martínez, 2017). Actualmente, la tarea del profesor no es calificada como vocación, sino que hay una construcción de una visión de profesionalización del proceso de enseñanza renovando el fundamento epistemológico de ser profesor y ser educador (Tardif, 2000; Tardif, 2010). Quizás, profundizar en indagaciones sobre la práctica docente en la búsqueda de teorías que la expliquen, pude ser un camino para plantear investigaciones sobre la praxis profesional del profesor a la luz de los planteamientos que abogan por una relación teoría-práctica orientada de la práctica hacia la teoría. Para Nóvoa (2009) la preparación para la profesión docente debe construirse dentro de la práctica, desde las experiencias de los profesores, teniendo en cuenta diversos aspectos como el público, para quien trabajará este educador, su historia de vida y sus relaciones con otros profesionales. Se destaca la importancia de pensar la formación en un abordaje que va más allá de la formación académica, dando voz a los profesores considerando que el desarrollo personal, profesional y organizacional de la profesión docente (Nunes, 2001) juega un papel que contribuye a la formación identitaria del profesor (Aristizabal y García-Martínez, 2012). Experiencias prácticas/vivencias en la formación y el trabajo docente conforman saberes y cambian la identidad en cuanto profesional (Tardif y Raymond, 2000; Aristizabal y García-Martínez, 2017).

Las prácticas en la formación de profesores puede incluir acciones de co-docencia durante el pregrado como en la experiencia de Santos y colaboradores (2019) en la que la co-docencia fue desarrollada junto con acciones interdisciplinares entre física, química y biología enseñando a profesores en formación, posibilitando el trabajo integrado desde la perspectiva de proyectos de ciencias. Las experiencias de los docentes durante sus prácticas obligatorias para su titulación (Lima et al., 2018) marcan el desarrollo profesional del profesor aún en su formación inicial. Sin embargo, Fonseca y Ramos (2018) caracterizan los límites en la actuación de formadores de profesores señalando que hay sentidos valorados por los formadores que son más direccionados a la formación del biólogo (en este caso), con énfasis en conocimientos científicos, y poco relacionados a los pedagógicos y la práctica escolar. Ese problema en la formación genera un ciclo de reproducción de modos de formación que no da voz al profesor y no considera muchas veces las cuestiones propias de la escuela.

Experiencias de formación inicial y contínua aportan al trabajo docente saberes temporales y saberes contextuales, principalmente durante los primeros años de la práctica profesional (Tardif, 2000). Alves, Siqueira, Massena y Sousa (2017), apuntan una propuesta de reconfiguración curricular con características innovadoras para la formación de profesores de ciencias, llamada de situação de estudo (Maldaner et al., 2007); generando enlaces con presupuestos y paradigmas de la racionalidad práctica y crítica conformando identidades docentes [Para profundizar y conocer modelos de formación de profesores ver Schön, 1983; Carr y Kemmis,1986; Freitas y Vilani, 2002)]. Aguiar (2006), ha constatado que, más allá del elemento constitutivo de la identidad, la formación continua es algo extremadamente valorado por los profesores. Los profesores consideran fundamental para su práctica pedagógica analizar los cambios del conocimiento y las transformaciones constantes de la sociedad contemporánea, tanto en lo local como en lo global. A la vez se apunta como reto inherente a la identidad docente la baja autoestima y el poco reconocimiento por los otros.

Otro límite en esta discusión, tiene que ver con las investigaciones que contribuyen a develar bases del conocimiento profesional orientadas por la noción de identidad estática, como algo a ser construido y alcanzado (Rodrigues y Mogarro, 2020). Por otro lado, está la noción de identidad como interpretación y reinterpretación de experiencias en los distintos contextos en los cuales los profesores se mueven (Rocha y Malheiro, 2019; Siry y Lara, 2012). Estas últimas pueden aportar ideas en relación a los retos contemporáneos de ser profesor. Para ello hay que considerar que las fronteras del trabajo del profesor son borrosas entre el tiempo y espacio, característica de la modernidad tardía (ver Giddens, 1991), cambiando relaciones sociales e identidades. Lo que proponemos como reflexión e investigación, es un diálogo con planteamientos que tratan de concebir la noción de identidad como algo inacabado, fragmentado o antagónico (Hall, 2000; Giddens,1991) en el proceso de ser docente (Aguiar, 2006); de identificarse como docente considerando los retos que la contemporaneidad nos brinda.

El siglo XXI nos brinda desafíos efímeros e inciertos. El profesor no es solamente profesor, sino que desarrolla otros papeles sociales en su vida, a veces no es la docencia un punto de llegada, sino algo temporal. Además, enseñar es un reto que no se da solamente en el espacio físico del aula. El espacio del aula es generador de saberes de la experiencia que muchas veces están disociados de elementos teóricos de la formación inicial del profesor. De hecho, preguntas sobre tensiones, tales como, ¿Cómo enseñar y aprender ciencias en un mundo en constante cambio? y ¿Qué formación requiere el profesorado? ¿Cómo hacer que la sociedad (y sus políticas públicas) valore a los profesores? ¿Qué hacer para recuperar el valor social de la profesión de profesor? (Aguiar, 2006) ¿Cómo promover el desarrollo de identidades docentes y su relación con la teoría y la práctica? ¿Qué investigaciones son relevantes de realizar sobre los procesos formativos y el desarrollo de la identidad docente? ¿Qué modelos de formación docente son los más pertinentes a la luz de las competencias que se desean desarrollar en los estudiantes?, que hemos planteado en el segundo apartado de este documento. Estas son cuestiones que todavía nos planteamos y que pueden aportar a la investigación en enseñanza de las ciencias vinculando teoría y práctica.

4.2 Relaciones entre teoría y práctica en el proceso de investigación sobre la formación de profesores

Partimos de la práctica profesional para discutir sobre las investigaciones en la formación docente, y argumentamos que no hay que disociar teoría y práctica en dicha formación. Sin embargo, las relaciones entre teoría y práctica no son sencillas de entender. En el campo de la formación de profesores las investigaciones son llevadas a cabo a partir de diferentes marcos conceptuales, unos en los que pesa más la teoría, mientras otros que están más orientados a la práctica.

Teoría y práctica en la formación de profesores han sido investigadas por Devechi, Tauchen e Trevisan (2012, 53p.) quienes buscan “pensar la práctica y la teoría como elementos complementarios, entendidos como espacios de problematización y de problematización de los saberes”. De hecho, en la investigación educativa se observa un vacío histórico entre teoría y práctica (Nuthall, 2004, Robinson, 1998). Devechi, Tauchen e Trevisan (2012) analizan seis tipologías de relaciones teoría-práctica en las investigaciones sobre formación de profesores (materialista histórica, epistemología de la práctica, fenomenológica-hermenéutica, epistemología de la complejidad, teoría de representaciones sociales y abordajes pos-estructuralistas) y tratan de debatir que el cultivo de la teoría tiene sentido cuando está basado en la práctica. Freire y Rodrigues (2020) consideran los contextos de la práctica de profesores y educadores ambientales como generadores de caminos para formulaciones teóricas en una perspectiva de la praxis ambiental. Así, los saberes docentes y el conocimiento sobre ellos se constituyen a partir de una reflexión en, y sobre la práctica. En otro abordaje, el diálogo con el realismo crítico apunta un camino que considera no solo el empirismo como explicativo de la realidad, no solamente el idealismo, sino las explicaciones para los fenómenos estudiados en un proceso relacional entre lo empírico y lo teórico (Bhaskar, 2008). El vacío se hace cuando hay la tendencia entre “centralizar la producción del conocimiento en la práctica o en la teoría no permitiendo la interacción entre estos elementos puesto que no solamente la teoría nos ofrece posibilidades de resolver problemas de la práctica” (Devechi, Tauchen e Trevisan, 2012, 69p.) y la práctica sola, se convierte en un practicismo o casualidad.

En el presente texto, vinculamos las investigaciones en Educación en Ciencias a procesos comprometidos con los sujetos partícipes de la investigación (sea la escuela o los alumnos, u otros grupos específicos en la sociedad). Propuestas como la investigación-acción (Susman y Evered, 1978; Tripp, 2005), y la formación para la ciudadanía (ver Pinhão y Martins, 2016 puesto que consideran la polisemia de estos términos en relación con la democracia), permiten superar el vacío entre teoría y práctica. Algunas preguntas de proyección investigativa son las siguientes: ¿Cómo las realidades escolares de Latinoamérica conforman campos profesionales particulares a la actuación del profesor? y ¿Qué conocimientos elaboramos a partir de estas realidades? y ¿Cómo ellos son trabajados en los programas de formación de professores?

García-Martínez (2009, p 58) y su grupo de investigación plantean la generación de comunidades de desarrollo profesional (CODEP) como alternativa de formación de profesores de ciencias. Esta CODEP se interpreta como “un grupo de profesores que se reconocen como profesionales de la educación, los cuales participan en discusiones críticas y reflexivas para la toma de decisiones en torno a su objeto de estudio, la enseñanza y el aprendizaje en su aula (e institución) y otros procesos que allí se desarrollan y que las condicionan. Esta comunidad comparte poco a poco ciertas prácticas y referentes que se van construyendo como producto de esta dinámica, que la definen y retroalimentan”. Estas comunidades se han implementado para formar profesores en ejercicio de nivel secundario y profesores universitarios, y de igual manera, se ha empleado en la formación inicial de profesores de ciencias (García-Martínez e Izquierdo, 2014).

Mejía-Cáceres y Freire (2020) analizan eventos comunicativos en la formación docente en ciencias y educación ambiental y argumentan que diferentes escenarios existentes en el contexto universitario, pueden ser claves en los procesos de formación docente, ya que permiten al estudiante tener una agencia, contribuyendo a una formación basada en cooperación, actividad política, crítica y participación ciudadana. Mejía-Cáceres, Juliani, Ventura, y Freire, (2017, 54p.) proponen que los conflictos socioambientales sean trabajados en la Educación en Ciencias considerando “una alternativa en la búsqueda de superar las dicotomías ser humano-naturaleza y sociedad-naturaleza, las que generan una concepción de naturaleza como producto a ser explorado y que sirve a los intereses del capital”. Accediendo a estos retos, Auler y Delizoicov (2015) argumentan a partir de investigación temática freiriana buscando dar voz a los actores sociales en un desafío de detectar manifestaciones locales de contradicciones e identificar nuevas demandas para la agenda de investigación en Ciencia y Tecnología.

La pedagogía de Paulo Freire presenta elementos para la discusión a la vez que crea posibilidades metodológicas para la investigación, a partir de realidades de grupos en situación de opresión social en sectores marginalizados y considerando sus procesos de alfabetización. Bajo la perspectiva freireana, la práctica permite develar la realidad generando temas que pueden ser trabajados en procesos educativos con potencial de transformación social. Freire (1981) es pionero al entender los procesos educativos orientados hacia la identificación de temas relevantes para los grupos en situaciones vulnerables socialmente, que pueden ser emancipadores y transformadores de la sociedad con vistas a superar relaciones de opresión. En este sentido, las posibilidades metodológicas generan un proceso democrático y centrado en los alumnos por medio del cual los currículos son construidos “de abajo para arriba” y no “de arriba para abajo” (Diniz-Pereira, 2014).

Aunque las preocupaciones de investigación educativa estuviesen centradas en el proceso educativo de adultos y sus contextos, cuando ampliamos la mirada al campo de la educación científica, el fortalecimiento del campo de investigación pasa por entender, en qué medida los contenidos curriculares de ciencias y sus prácticas escolares sirven a intereses dominantes (Bencze, 2007) profundizando injusticias sociales y degradación ambiental. Asimismo, qué posibilidades para la superación de hegemonías (Alves, 2010) hay en dichas prácticas. En los marcos contemporáneos trabajados en el apartado anterior dichas nociones tienen estrechas relaciones con las investigaciones que dan voz a los alumnos, y bajo el enfoque CTS (Byee, 1987; Aikenhead, 1994), donde el “S” de la sociedad juega papel importante en las relaciones de poder, generando dominación o emancipación de los sujetos sobre las estructuras.

Actualmente vivimos el desafío de cómo lidiar con currículos base (currículos de formación de profesorado nacionales, estandarizados) que orientan a la formación para el mercado laboral (Ventura y Freire, 2017) reduciendo los aspectos asociados al desarrollo de la ciudadanía (Pinhão e Martins, 2016). En estos currículum hay también una reducción de la autonomía del profesor. Las indagaciones que podemos hacer frente a retos asociados a la práctica docente permiten cuestionarnos ¿En qué medida la Educación en Ciencias puede ser liberadora para la toma de decisiones y contribuir para la emancipación de los sujetos? ¿Cómo podemos (re)orientar los procesos de formación de profesores para una formación ciudadana y para el desarrollo del pensamiento crítico? Estas preguntas que se relacionan con objetivos de la educación científica, pueden generar investigación considerando que en el proceso de toma de decisiones hay una dimensión colectiva relacionada a la ciencia como emprendimento, como construcción social (Santos, 2007). Lo anterior significa, entender la ciencia y el conocimiento científico como actividades enmarcadas en un grupo social, que dependen de las ideologías, de las relaciones históricas y sociales (Mejía-Cáceres et al, 2017). Aquí los procesos emancipatorios desafían a la propia ciencia y, a la vez, contribuyen a su fortalecimiento, puesto que, una mirada a la ciencia y la tecnología, genera nuevos cuestionamientos que la robustecen. La investigación en enseñanza de las ciencias puede generar nuevos diseños curriculares orientados a la superación de dichos problemas considerando las complejas relaciones entre currículos, disciplina, identidad profesional, políticas públicas, teorías y prácticas educativas.

La generación de conocimientos aplicados a la formación docente con potencial de transformación de las realidades insostenibles y desiguales en latinoamérica, puede resultar en cambios concretos en los currículos y en la vida social. Cachapuz, Praia y Jorge (2004) señalan el desafío sobre cómo acercar la investigación científica a los problemas de la realidad. Al incorporar la práctica en la discusión y elaboración teórica, superando el vacío teoría-práctica defendemos un reposicionamiento de esa relación, entendiendo la teoría-práctica más que solo un elemento del contexto, más que un accesorio, al revés, defendemos un reposicionamiento que permite ver lo que se hace invisible en cuanto realidad inexistente (Sousa Santos, 2002). Así, una mirada crítica sobre la práctica nos permite abrazar y hacer emerger “nuevas” realidades y considerarlas en el proceso de producción de conocimientos.

5. Síntesis y proyecciones

“Caminante son tus huellas el camino y nada más

Caminante, no hay camino se hace camino al andar”

(Antonio Machado)

En el presente capítulo reflexionamos sobre el campo de Educación en Ciencias y los retos para la investigación en esta área. Recuperamos las palabras de Antonio Machado, quien plantea algo que nos conecta como comunidad de investigadores desde nuestras formaciones diversas: el movimiento, el caminar, el camino que nos cruzó hace tiempo. Nos tocó (o elegimos) hacerlo en conjunto compartiendo ideas, sueños y concretamente…proyectos. Los proyectos permiten materializar líneas de investigación y seguir formando personas, seguir construyendo el camino y el mundo con nuestras mentes y nuestras labores. Consideramos los desafíos que los tiempos actuales nos brindan a partir de constantes cambios en las relaciones sociales; en el papel de la escuela; de la universidad y de la ciencia. Esos desafíos generan posibilidades de replantear caminos para la investigación en Educación en Ciencias, como los que hemos esbozado aquí.

Como agenda de trabajo y retomando lo planteado de este documento, proponemos investigaciones en Educación en Ciencias que reflexionen sobre:

 ¿Qué investigación es pertinente en un mundo de amplias desigualdades donde la investigación en educación en ciencias ha tenido poca escucha e impacto?

 ¿Cómo incorporamos las necesidades reales de los alumnos abstrayendonos de las influencias capitalistas y globalizadoras que lo colocan en posiciones subordinadas?

 ¿Cómo recuperamos el interés de los alumnos en la ciencia y la tecnología?

 ¿Cómo desarrollar miradas críticas a los sistemas actuales y especialmente sobre el papel de la ciencia y de la Educación en Ciencias?

 ¿Cómo considerar las múltiples identidades docentes y sus aportes académicos, personales y profesionales de los profesores de ciencias desde su formación inicial hacia su formación continuada, tanto personales y como profesionales?

 ¿Cómo vincular teoría y práctica, donde una se nutre de la otra, ampliando las posibilidades concretas de transformaciones de la práctica docente y del campo del conocimiento, contribuyendo a los investigadores por medio de avances en el campo y a los gestores para la toma de decisiones y nuevas políticas públicas?

 ¿Cómo consideramos el papel social de la ciencia para generar políticas públicas y prácticas educativas comprometidas con la ciudadanía y actuación social?

 ¿Qué tipo de acciones se requieren desarrollar para que los líderes de nuestros países tomen la educación científica en educación como base de consulta permanente en la generación de políticas educativas?

Fortalecer la educación científica pasa por trabajar propuestas de enseñanza y aprendizaje dándoles sentido en la vida de cada persona. Saber ciencia para expresarse en el mundo, saber ciencia para argumentar frente a opiniones, para entender los fenómenos que pasan en el mundo y para desarrollar identidades, buscando un camino metodológico y una mirada compleja. Fortalecer la Educación en Ciencias pasa por comprender los dos lados de la moneda, es decir, entender que la ciencia sirve a la reproducción y manutención de intereses del capital y a la vez hace frente a ellos buscando valorizar la vida humana, trazando rutas de emancipación. Las ideas que presentamos en este texto tienen rasgos de estos dos lados, pues la investigación educativa los tiene. Afrontamos retos al lado, no solo de los investigadores en el campo de la enseñanza de las ciencias y sus enlaces con otras áreas, sino también de los profesores de ciencias que día a día laboran en sus escuelas, los alumnos, los institutos y centros educativos y la sociedad en general. Estos retos toman formas específicas en latinoamérica, marcada por sus procesos de colonialidad y explotación, en donde la Educación en Ciencias, cobra un papel más complejo, pero a la vez más relevante.

Bibliografía

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