La problematizacion de los contenidos programáticos en las ciencias biologicas

I.Introducción

Las áreas vinculadas a las ciencias naturales parecen llamadas a ser un ámbito de desarrollo fructífero para la problematización de contenidos. Desde siempre, en la escuela tradicional, las instituciones de prestigio alardean de tener un laboratorio que llaman “de ciencias”, que vinculan a la calidad de sus servicios educativos.

El laboratorio está destinado a realizar experimentos, que por su naturaleza necesitan de aislamiento, mediciones objetivas, y repeticiones de cierto fenómeno modificando con un patrón determinado los valores de los indicadores, de modo de volcar en cuadros de lógica cartesiana los resultados obtenidos. El análisis de gabinete posterior genera una construcción del conocimiento, siempre vinculado a una porción limitada de la realidad, que durante el proceso ha perdido su conexión con la realidad, su fecundidad, y sobre todo aquella motivación necesaria para que los alumnos se involucraran en el proceso, entrando en un extrañamiento de los conceptos en juego.

Se trata finalmente de un experimento que por su naturaleza esta compartimentado de la realidad,  para resolver lo cual el docente debe hacer un esfuerzo pedagógico posterior. Por ejemplo, una experiencia sobre presión osmótica en membranas semipermeables es poco más que observar in situ lo que ya se sabía en teoría respecto a los flujos entre soluciones de distinta concentración, y es necesario que el profesor de química establezca luego los puentes de este saber con la realidad, hablando de membranas plasmáticas y presiones celulares internas.

Esta visión limitada de la problematización, tan difundida, peca de graves deficiencias toda vez que no aporta a la necesaria relación del problema tratado con la realidad del estudiante, y por lo tanto con la posibilidad de construir un conocimiento abarcativo a partir de la observación, la discusión y la relación dialógica con los saberes en juego.  El experimento realizado, que se confunde con la problematización de un contenido, pasa a ser solo una demostración práctica de las leyes dadas, de los saberes trasvasados con lógica bancaria.

Con esta lógica pedagógica, el alumno cae fácilmente en una descontextualización del conocimiento, de modo que no establece la necesaria vinculación con el medio que rodea al experimento y a su propio contexto, perdiendo asi la significatividad psicológica propia de aquellos saberes que se relacionan con lo que el estudiante ya sabe. 

Sin embargo, un mismo experimento puntual puede ser aprovechado eficientemente, articulándolo con otros saberes, con el contexto y fundamentalmente con la propia realidad del estudiante, de modo de que se transforme en un contenido con significatividad. Esa relación con los conocimientos previos del estudiante tienen un valor que Ausubel y otros enfatizan.[1]

El presente documento de ninguna manera busca minimizar  la función del laboratorio como herramienta pedagógica, pero sí intenta aprovechar el mismo (cuando se dispone de él con el equipamiento adecuado) para insertarlo en un proceso más amplio de construcción del conocimiento.

Lo que es destacable es la demanda que los estudiantes, sobre todo de nivel secundario, hacen por trabajar en el laboratorio. Es indudable que ellos se sienten bien en ese lugar, y sería abundante desarrollar las sabidas ventajas que para el proceso de asimilación e integración de contenidos tiene la observación directa y la propia experimentación en el laboratorio. Sin embargo para el docente no es una tarea sencilla el uso del mismo, toda vez que insume un tiempo de preparación y prueba de las experiencias. Esto se soluciona fácilmente con  la ayuda de un auxiliar de laboratorio capacitado y proactivo, que en la realidad no siempre está disponible, ni cuenta con las habilidades necesarias para cubrir el puesto.

El rol del laboratorio se confunde muy frecuentemente con la problematización de los contenidos, cuando este último concepto es más amplio y abarcativo. El laboratorio puede y debe ser usado en una planificación de actividades que otorgue sustento y relevancia a los contenidos, y para ello se deben desarrollar estrategias  que potencien la eficacia de su uso como eje motivador de las actividades, dada su eficiencia en el momento de generar interés en los estudiantes.

El presente documento intentará a modo de ejercicio y ejemplo recorrer este camino, a partir de un caso real en que un simple experimento de laboratorio ampliado luego con el uso de un simulador, al ser problematizado correctamente, permite extender su relación hacia otras esferas curriculares, y sobre todo hacia los conocimientos experienciales y el medio que rodea al estudiante.

La realidad visible aparecerá problematizada en el proceso a través de la vinculación personal del estudiante y del docente, a la par, con los hechos del mundo, vinculándolos con elementos que por estar aislados en un laboratorio o encerrados en el ámbito virtual de un programa de computadora, no son menos representativos de la realidad.[2]

II.El contenido seleccionado como eje:

El eje integrador de la presente secuencia didáctica es el comportamiento de los gases ideales, es decir, las modificaciones que se van produciendo en un gas ideal  en la medida en que van variando en forma controlada una de las tres variables a la que se lo expone (temperatura, presión y volumen). Este tema generador cumple con la característica de contener en sí la posibilidad de desdoblarse en otros tantos temas que, a su vez, provocan nuevas tareas que deben ser cumplidas.(Freire.P 1970)[3]

Cuando en el laboratorio se observa mediante una experiencia sencilla las variaciones que suceden en un gas ideal al modificarse las variables indicadas, el alumno concluye por simple observación que al aumentar la temperatura de un gas, su volumen crece si la temperatura es constante. A presión constante, un incremento de la temperatura genera un incremento del volumen, y a volumen constante, un incremento de la temperatura genera un  incremento de presión.

La experiencia de laboratorio adolece de ciertas limitaciones al momento de continuar con la secuencia, ya que no siempre son adecuadas las condiciones de medición de las variables, o las variaciones no son lo suficientemente mensurables. Por ello, en una instancia siguiente, se echa mano a un programa simulador en Pc, en el cual sin riesgos, los alumnos repiten las condiciones experimentales que recientemente observaron, pudiendo simular grandes variaciones que resaltan los resultados, y que en laboratorio serian difíciles de obtener y de cierta peligrosidad.

En suma, el alumno, a partir de su netbook manejará sencillamente la situación de su propio “laboratorio virtual” jugando con variables y observando los resultados. La disponibilidad de herramientas TIC para abordarlos, aplicando actividades experimentales y deductivas sin salir de la pantalla de la pc, abre un enorme abanico de posibilidades,  fortaleciendo el proceso de E/A toda vez que permite vincular lo aprendido con situaciones de la vida diaria, y con temas habitualmente no conectados entre si.

El contenido que se propone como ejemplo del presente ensayo, esto es las leyes de los gases ideales (Charles-Gay Lussac y Boyle-Mariotte) presenta una gran capacidad para integrar conceptos, es decir, como eje integrador.  Normalmente los conceptos que forman parte de esta planificación, como el ciclo del agua,  la teoría cinético-molecular de la materia, los estados de agregación, la atmosfera y el clima son dictados en forma descoordinada, en unidades y hasta asignaturas y ciclos diferentes.

La relación que se intentará construir a partir de este concepto inclusor (Ausubel D. 1973) buscará generar una significatividad pedagógica a los contenidos que sean alcanzados en el desarrollo de la practica.

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III.El software utilizado en esta etapa

Se dispone de un programa simulador que permite que el alumno juegue con unas variables y vea el impacto que se obtiene sobre las otras, cuando se modifica una de ellas. Estos simuladores pertenecen al programa PhET de la universidad de Colorado(USA) y fueron desarrollados buscando obtener situaciones interactivas sencillas, fácilmente utilizables en una pc ya que su peso es bajo. A partir de éstos, cada pc se convierte en un pequeño laboratorio virtual, en el cual en forma divertida y sencilla, se pueden realizar infinidad de modificaciones en las variables mencionadas, sobre distintos gases, agregando o quitando energía calórica, observando una simulación del comportamiento individual de las moléculas de los gases.

El simulador aporta además la posibilidad de observar el virtual comportamiento de las moléculas de un gas, que vibran en la medida que reciben calor(energía cinéticomolecular), incrementando el choque entre ellas y contra las paredes, es decir incrementando presión y volumen al recibir energía calórica. El camino inverso hace que el estudiante detecte fácilmente la relación entre baja de temperatura (disminución de energía calórica), baja de presión y de volumen. 

Todas las veces en que se llevo adelante este proceso, algún alumno se excedió en el aporte de energía calórica, para “ver qué pasaba”, encontrándose con sucesivos cambios de estado de agregación de la materia, desde menos energéticos (sólidos) a muy energéticos (gaseosos), pasando por el estado líquido.

*Hasta aquí, en una sucesión de actividades que integran la observación, el planteo de incógnitas, su discusión grupal, el uso de simuladores y la elaboración de cuadros que describen lo observado,  se integraron conceptos de energía cinética molecular, cambio de estado de agregación, intercambio de energía, y las leyes de los gases ideales, vinculando volumen, presión y temperatura.

IV.Problematiz ación

En este momento se problematizan los contenidos, de modo de vincular rápidamente lo hasta ahora vivenciado y aprendido con saberes experienciales propios de los estudiantes.

Los alumnos ya saben cómo se comportan los gases, y que el vapor de agua no es más que agua en estado gaseoso. Lo aprendieron experimentando, observando, discutiendo, es decir construyendo saberes en un proceso grupal y motivador. Saben además que para alcanzar el estado gaseoso el agua debe recibir energía calórica, y que al aumentar la energía cinética de las moléculas de agua que forman en vapor, aumenta su movimiento y volumen (y por lo tanto disminuye su densidad, es decir la cantidad de moléculas por unidad de volumen).

La problematización se genera a partir de preguntas disparadoras, que buscan que los estudiantes vinculen todos estos saberes. Podría preguntarse:

-Según lo que vimos, qué pasa cuando los gases de la atmosfera se calientan? (se expanden, disminuyen su densidad)

-Al disminuir su densidad su masa como variará?(será menor)

-Si su masa es menor, los gases suben cuando los calentamos?(si).

- Entonces qué pasa cuando el sol calienta la atmosfera? (los gases que la forman se calientan y se eleva).

- Qué crees que pasa debajo de esta masa de gases que sube?(se produce una corriente de aire que busca cubrir el vacío creado).

Conceptualizacion final: centros de baja presión, vientos que entran. Centros de alta presión: vientos que salen.

2)Estos gases atmosféricos que suben y bajan acarrean moléculas de agua…Cuando los gases suben, se enfrían.

- Qué pasa con las moléculas de agua?(pierden energía calórica, disminuyen su energía cinética, cambian de estado gaseoso al liquido, condensan)

-Que son estas pequeñas gotas de agua condensadas en el aire?(las nubes).

-Si la temperatura sigue bajando, que pasa con las gotas?(condensan cada vez más, crecen las gotas y precipitan por el peso adquirido)

Conceptualización final:  lluvias, ciclo del agua, la energía solar como motor del ciclo.

V.Ideas finales: este documento no pretende ser una secuencia didáctica completa, ya que para serlo necesitaría de mucha mayor minuciosidad en la descripción del desarrollo de las actividades. Intenta simplemente describir un proceso cognitivo que ya se ha probado en el aula con buenos resultados, integrando al laboratorio ciertas  herramientas tecnológicas, en una secuencia donde la problematización de los conceptos funciona como elemento integrador del proceso, y además como puente entre lo que el estudiante construye y su realidad experiencial.

El uso de distintas herramientas, el proceso de construcción del conocimiento entre el docente y los alumnos, la inducción como forma de generación de saberes y de relación de distintas áreas del conocimiento, son las fortalezas de la idea propuesta. Cuando el acto de aprendizaje se percibe como una función que gira en torno al propio aprendiz y no sobre el profesor, hace que su rol cambie. El profesor se convierte en tutor, administrador de red, entre otros apelativos recibidos. Al reconocer que el aprendizaje es un proceso desordenado, nebuloso, informal, caótico, tenemos que repensar la forma en que diseñamos la tarea educativa, y en este sentido la problematización de los saberes es el eje principal del proceso de enseñanza aprendizaje. El docente acompaña al alumno en el proceso, enfrenta la realidad problematizada en un pie de igualdad, sabiendo con los educandos en tanto estos aprendieran con él alejándose de la deshumanización, para acercarse a la liberación[4].(Freire,P 1970)

Se trata de un esfuerzo intelectual del docente que intenta romper la compartimentación del currículum establecido, buscando transversalizar los contenidos, esto es, utilizando herramientas pedagógicas motivadoras para los estudiantes, lograr construir una unidad didáctica que desverticaliza contenidos haciendo que superen las barreras que le impone el currículum establecido.

VI.Bibliograf& iacute;a

FREIRE,P (1985):Pedagogía del Oprimido. México. Siglo XXI editores. 32a edición.

AUSUBEL, D. NOVAK, J. HANESIAN, H. (1983) Psicología educativa: un punto de vista cognoscitivo. México: Trillas.

AUSUBEL, D  (1973) Algunos aspectos psicológicos de la estructura del conocimiento en Elam, S

(Com.) La educación y la estructura del conocimiento. Investigaciones sobre el proceso de enseñanza y aprendizaje y la naturaleza de las disciplinas que integran el curriculum. Edit. Ateneo. Buenos Aires.