Enseñanza centrada en el fenómeno

Ideas y fenómenos

La ciencia puede definirse como el intento de generar ideas poderosas y sintéticas que a través de la evidencia permitan producir explicaciones y predicciones de fenómenos. Un fenómeno es cualquier cosa que existe o sucede: puede ser un objeto material o parte de él, la propiedad de un objeto o algún tipo de interacción o proceso que le ocurre a un grupo de objetos o entre ellos. En ese sentido, las cosas como los seres vivos, las rocas, las estrellas o el tiempo pueden ser considerados fenómenos. Son todas aquellas cosas que estimulan nuestros sentidos. El nacimiento de un animal, la germinación de una planta, una reacción química, un embotellamiento en la autopista, el sol calentándonos el cuerpo, nuestros propios sentimientos, son todos fenómenos.

La comprensión de la realidad supone una interacción compleja entre lo que percibimos con nuestros sentidos y la conceptualización o mapa mental que hacemos de esas cosas. Por lo tanto los fenómenos se representan en nuestra mente y su conceptualización o concepción dependen fuertemente de nuestras ideas previas y nuestra manera de mirar la realidad. La ciencia busca dar cuenta de la realidad objetivamente e intenta trascender nuestras miradas subjetivas.

Fenómenos e ideas en las clases de ciencia

La escuela por lo general está enamorada de las ideas abstractas que la ciencia produce. Nos cuenta el final del cuento, ya elaborado, sin mucha referencia a ese camino o recorrido y a esas conexiones insospechadas con el mundo de los fenómenos. Esto es comprensible desde muchos puntos de vista. Primero porque sin duda las ideas teóricas revisten una importancia mucho mayor que los meros datos u observaciones de los fenómenos; son las ideas las que importan. Segundo porque las narraciones declarativas de ideas son la forma tradicional de transmitir información. Y representa uno de los grandes problemas de la educación, cuando se vuelve declarativa y transmisiva en vez de tender a desarrollar las herramientas de pensamiento de todo tipo. También porque observar fenómenos de primera mano no siempre es sencillo: cuesta dinero, hace falta espacio, material, tiempo; a veces hasta es imposible en principio. Pero quizá más importante que todo lo anterior es el hecho de que las conexiones entre ideas y fenómenos no es sencilla y requiere de un recorrido hecho a base de pensamiento científico. Los fenómenos no nos dan las ideas inmediatamente y en la mayoría de los casos, ni siquiera son comprensibles a simple vista sino que hace falta un andamiaje teórico que hay que construir de a poco para poder visualizarlos y conceptualizarlos adecuadamente. Teniendo en cuenta todo ese contexto, no es sorprendente que los propios docentes sean reacios a realizar experiencias prácticas o de laboratorio o que estén poco preparados para llevarlas adelante.

Para que los estudiantes puedan construir ideas de forma robusta, atendiendo a la evidencia y las metodologías científicas, es necesario guiar su interacción con los fenómenos de manera cuidadosa. Los fenómenos deben ser elegidos y recortados de modo que promuevan las preguntas clave y pongan de relieve las cuestiones importantes a desarrollar en el mundo de las ideas. Esto es una manipulación deliberada y legítima de la realidad con fines educativos, muy similar a las manipulaciones que los propios investigadores hacen de la realidad a fin de comprenderla y arrancarle respuestas. Por ejemplo, un fenómeno puede ser que nos sacamos un pulover y hace un ruidito extraño y se nos paran los pelos. De este fenómeno (electrostático en naturaleza) es prácticamente imposible arribar a las leyes que gobiernan a los objetos cargados y menos aún a la idea de carga. Los estudiantes deben ser conducidos a recorrer un camino con cierta planificación: primero las atracciones y repulsiones de objetos frotados, la universalidad de estas interacciones, lo que sucede cuando se frota con diferentes materiales y se deberá guiar la sistematización de las observaciones con muchísimo cuidado para poder advertir las características salientes. Un electroscopio sencillo en situaciones muy controladas es adecuado para esto, aunque resulte mucho más alejado de la realidad cotidiana de un estudiante que un pulover.

La mera presentación de uno o varios fenómenos a una estudiante no garantiza que la estudiante realizará las conexiones relevantes, que hará las preguntas más productivas o incluso que observará los aspectos del fenómenos en los que el docente está interesado. Una buena docente tendrá que organizar la clase alrededor del fenómeno, pero dando las pautas con astucia y cuidado para que se den en sus estudiantes los procesos cognitivos que estamos buscando. Un campo de células en un microscopio es incomprensible sin el acompañamiento adecuado.

La conexión al fenómeno

De modo que la buena educación en ciencias no consiste en la enseñanza declarativa y transmisiva de las verdades establecidas de la ciencia. Pero tampoco se remedia con la introducción de más clases de laboratorio o de una exposición casual de los estudiantes a una serie de fenómenos, por más relevantes o clave que estos fenómenos puedan resultar.

Lo verdaderamente importante yace en la conexión entre los fenómenos y la batería de ideas que formulamos para explicar y predecir fenómenos. En suma, es importante volver a los fenómenos e instalarlos como piezas clave en la educación en ciencias. Pero esto debe suceder de la mano de recursos que promuevan los recorridos mentales adecuados de los y las estudiantes de ciencia para producir las conexiones relevantes que, ya sabemos, no se producen solas.

Proxis

Como mencionamos antes, muchos fenómenos no pueden ser traídos al aula. No podemos tener un relámpago, un eclipse, una tormenta de arena o una ballena en nuestros colegios. Pero a veces tampoco contamos con un microscopio o un termómetro. O no tenemos el tiempo o el espacio como para hacer un reloj de sol, u observar el cielo estrellado, o medir los cambios de concentraciones en una reacción química. A veces no tenemos balanzas o probetas suficientes para todos nuestros estudiantes. Observar directamente la estructura interior de una célula está por fuera del alcance de cualquier escuela porque requiere de un microscopio electrónico. Y muchos experimentos clave llevan tiempo, dinero y experticia muy alejadas de las de los estudiantes o docentes. No podremos extirparle el páncreas a un perro o cultivar bacterias y extraer su ADN o medir las variaciones de campo magnético terrestre en el registro geológico.

Sin embargo, muchos de esos fenómenos son la clave de ideas de máxima importancia y parte de la mayoría de los diseños curriculares. Por suerte existen maneras de conectar a nuestros alumnos con los fenómenos a través de sucedáneos de estos fenómenos.

Muchos investigadores utilizan no los fenómenos en forma directa sino copias o versiones modificadas de los fenómenos. Los paleontólogos usan con frecuencia calcos de fósiles para llevar adelante su labor investigativa y otras veces dibujos precisos (como por ejemplo con la técnica de camera lucida). Fotos satelitales, videos, grabaciones de cantos de pájaro son otras formas en que los fenómenos llegan a las mentes de los investigadores. Georges Cuvier, padre de la paleontología, hizo uno de sus descubrimientos más formidables analizando en París un dibujo de un esqueleto que estaba en Madrid y que nunca vio directamente. Este tipo de sucedáneo con frecuencia se denomina “proxi” y usaremos aquí este término aunque suene un poco raro. Otros tipos de proxi de fenómenos pueden ser tablas de datos que fueron tomados por otra persona. Los investigadores científicos no se limitan a analizar los resultados de sus propios experimentos: con frecuencia miran a los de los vecinos –casos famosos de este tipo pueblan la historia de la ciencia como ocurrió con John Dalton en los albores de la teoría atómica, con Watson y Crick al dilucidar la estructura del ADN o con Stanislao Cannizzaro cuando determinó por primera vez el peso atómico de los elementos–. Los médicos pueden leer una historia clínica y ponerse en contacto con la fenomenología de una condición y pronunciar un diagnóstico diferente al original sin necesidad de ver al paciente. Una descripción bien pormenorizada o una narración rica de los acontecimientos pueden ocupar aptamente el lugar de los sucesos originales.

Estas son excelentes noticias para los docentes de ciencia. Quiere decir que podemos usar toda una batería de proxis en el aula sin perder rigor científico o las oportunidades de desarrollar las herramientas de pensamiento científico que buscamos en nuestros alumnos. Podemos lograr la conexión al fenómeno a través de los proxis.

Ejemplos de proxis

• Fotos de microscopía electrónica del interior celular
• Fotos de procesos celulares como la mitosis o meiosis
• Fotos de insectos u otros artrópodos
• Fotos de plantas, herbarios y partes de plantas, semillas, flores y frutos
• Videos de diferentes circuitos en acción, mostrando las partes
• Videos de fenómenos electrostáticos en situaciones controladas
• Videos de fenómenos térmicos (calentamiento, enfriamiento, cambios de estado) en donde se pueda leer la temperatura (en un termómetro, por ejemplo)
• Videos de colisiones de objetos en movimiento
• Videos de reacciones químicas
• Fotos satelitales de accidentes geográficos
• Fotos de accidentes geográficos
• Fotos y videos de fenómenos celestes: salida y puesta del sol y la luna, cambios en las sombras, fases de la luna, movimiento de las estrellas
• Tablas de datos de experimentos de las leyes de los gases (relación entre presión y volumen, presión y temperatura, volumen y temperatura)
• Tablas de datos de resultados gravimétricos: cantidades de sustancias medidas en reacciones químicas en gramos o en volúmenes de gas
• Descripciones de signos y síntomas de condiciones médicas que afecten diferentes órganos, tejidos o sistemas de órganos
• Narraciones de experimentos clave de la historia de la ciencia
• Tablas de datos de las leyes de Newton, de Coulomb, de Dulong y Petit, de Dalton, de Gay-Loussac, de Faraday

Cómo usar fenómenos en el aula

Los fenómenos pueden aparecer en las aulas, como hemos visto, en una enorme variedad de formas. Por la inmensa variedad de fenómenos que existe y también porque pueden aparecer en diversos formatos o medios. No debería sorprendernos entonces que su uso también deba ser múltiple y hasta cambiante.

El uso general más importante tiene que ver con la construcción de significados, es decir, servir para desarrollar ideas, siempre atendiendo a que la conexión sea científicamente válida, que el vínculo entre observable y conceptualización sea apropiado.

Disparador de preguntas. Una pregunta, desde luego, no es un fenómeno en sí (¡salvo que uno sea un lingüista!). Pero un fenómeno puede resultar naturalmente intrigante y despertar nuestra curiosidad. O quizá sea moderadamente intrigante y se requiera que el docente ponga las preguntas adecuadas sobre el tapete. Pero en todo caso el fenómeno en este caso es el que inicia la investigación y el desarrollo de ideas o de una clase.

Explicar un fenómeno. Uno de los roles de las ideas en ciencia es la de explicar, acomodar o dar cuenta de fenómenos observables. Frente a un fenómeno determinado una tarea de los estudiantes puede ser explicarlo haciendo uso de los cuerpos teóricos a su disposición. Por ejemplo, ¿cómo explica la teoría de la deriva continental que existen fósiles muy parecidos en Sudamérica y en África?

Buscar un fenómeno predicho. Las ideas científicas buscan predecir observaciones que aún no se han realizado. Por ejemplo, la teoría de la evolución predecía la existencia de fósiles de características intermedias entre grupos que aún no se habían observado cuando la teoría fue propuesta. Los científicos se lanzaron a la búsqueda (exitosa) de estas formas intermedias. Los alumnos pueden, frente a una serie de fenómenos, dilucidar si alguno de ellos ha sido predicho por una idea teórica. o en algunos casos, frente al cuerpo de teoría, pueden predecir el fenómeno a buscar.

Contrastación de hipótesis. Las hipótesis se ponen a prueba realizando observaciones y evaluando si se ajustan a un modelo u otro. Está relacionado con las predicciones del apartado anterior.

Análisis de resultados experimentales. Los experimentos producen fenómenos observables aunque son el resultado de una manipulación muy particular de la realidad. Sin embargo, esos resultados son cosas que suceden en la realidad y por lo tanto son fenómenos. Su análisis es de suma importancia para desarrollar el pensamiento científico.

Comparaciones y estudios sistemáticos. Un fenómeno puede ser estudiado de manera sistemática por ejemplo catalogando todas las características de un material, todas las formas de conectar un circuito, todos los colores de ciertos insectos. O comparando, resaltando similitudes y diferencias entre interacciones magnéticas y electrostáticas, o entre vertebrados e invertebrados.

Búsqueda de patrones. La realidad muchas veces exhibe regularidades llamativas, como formas que se repiten, ciclos de sucesos en el tiempo, delimitaciones, territorios, duraciones o modulaciones que responden a ciertas reglas sencillas. Quizá una planta que solo crece a la sombra, o un incremento de temperatura a intervalos regulares. El quiebre de una regularidad también puede ser llamativo (¿por qué no crecen líquenes de este lado de los árboles?). Todas estas situaciones conllevan el estudio de fenómenos y se los vincula con una forma de entenderlos al generalizar el patrón. Los patrones además inducen inmediatamente la pregunta ¿por qué existe este patrón? que a su vez dispara toda suerte de hipótesis.

Leyes naturales en detalle. Las leyes son descripciones generalmente numéricas de patrones entre ciertos parámetros. Por ejemplo, la ley de Boyle describe la relación entre la presión y el volumen de un gas a temperatura constante. Las leyes describen por lo tanto fenómenos de relación entre diferentes variables y pueden estudiarse de diversas maneras: haciendo los experimentos pertinentes y recolectando los datos, observando videos o demostraciones de estos experimentos y recolectando los datos, analizando tablas numéricas con los resultados de estos experimentos. Existen muchas herramientas matemáticas para analizar muchos tipos de relaciones relevantes: fricción, fuerzas, aceleración, cinética química, calor, etc.

Análisis de co-variación. Como con el caso de las leyes, pero en forma más general, pueden analizarse estudios de correlación, como por ejemplo, la tasa de mortalidad asociada a un cierto factor ambiental (por ejemplo, fumar cigarrillos).

Clasificaciones. Clasificar objetos o sucesos implica ponerse en contacto con la fenomenología de sus propiedades: colores, formas, cantidad de partes, etc. Es un tipo de actividad de enorme riqueza cognitiva y epistemológica que puede llevarse adelante desde la etapa inicial de la educación. Pueden ser bichos, comidas, semillas, botones.

Mediciones y determinación de parámetros. Un fenómeno muchas veces tiene que ser simplemente medido: una distancia, una velocidad, un punto de fusión. La física nos enseña que la medición no es un mero preciosismo obsesivo. La conservación de la masa o la idea misma de energía surgen de intentar comprender patrones numéricos.

Signos y síntomas. El funcionamiento de nuestra fisiología se pone de manifiesto muchas veces a través de las patologías y disfuncionalidades. Y éstas se describen en forma de signos y síntomas de pacientes. Los diagnósticos, así como las descripciones del funcionamiento fisiológico de nuestro cuerpo, son hipótesis o pequeñas teorías explicativas. Ahondar en descripciones de síntomas es abordar los temas de salud y cuerpo humano desde el fenómeno.

Ampliación de la base fenomenológica. Si bien nuestro foco está en la conexión entre el fenómeno y la idea, hay que reconocer que a veces los fenómenos pueden tener valor educativo en sí mismos. Los niños deben incrementar su acervo de experiencias a través de la escolaridad. Pueden existir instancias en las que la prioridad no sea construir ideas inmediatamente sino exponer a los alumnos a una realidad enriquecida en experiencias que luego despertarán desarrollos en su debido momento. O también, simplemente, porque estar conectado con los fenómenos nos brinda placeres insospechados.

Equipo de desarrollo de Fenomenautas

Buenos Aires, 20 de septiembre de 2020