viernes, 26 de abril de 2019
lunes, 15 de abril de 2019
CIENCIA EN EL AULA: Gajes del oficio Gabriel Gellon y otros. LECTURA OBLIGATORIA
Uno de los aspectos de la ciencia más visiblemente reconocidos es el de su metodología. En efecto, los científicos utilizan una serie de herramientas del pensamiento muy características que, desde nuestra postura pedagógica, deben estar reflejadas en la enseñanza de la ciencia. En otras
palabras, si nuestro objetivo es que los estudiantes adquieran en cierta medida las formas de pensar propias de la ciencia, la metodología de la investigación científica resulta un aspecto clave en la enseñanza.
Lo que tradicionalmente se denomina “método científico” supone una serie ordenada de pasos para ir encontrando respuestas consistentes a preguntas bien planteadas relacionadas con lo que sucede en nuestro entorno.
En este esquema, una pregunta estará bien planteada si admite ser contestada a través de experimentos u observaciones. Y la respuesta será consistente si otros científicos pueden obtener esa misma respuesta siguiendo losmismos pasos, es decir, si los resultados son reproducibles.
Cuando se describe esta serie de pasos, comúnmente se dice que el trabajo científico comienza con una observación que genera una pregunta, pasa por hipótesis y predicciones, sigue con más observaciones e inferencias, con el diseño y la ejecución de experimentos, la recopilación de datos, el
análisis de esos datos obtenidos y culmina con la interpretación y presentación de los resultados. Cada uno de estos pasos, a su vez, supone otros. Por ejemplo, diseñar un experimento implica separar variables, hacer uso de controles y medir dichas variables. Analizar datos conlleva entender cómo
se estiman los errores en la medición. Y presentar los resultados implicaconstruir tablas y gráficos, y usar lenguaje matemático.
Esta visión de la investigación como una actividad secuencial y ordenada tiene sus orígenes, en parte, en la forma en que los científicos presentansus resultados ante sus pares. Los artículos científicos están escritos según un formato convencional que relata las investigaciones en forma secuencial
con el objetivo de comunicar fácilmente a otros investigadores cómo se realizó el trabajo y cuáles fueron los resultados. En sus publicaciones los científicos exponen los antecedentes del tema, los materiales y métodos que utilizaron, los resultados experimentales y, por último, la interpretación y
la discusión de esos resultados. Sin embargo, la actividad científica real dista mucho de esta secuencia lógica y lineal de las revistas científicas, y se parece muy poco a esa serie de pasos fijos que se suele enseñar en la escuela como “el método científico”.
Si bien usualmente se supone que el proceso de investigación científica comienza con una pregunta planteada de forma deliberada y cuidadosa, esto no necesariamente sucede siempre así. A veces una investigación comienza con experimentos exploratorios que un investigador realiza simplemente
“para ver qué pasa”, otras veces con observaciones que le llaman la atención, otras como una búsqueda para conciliar ideas divergentes y otras a fin de validar una determinada visión de la realidad. Muchas investigaciones brillantes (como el desarrollo de la penicilina a partir de un hongo que contaminó un cultivo bacteriano) comenzaron a partir de errores que dieron lugar a observaciones inesperadas, o con experimentos que buscaban responder a preguntas diferentes de las que se contestaron finalmente.
Así, en la Francia de la Revolución, Lavoisier, padre de la química, describía con brío su deliberado plan de investigación basado, convencionalmente, en preguntas (citado en Halperin Donghi, 1967, págs. 31-32):
¿Existen diferentes tipos de aire? ¿Es suficiente que un cuerpo esté en estado permanente de elasticidad para ser considerado un tipo de aire? ¿Son los distintos tipos de aire que la naturaleza nos ofrece [...] sustancias excepcionales o modificaciones del aire de la atmósfera? Éstas son las principales cuestiones que comprende el plan que me he trazado y cuyo desarrollo me propongo someter a la atención de la Academia.
De manera prácticamente simultánea, en Inglaterra, Joseph Priestley, descubridor del oxígeno, cuenta su tendencia a realizar experimentos con un ánimo exploratorio, muchas veces sin un objetivo claro (citado en Ct1957á99)
No puedo recordar, con la distancia del tiempo, qué ideas tenía en mente cuando realicé estos experimentos; pero sé que no tenía expectativas sobre el verdadero punto de estos. [...] un pequeño o evanescente motivo hubiera sido suficiente para inducirme a hacerlos.
A su vez, se cuenta que Michael Faraday, uno de los grandes experimentalistas de todos los tiempos, estaba tan seguro de la veracidad de su idea intuitiva de que un imán debe crear electricidad (por una razón de simetría, ya que una corriente eléctrica crea magnetismo), que llevaba siempre los materiales necesarios en el bolsillo –un imán y un cable de cobre– y experimentaba sin cesar en toda oportunidad posible hasta que, por fin, encontró el efecto que buscaba y formuló la ley de inducción.
Además de comenzar de las más variadas maneras, la investigación procede por múltiples e inesperados caminos. Esto es esperable en una tarea que trata precisamente del descubrimiento de cosas que son desconocidas.
Estos caminos variables dependen de la creatividad e idiosincrasia de los investigadores y están plagados de los peligros inherentes a cualquier actividad humana: envidias, prejuicios, inercia para pensar en términos novedosos, enamoramiento de viejas ideas, etc.
En muchas ocasiones, por ejemplo, los científicos encuentran simplemente lo que quieren encontrar. Podemos ilustrar esto con el caso de la medición de una importante constante física, la velocidad de la luz. En la época de Galileo se suponía que la velocidad de propagación de la luz (que llamaremos c) era, si no instantánea, por lo menos extraordinariamente rápida. En 1675, usando mediciones astronómicas, se estableció que el valor de c era finito y se tardó casi dos siglos en efectuar las primeras mediciones terrestres. En 1880, Albert A. Michelson (1852-1931) hizo el primero de sus numerosos experimentos para determinar c usando un método de espejos giratorios. Michelson,inmigrante de Rusia a muy temprana edad, obtuvo el primer Premio Nobel otorgado a un ciudadano de Estados Unidos y se convirtió en un científico muy reconocido en su época. Los experimentos de Michelson para medirc se extienden durante 52 años, y los valores resultantes eran cada vez más bajos. El último resultado, publicado en 1932, da un valor de 299.774 km/seg con un error probable de 11 km/seg. Esta cantidad está por debajo del valor aceptado actualmente para c. Lo curioso es que el valor de Michelson de 1932 fue aceptado durante veinte años después de publicado, y hasta fue validado por experimentos de los años 1940 y 1941 hechos por otros investigadores, en Alemania y en los Estados Unidos, usando otro método. ¿Cómo era posible que usando técnicas distintas y trabajando en forma totalmente independiente los tres resultados coincidieran? Se ha sugerido que “un factor psicológico inconsciente hizo que los experimentadores posteriores buscaran errores en su propia técnica hasta poder hacer coincidir sus resultados con los del gran maestro
Michelson” (paráfrasis de J. H. Sanders, 1965, p.17). El radar, desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial, proveyó en 1951 la primera evidencia de que el resultado aceptado de c era erróneo. Pero esta evidencia, en su momento, pasó inadvertida o ignorada, hasta que fue confirmada con el correr de los años cincuenta por una variedad de métodos nuevos.
Como vemos en estos ejemplos, hay un lado muy humano en el aparentemente frío procedimiento científico: miedos, pasiones, ideas testarudas..., todo forma parte de la investigación. También las formas de investigar son tan variadas como las personalidades de los científicos que las implementan.
Sin embargo, dentro de esta diversidad de temperamentos y de formas de proceder existen tácticas y estrategias que todos los investigadores usan como parte de “su método” y que constituyen las herramientas fundamentales para hacer ciencia. Por eso, si queremos que nuestros alumnos aprendan la esencia de este método, debemos enseñarles a usar las herramientas de investigación. James Bryant Conant, quien fuera alguna vez presidente de la Universidad de Harvard, Estados Unidos, lo expresa de la siguiente manera (Conant, 1957, p. vii):
Incluso un ciudadano altamente educado e inteligente sin la experiencia en investigación fallará casi siempre en entender la esencia de una discusión entre científicos sobre un proyecto de investigación. Esto no se deberá a la falta de conocimiento científico por parte del lego o a su incapacidad de
comprender la terminología técnica del científico; se deberá en gran medida a su ignorancia fundamental de qué puede o no puede lograr la ciencia [...]. No tiene una “sensación” de lo que podríamos llamar “las tácticas y estrategias de la ciencia”.
Las herramientas de pensamiento del científico no son fácilmente codificables en “recetas” del método científico. Esto queda de manifiesto en el hecho de que los científicos en formación no aprenden el método leyendo libros, ni toman cursos en “metodología de la ciencia”. Aprenden
ciencia haciendo ciencia.
El problema, entonces, al querer trasladar al aula los aspectos metodológicos de la ciencia es que parecería que sólo quienes han realizado investigación científica por sí mismos, es decir, los científicos, pueden conocer las sutilezas de la metodología. Sin embargo, y sin desconocer los límites
del trabajo en el aula, hay algunas prácticas pedagógicas que pueden contribuir a desarrollar este aspecto de la ciencia en la escuela.
EL ASPECTO METODOLÓGICO DE LA CIENCIA EN EL AULA
Para desarrollar herramientas de pensamiento acordes con la forma de conocer de la ciencia es sumamente importante que los estudiantes tengan la oportunidad de involucrarse personalmente en una investigación en la que intenten responder alguna pregunta de las que llamamos “contestables”.
Es deseable, si se puede, que se trate de una pregunta auténtica, planteada por ellos mismos o cuya respuesta sea significativa para ellos y no que sólo sirva para contentar al profesor respondiendo a una guía de trabajo. Las preguntas pueden ser de tipos diversos; lo esencial en esta recorrida por el
“método científico” es el desafío de buscar explicaciones posibles y ponerlas a prueba. Para ello no es imprescindible contar con un laboratorio o equipamiento sofisticado, como ejemplificaremos en el capítulo 6.
Participar de las idas y vueltas (con sus frustraciones y alegrías) de una investigación es fundamental para construir la capacidad de pensar científicamente. La búsqueda de información, el desafío de pensar en explicaciones alternativas cuando los resultados contradicen lo esperado y la presentación y defensa de estos resultados ante pares son experiencias que, de ser solamente leídas o contadas, pierden en gran medida su valor vivencial y su poder educativo.
Otra estrategia útil para enfatizar el aspecto metodológico de la ciencia en el aula es el estudio de casos históricos en los que diferentes personajes resolvieron determinados problemas o respondieron ciertas preguntas. El fragmento de Conant citado más arriba, sin ir más lejos, pertenece a un libro publicado por la Universidad de Harvard en 1957, precisamente con el objeto de estudiar en detalle una serie de casos clave en la historia de la ciencia que permiten ver claramente cómo se resuelven problemas científicos y con qué vallas internas y externas tropiezan quienes tratan de resolverlos. Este tipo de material puede ayudar a docentes de educación secundaria a tener un conocimiento más cabal de las sutilezas de la investigación, sin necesidad de convertirse en investigadores. Biografías, libros de historia e incluso obras de teatro y películas también pueden contribuir a ilustrar los vaivenes del trabajo científico y constituyen valiosos recursos para recorrer con los estudiantes historias de investigadores y sentirse más cerca de la realidad del trabajo científico. Según Edward O. Wilson (2002), entomólogo y divulgador de la ciencia, el poder de las historias en la enseñanza reside en la capacidad innata de los seres humanos de entender, disfrutar y recordar las narraciones.
A continuación analizaremos algunas de las herramientas utilizadas con mayor frecuencia en la investigación científica (los famosos “pasos” del método científico) y sugeriremos prácticas para que los alumnos se familiaricen con ellas. Si bien en esta explicación seguimos el orden tradicional
usado en la publicación de trabajos científicos, es importante tener en cuenta que, como ya hemos explicado, durante el proceso de investigación el orden de los pasos puede (y suele) ser muy distinto.
LAS PREGUNTAS
Como decíamos, detrás de toda buena investigación hay una pregunta de fondo que el investigador quiere responder. Los buenos científicos buscan afanosamente buenas preguntas, aquellas que son interesantes y contestables. En el aula, al igual que en la ciencia profesional, es importante
fomentar en los alumnos el arte de hacer preguntas que conduzcan a investigaciones; en este sentido lo importante no es sólo la pregunta sino la forma en que se la plantea. Muchas veces sucede que preguntas muy interesantes están formuladas de tal manera que no conducen a experimentos claros. En ese caso, es necesario reformularlas de modo que podamos abordarlas, sea por experimentación o a través de observaciones. Con frecuencia nos preguntamos por qué sucede algo. Sin embargo, el “porqué” suele ser difícil de resolver: las preguntas que se refieren a mecanismos en vez de a causas (el “cómo” en vez del “porqué”) son muchas veces más sencillas de contestar. No es tarea fácil, pero es importante que el docente guíe a los estudiantes a encontrar preguntas que puedan ser contestadas empíricamente, aunque a primera vista suenen menos interesantes. Muchas
veces esto implica cambiar un “porqué” por un “cómo”. En vez de tratar de
develar por qué los circuitos en serie y en paralelo se comportan de manera
diferente, podremos tratar de descubrir cómo fluye la corriente en las diferentes partes de cada circuito.
Puede suceder, también, que una pregunta esté mal o imprecisamente
formulada, y por ello no pueda ser respondida científicamente. Por ejemplo, cuando preguntamos por qué el tigre tiene rayas, podemos estar queriendo saber qué mecanismos celulares producen las rayas o podemos estar
queriendo saber qué beneficio evolutivo conlleva tener rayas. Éstas son dos
preguntas diferentes y es fundamental poder diferenciarlas a la hora de buscar formas de responderlas.
Muchas veces los textos y las clases de ciencia transmiten el conocimiento como si éste apareciera por generación espontánea, sin un acto de
creación. Es como si, de la nada, sin motivos ni intereses, la verdad se revelara ante los ojos del investigador que la busca. El simple acto de recordar
que detrás de los conocimientos generalmente hay preguntas es un primer
paso para reconocer que detrás de ellos hay un proceso de búsqueda, de
hipótesis fallidas y exitosas, de experimentos vanos y fructíferos, de resultados negativos y positivos.
El hacerse preguntas no es necesariamente una actividad espontánea sino
una habilidad que debe desarrollarse y ser usada en forma deliberada. Los
estudiantes deben salir a la “caza de preguntas” como primer paso para
aprender a pensar científicamente.
Por último, así como una pregunta genera un proceso de exploración que conlleva observaciones y experimentos, el proceso de exploración genera, a su vez, otras preguntas. De esta forma las preguntas se suceden unas a otras, pues el encontrar una respuesta genera varias preguntas nuevas.
LAS HIPÓTESIS
Apenas surge una pregunta, un científico imagina una o más respuestas o hipótesis posibles, que deberá luego someter a prueba. Las hipótesis pueden referirse a ideas acotadas e inmediatas (“Creo que el ratón murió de hambre”) o de mayor aplicabilidad y grado de abstracción (“Creo que la materia está constituida por partículas cargadas”). Una hipótesis no es una adivinanza descabellada, sino una suposición basada en la experiencia previa, los datos disponibles y el sentido común. En el aula, proponer hipótesis es un ejercicio importante, pero debe ser usado con mesura para no terminar negando el aspecto empírico de la ciencia. Cuando los estudiantes proponen hipótesis tras hipótesis, da la impresión de que lo importante es imaginar el mejor escenario posible para una situación, y quien produzca la hipótesis aparentemente más creíble habrá dado en el clavo.
Es esencial recordar a los alumnos que toda hipótesis, por buena que parezca, debe ser validada mediante la observación y la experimentación.
Las mejores hipótesis no son las más ingeniosas ni las que excitan fuertemente nuestro sentido común, sino aquellas que se pueden poner a prueba empíricamente.
Una hipótesis, por lo tanto, debe permitir realizar predicciones que puedan comprobarse mediante observaciones o experimentos. He aquí un ejemplo. En clase alguien pregunta: “¿Qué pasaría si pongo esta planta en ese armario?”, y plantea una posible respuesta: “Las plantas necesitan la luz del sol para fotosintetizar. Basado en esta hipótesis, predigo que la planta se va a morir porque ese armario no tiene ni sol ni luz”.
Tras una semana se abre el armario y los alumnos se encuentran con una planta etiolada: amarillenta pero más crecida que la planta control que habían dejado a la luz. Sorpresa en el aula: hay que proceder a refinar la hipótesis.
En conclusión, proponemos fomentar en los alumnos el hábito de formular hipótesis basándose en preguntas del tipo “¿Qué pasaría si…?”
(es decir, qué pasaría si cambio esto o aquello en el fenómeno observado). Si hay una hipótesis propuesta como en el ejemplo anterior (que dice que las plantas necesitan sol para fotosintetizar), la pregunta puede contestarse mediante una predicción basada en ella. A falta de predicciones basadas en explicaciones causales, el docente puede admitir la mejor conjetura que se pueda proponer con la información disponible.
Esto último es lo que en la lengua inglesa se conoce como educated guess, y que puede traducirse como “conjetura educada” o “especulación fundamentada”. Esta especulación, si bien tiene un carácter audaz, debe considerar los datos relevantes y obedecer al principio de parsimonia, es decir, ser la idea más sencilla posible que nos permite explicar los datos disponibles. Lo que no debe admitirse son las adivinaciones sin fundamento.
LAS OBSERVACIONES
Para corroborar o refutar una hipótesis generalmente es necesario realizar observaciones o experimentos. Para fomentar el hábito de hacer observaciones es útil exponer a los estudiantes a los fenómenos que deseamos analizar y darles la libertad, en la medida de lo posible, para estudiarlos de acuerdo con sus tiempos y su curiosidad, no con los nuestros. Parte del problema con esta forma de proceder es que, según nuestra experiencia, si pedimos a los alumnos que “observen”, simplemente mirarán, echarán un vistazo, una ojeada. Para evitar este abordaje superficial, podemos guiar la observación de diferentes maneras. Si queremos que observen algo en particular, por lo general lo más honesto es simplemente llamar la atención sobre lo que nosotros mismos observamos.
En biología, pedir a los estudiantes que produzcan un dibujo de lo que ven ayuda mucho a forzar una
observación detenida. Con esta misma lógica, si requerimos descripciones verbales detalladas de lo que ven o de lo que sucede, los alumnos tomarán conciencia de un mayor número de detalles.
Es importante que expliquemos a los alumnos la diferencia entre observación e inferencia o interpretación. Es común, por ejemplo, que al observar un vaso de soda un alumno describa que “se está escapando el aire”.
En rigor, lo que el estudiante está observando son burbujas que suben dentro del líquido. Decir que es aire conlleva una doble inferencia: asume que las burbujas son un gas y que ese gas es aire. Habría que atrapar las burbujas en un globo o bajo una columna de agua para tener un gas que se pueda someter a pruebas que lo identifiquen por sus características. Distinguir entre observaciones e inferencias es una práctica fundamental al explorar un fenómeno o interpretar los resultados de un experimento. La inferencia no es pura observación sino que implica una hipótesis tácita.
De hecho, en una inferencia se realiza un salto lógico desde una observa ión a una idea no observada. Ciertos conocimientos previos sirven de puente y validan este salto.
El arte de observar también puede llevar al planteo de buenas preguntas.
Muchos investigadores fueron exitosos gracias a mantener los ojos abiertos constantemente a la búsqueda de cosas interesantes. Los buenos observadores son cazadores de patrones y regularidades: encuentran cosas que se repiten, que se ordenan de manera predecible, que ostentan simetrías, y se preguntan cómo explicar esas regularidades. Por ejemplo, prestan atención a los movimientos periódicos de un péndulo o de los astros en el cielo, o se preguntan: “¿Por qué esos árboles crecen cerca del río?”. También buscan situaciones que rompan con ese orden o simetría: “¿Por qué esos árboles crecen sólo en la margen derecha del río?”, o “¿Por qué a altas presiones los gases no se comportan como lo hacen a bajas presiones?”. Los patrones en la naturaleza y aquellos sucesos que salen de lo habitual han despertado la curiosidad de las personas desde siempre y han incitado a la búsqueda de explicaciones. Para algunos investigadores, esa búsqueda de patrones o regularidades –y, en consecuencia, también la falta de los mismos– constituye ni más ni menos que el objeto último de la ciencia (Bateson, 1990). Estas observaciones pueden surgir de la contemplación de la naturaleza y sus fenómenos o pueden ser el registro deliberado de los resultados de un experimento.
LOS EXPERIMENTOS
Los experimentos, al igual que las observaciones, también pueden generar preguntas. Normalmente, un experimento busca resolver una cuestión, dar una respuesta a una pregunta, poner a prueba una idea. En cualquier caso se habrá de formular una hipótesis y los estudiantes deberán saber claramente cuál es el objetivo del experimento y cómo se logrará. El experimento deberá tener un resultado si la hipótesis se confirma y otro resultado distinto en caso contrario. Si el resultado esperado es el mismo, sea la hipótesis cierta o falsa, entonces el experimento es inútil –o bien la hipótesis ha sido mal formulada–.
Además, es importante constatar si un determinado resultado confirma nuestra hipótesis o si ese mismo resultado podría ser compatible con otras hipótesis alternativas. ¿Nos sirve este resultado para descartar una idea, la comprueba o sólo le presta un sustento parcial? Cuando realizamos experimentos en clase, muchas veces estas cuestiones quedan implícitas, y asumimos que los estudiantes están siguiendo la misma lógica que nosotros, que hemos diseñado la experiencia o la conocemos de antemano. Por eso, es imprescindible ejercitar con los alumnos la capacidad de predecir resultados posibles en un experimento y reflexionar sobre qué significado tendría cada uno de esos resultados para que el experimento tenga sentido.
Al hacer una experiencia en clase, también debemos tener en cuenta cuáles son las posibles fuentes de variación y de error. ¿Será posible que el resultado que obtengamos se deba a factores externos al experimento? Existen varias técnicas para asegurarnos de que los resultados se deben realmente a lo que creemos que se deben. Estas técnicas incluyen el control de variables y los controles experimentales. No nos detendremos en el tema del diseño experimental ya que podría ocupar un volumen por sí mismo, pero es sin duda un tema fundamental que debe ser incorporado de una manera u otra dentro de la clase de ciencias. En el capítulo 6 proponemos experiencias concretas para ilustrar este tema.
Por último, hacer experimentos implica realizar mediciones. Es importante establecer que toda medición acarrea consigo errores. Por más precisa y cuidadosa que sea, no existe la medición exacta. Así, cuando decimos que una mesa mide 3,40 m ± 0,01 m, lo que estamos diciendo es que, si la medimos otra vez, hay una probabilidad del 50% de que la nueva medida esté entre 3,39 m y 3,41 m. Los errores de este tipo, llamados errores probables o estadísticos, no significan equivocaciones sino que establecen los límites dentro de los cuales se conoce la cantidad medida. El buen experimentador es aquel que sabe estimar sus errores probables. Con frecuencia los estudiantes ofrecen respuestas a problemas cuantitativos con una serie descabellada de cifras significativas. Es bueno recordarles que un resultado de este tipo es absurdo si los instrumentos de medición o los datos originales no tienen el mismo grado de precisión. Por ejemplo, es absurdo decir que uno midió el pupitre con una regla y obtuvo un largo de 1,52378956 metros, ya que las reglas habitualmente tienen una graduación mínima de 1 milímetro, de modo que aun interpolando, el resultado de la medición no puede tener más de cuatro dígitos decimales.
LOS RESULTADOS
Después de realizar un experimento viene el análisis de sus resultados. Ésta es una actividad exclusivamente mental. De hecho, no es necesario que uno mismo realice el experimento para poder analizar sus resultados. Una de las capacidades (y a veces uno de los deleites) de los
científicos es poder criticar los resultados de otros, o incluso interpretar
su significado. Francis Crick (uno de los descubridores de la estructura molecular del ADN) y Robert Oppenheimer (director del equipo de científicos que desarrollaron la bomba atómica en Estados Unidos) eran conocidos por su capacidad de interpretación de resultados ajenos. Esto quiere decir que no es necesario hacer experimentos todo el tiempo para desarrollar las habilidades críticas de un científico. Siempre que podamos, será enriquecedor presentar los datos que surgen de un experimentoque otros han realizado y tratar de entender qué nos están diciendo estos resultados. ¿Podemos rechazar la hipótesis? ¿Son los datos significativos desde el punto de vista estadístico? También es posible analizar “experimentos mentales” (en inglés llamados thought experiments), que han cumplido un papel central en la ciencia desde sus inicios. Un ejemplo clásico es el de Galileo, quien imaginó qué sucedería si una bola rodara sobre una superficie infinitamente pulida, es decir, sin fricción. Su discusión se basa en un experimento imposible de hacer, pero útil de imaginar para desarrollar la idea de inercia.
Los científicos expresan muchos de sus resultados en el lenguaje de la matemática. Este lenguaje es fundamental y caracteriza en gran medida la forma en que la ciencia conceptualiza y genera sus ideas. No se trata simplemente de cálculos de valores numéricos como los que los ingenieros deben realizar para predecir con precisión, por ejemplo, la altura que debe tener un puente. Muchas de las ideas principales que la ciencia ha producido fueron posibles sólo por el estudio cuantitativo de los fenómenos involucrados. La ley de la gravitación universal de Newton, que dice que todos los cuerpos materiales se atraen mutuamente, se deriva en parte de las leyes de Kepler, que son análisis cuantitativos de las órbitas de los planetas. La teoría atómica tiene su evidencia seminal en la ley de proporciones definidas de Proust. Las leyes de conservación (de cantidad de movimiento, energía, masa, carga, momento angular) son esencialmente cuantitativas y nos han dado una visión profunda y útil de la manera en que funciona el universo. Por ello consideramos importante desarrollar en las clases de ciencia casos concretos, como estos que acabamos de mencionar, en los que las mediciones cuantitativas han tenido impacto en la forma en que entendemos la naturaleza.
Sin embargo, a pesar del carácter cuantitativo de muchas investigaciones, todo científico recurre a la solución cualitativa de problemas antes de embarcarse en largos cálculos. Es decir, trabaja con órdenes de magnitud para tener una idea aproximada de los resultados, usa esquemas gráficos, tantea soluciones y resultados posibles, plantea tendencias, pregunta qué sucedería en casos límite, busca comparaciones con problemas semejantes.
Es muy útil exponer a los alumnos a este proceder para que no adquieran el hábito de resolver problemas probando cuál de las fórmulas que ya conocen pueden aplicar. Es importante que puedan pensar en términos de órdenes de magnitud (¿la densidad del sólido es diez, mil o cien mil veces mayor que la del gas?), entender la dirección de los cálculos (¿la velocidad va a aumentar o a disminuir?, ¿la aceleración va a ser positiva o negativa?) y manejarse con gráficos (¿qué forma tendrá la curva de oscilación del péndulo?).
Se ha dicho que “los científicos son exploradores en un universo de observables, buscadores de patrones y significados”, o, en la versión de Niels Bohr (uno de los padres de la física cuántica e importante pensador del siglo XX), que “la labor científica consiste en extender el rango de nuestra experiencia y reducirla a una forma ordenada” (citado en Holton y Roller, 1958, p. 214). En este sentido, si el aspecto empírico de la ciencia consiste en “explorar un universo de observables” y en “extender el rango de nuestra experiencia”, entonces el aspecto metodológico, tal como lo presentamos en este capítulo, nos da las herramientas para llevar a cabo esa exploración y extensión en forma disciplinada. La labor de buscar significados y de reducir nuestra experiencia a una forma ordenada es lo que llamamos el aspecto abstracto de la labor científica. El orden y los significados están dados por las leyes, los modelos y las teorías. De eso, justamente, hablaremos en el capítulo 7.
palabras, si nuestro objetivo es que los estudiantes adquieran en cierta medida las formas de pensar propias de la ciencia, la metodología de la investigación científica resulta un aspecto clave en la enseñanza.
Lo que tradicionalmente se denomina “método científico” supone una serie ordenada de pasos para ir encontrando respuestas consistentes a preguntas bien planteadas relacionadas con lo que sucede en nuestro entorno.
En este esquema, una pregunta estará bien planteada si admite ser contestada a través de experimentos u observaciones. Y la respuesta será consistente si otros científicos pueden obtener esa misma respuesta siguiendo losmismos pasos, es decir, si los resultados son reproducibles.
Cuando se describe esta serie de pasos, comúnmente se dice que el trabajo científico comienza con una observación que genera una pregunta, pasa por hipótesis y predicciones, sigue con más observaciones e inferencias, con el diseño y la ejecución de experimentos, la recopilación de datos, el
análisis de esos datos obtenidos y culmina con la interpretación y presentación de los resultados. Cada uno de estos pasos, a su vez, supone otros. Por ejemplo, diseñar un experimento implica separar variables, hacer uso de controles y medir dichas variables. Analizar datos conlleva entender cómo
se estiman los errores en la medición. Y presentar los resultados implicaconstruir tablas y gráficos, y usar lenguaje matemático.
Esta visión de la investigación como una actividad secuencial y ordenada tiene sus orígenes, en parte, en la forma en que los científicos presentansus resultados ante sus pares. Los artículos científicos están escritos según un formato convencional que relata las investigaciones en forma secuencial
con el objetivo de comunicar fácilmente a otros investigadores cómo se realizó el trabajo y cuáles fueron los resultados. En sus publicaciones los científicos exponen los antecedentes del tema, los materiales y métodos que utilizaron, los resultados experimentales y, por último, la interpretación y
la discusión de esos resultados. Sin embargo, la actividad científica real dista mucho de esta secuencia lógica y lineal de las revistas científicas, y se parece muy poco a esa serie de pasos fijos que se suele enseñar en la escuela como “el método científico”.
Si bien usualmente se supone que el proceso de investigación científica comienza con una pregunta planteada de forma deliberada y cuidadosa, esto no necesariamente sucede siempre así. A veces una investigación comienza con experimentos exploratorios que un investigador realiza simplemente
“para ver qué pasa”, otras veces con observaciones que le llaman la atención, otras como una búsqueda para conciliar ideas divergentes y otras a fin de validar una determinada visión de la realidad. Muchas investigaciones brillantes (como el desarrollo de la penicilina a partir de un hongo que contaminó un cultivo bacteriano) comenzaron a partir de errores que dieron lugar a observaciones inesperadas, o con experimentos que buscaban responder a preguntas diferentes de las que se contestaron finalmente.
Así, en la Francia de la Revolución, Lavoisier, padre de la química, describía con brío su deliberado plan de investigación basado, convencionalmente, en preguntas (citado en Halperin Donghi, 1967, págs. 31-32):
¿Existen diferentes tipos de aire? ¿Es suficiente que un cuerpo esté en estado permanente de elasticidad para ser considerado un tipo de aire? ¿Son los distintos tipos de aire que la naturaleza nos ofrece [...] sustancias excepcionales o modificaciones del aire de la atmósfera? Éstas son las principales cuestiones que comprende el plan que me he trazado y cuyo desarrollo me propongo someter a la atención de la Academia.
De manera prácticamente simultánea, en Inglaterra, Joseph Priestley, descubridor del oxígeno, cuenta su tendencia a realizar experimentos con un ánimo exploratorio, muchas veces sin un objetivo claro (citado en Ct1957á99)
No puedo recordar, con la distancia del tiempo, qué ideas tenía en mente cuando realicé estos experimentos; pero sé que no tenía expectativas sobre el verdadero punto de estos. [...] un pequeño o evanescente motivo hubiera sido suficiente para inducirme a hacerlos.
A su vez, se cuenta que Michael Faraday, uno de los grandes experimentalistas de todos los tiempos, estaba tan seguro de la veracidad de su idea intuitiva de que un imán debe crear electricidad (por una razón de simetría, ya que una corriente eléctrica crea magnetismo), que llevaba siempre los materiales necesarios en el bolsillo –un imán y un cable de cobre– y experimentaba sin cesar en toda oportunidad posible hasta que, por fin, encontró el efecto que buscaba y formuló la ley de inducción.
Además de comenzar de las más variadas maneras, la investigación procede por múltiples e inesperados caminos. Esto es esperable en una tarea que trata precisamente del descubrimiento de cosas que son desconocidas.
Estos caminos variables dependen de la creatividad e idiosincrasia de los investigadores y están plagados de los peligros inherentes a cualquier actividad humana: envidias, prejuicios, inercia para pensar en términos novedosos, enamoramiento de viejas ideas, etc.
En muchas ocasiones, por ejemplo, los científicos encuentran simplemente lo que quieren encontrar. Podemos ilustrar esto con el caso de la medición de una importante constante física, la velocidad de la luz. En la época de Galileo se suponía que la velocidad de propagación de la luz (que llamaremos c) era, si no instantánea, por lo menos extraordinariamente rápida. En 1675, usando mediciones astronómicas, se estableció que el valor de c era finito y se tardó casi dos siglos en efectuar las primeras mediciones terrestres. En 1880, Albert A. Michelson (1852-1931) hizo el primero de sus numerosos experimentos para determinar c usando un método de espejos giratorios. Michelson,inmigrante de Rusia a muy temprana edad, obtuvo el primer Premio Nobel otorgado a un ciudadano de Estados Unidos y se convirtió en un científico muy reconocido en su época. Los experimentos de Michelson para medirc se extienden durante 52 años, y los valores resultantes eran cada vez más bajos. El último resultado, publicado en 1932, da un valor de 299.774 km/seg con un error probable de 11 km/seg. Esta cantidad está por debajo del valor aceptado actualmente para c. Lo curioso es que el valor de Michelson de 1932 fue aceptado durante veinte años después de publicado, y hasta fue validado por experimentos de los años 1940 y 1941 hechos por otros investigadores, en Alemania y en los Estados Unidos, usando otro método. ¿Cómo era posible que usando técnicas distintas y trabajando en forma totalmente independiente los tres resultados coincidieran? Se ha sugerido que “un factor psicológico inconsciente hizo que los experimentadores posteriores buscaran errores en su propia técnica hasta poder hacer coincidir sus resultados con los del gran maestro
Michelson” (paráfrasis de J. H. Sanders, 1965, p.17). El radar, desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial, proveyó en 1951 la primera evidencia de que el resultado aceptado de c era erróneo. Pero esta evidencia, en su momento, pasó inadvertida o ignorada, hasta que fue confirmada con el correr de los años cincuenta por una variedad de métodos nuevos.
Como vemos en estos ejemplos, hay un lado muy humano en el aparentemente frío procedimiento científico: miedos, pasiones, ideas testarudas..., todo forma parte de la investigación. También las formas de investigar son tan variadas como las personalidades de los científicos que las implementan.
Sin embargo, dentro de esta diversidad de temperamentos y de formas de proceder existen tácticas y estrategias que todos los investigadores usan como parte de “su método” y que constituyen las herramientas fundamentales para hacer ciencia. Por eso, si queremos que nuestros alumnos aprendan la esencia de este método, debemos enseñarles a usar las herramientas de investigación. James Bryant Conant, quien fuera alguna vez presidente de la Universidad de Harvard, Estados Unidos, lo expresa de la siguiente manera (Conant, 1957, p. vii):
Incluso un ciudadano altamente educado e inteligente sin la experiencia en investigación fallará casi siempre en entender la esencia de una discusión entre científicos sobre un proyecto de investigación. Esto no se deberá a la falta de conocimiento científico por parte del lego o a su incapacidad de
comprender la terminología técnica del científico; se deberá en gran medida a su ignorancia fundamental de qué puede o no puede lograr la ciencia [...]. No tiene una “sensación” de lo que podríamos llamar “las tácticas y estrategias de la ciencia”.
Las herramientas de pensamiento del científico no son fácilmente codificables en “recetas” del método científico. Esto queda de manifiesto en el hecho de que los científicos en formación no aprenden el método leyendo libros, ni toman cursos en “metodología de la ciencia”. Aprenden
ciencia haciendo ciencia.
El problema, entonces, al querer trasladar al aula los aspectos metodológicos de la ciencia es que parecería que sólo quienes han realizado investigación científica por sí mismos, es decir, los científicos, pueden conocer las sutilezas de la metodología. Sin embargo, y sin desconocer los límites
del trabajo en el aula, hay algunas prácticas pedagógicas que pueden contribuir a desarrollar este aspecto de la ciencia en la escuela.
EL ASPECTO METODOLÓGICO DE LA CIENCIA EN EL AULA
Para desarrollar herramientas de pensamiento acordes con la forma de conocer de la ciencia es sumamente importante que los estudiantes tengan la oportunidad de involucrarse personalmente en una investigación en la que intenten responder alguna pregunta de las que llamamos “contestables”.
Es deseable, si se puede, que se trate de una pregunta auténtica, planteada por ellos mismos o cuya respuesta sea significativa para ellos y no que sólo sirva para contentar al profesor respondiendo a una guía de trabajo. Las preguntas pueden ser de tipos diversos; lo esencial en esta recorrida por el
“método científico” es el desafío de buscar explicaciones posibles y ponerlas a prueba. Para ello no es imprescindible contar con un laboratorio o equipamiento sofisticado, como ejemplificaremos en el capítulo 6.
Participar de las idas y vueltas (con sus frustraciones y alegrías) de una investigación es fundamental para construir la capacidad de pensar científicamente. La búsqueda de información, el desafío de pensar en explicaciones alternativas cuando los resultados contradicen lo esperado y la presentación y defensa de estos resultados ante pares son experiencias que, de ser solamente leídas o contadas, pierden en gran medida su valor vivencial y su poder educativo.
Otra estrategia útil para enfatizar el aspecto metodológico de la ciencia en el aula es el estudio de casos históricos en los que diferentes personajes resolvieron determinados problemas o respondieron ciertas preguntas. El fragmento de Conant citado más arriba, sin ir más lejos, pertenece a un libro publicado por la Universidad de Harvard en 1957, precisamente con el objeto de estudiar en detalle una serie de casos clave en la historia de la ciencia que permiten ver claramente cómo se resuelven problemas científicos y con qué vallas internas y externas tropiezan quienes tratan de resolverlos. Este tipo de material puede ayudar a docentes de educación secundaria a tener un conocimiento más cabal de las sutilezas de la investigación, sin necesidad de convertirse en investigadores. Biografías, libros de historia e incluso obras de teatro y películas también pueden contribuir a ilustrar los vaivenes del trabajo científico y constituyen valiosos recursos para recorrer con los estudiantes historias de investigadores y sentirse más cerca de la realidad del trabajo científico. Según Edward O. Wilson (2002), entomólogo y divulgador de la ciencia, el poder de las historias en la enseñanza reside en la capacidad innata de los seres humanos de entender, disfrutar y recordar las narraciones.
A continuación analizaremos algunas de las herramientas utilizadas con mayor frecuencia en la investigación científica (los famosos “pasos” del método científico) y sugeriremos prácticas para que los alumnos se familiaricen con ellas. Si bien en esta explicación seguimos el orden tradicional
usado en la publicación de trabajos científicos, es importante tener en cuenta que, como ya hemos explicado, durante el proceso de investigación el orden de los pasos puede (y suele) ser muy distinto.
LAS PREGUNTAS
Como decíamos, detrás de toda buena investigación hay una pregunta de fondo que el investigador quiere responder. Los buenos científicos buscan afanosamente buenas preguntas, aquellas que son interesantes y contestables. En el aula, al igual que en la ciencia profesional, es importante
fomentar en los alumnos el arte de hacer preguntas que conduzcan a investigaciones; en este sentido lo importante no es sólo la pregunta sino la forma en que se la plantea. Muchas veces sucede que preguntas muy interesantes están formuladas de tal manera que no conducen a experimentos claros. En ese caso, es necesario reformularlas de modo que podamos abordarlas, sea por experimentación o a través de observaciones. Con frecuencia nos preguntamos por qué sucede algo. Sin embargo, el “porqué” suele ser difícil de resolver: las preguntas que se refieren a mecanismos en vez de a causas (el “cómo” en vez del “porqué”) son muchas veces más sencillas de contestar. No es tarea fácil, pero es importante que el docente guíe a los estudiantes a encontrar preguntas que puedan ser contestadas empíricamente, aunque a primera vista suenen menos interesantes. Muchas
veces esto implica cambiar un “porqué” por un “cómo”. En vez de tratar de
develar por qué los circuitos en serie y en paralelo se comportan de manera
diferente, podremos tratar de descubrir cómo fluye la corriente en las diferentes partes de cada circuito.
Puede suceder, también, que una pregunta esté mal o imprecisamente
formulada, y por ello no pueda ser respondida científicamente. Por ejemplo, cuando preguntamos por qué el tigre tiene rayas, podemos estar queriendo saber qué mecanismos celulares producen las rayas o podemos estar
queriendo saber qué beneficio evolutivo conlleva tener rayas. Éstas son dos
preguntas diferentes y es fundamental poder diferenciarlas a la hora de buscar formas de responderlas.
Muchas veces los textos y las clases de ciencia transmiten el conocimiento como si éste apareciera por generación espontánea, sin un acto de
creación. Es como si, de la nada, sin motivos ni intereses, la verdad se revelara ante los ojos del investigador que la busca. El simple acto de recordar
que detrás de los conocimientos generalmente hay preguntas es un primer
paso para reconocer que detrás de ellos hay un proceso de búsqueda, de
hipótesis fallidas y exitosas, de experimentos vanos y fructíferos, de resultados negativos y positivos.
El hacerse preguntas no es necesariamente una actividad espontánea sino
una habilidad que debe desarrollarse y ser usada en forma deliberada. Los
estudiantes deben salir a la “caza de preguntas” como primer paso para
aprender a pensar científicamente.
Por último, así como una pregunta genera un proceso de exploración que conlleva observaciones y experimentos, el proceso de exploración genera, a su vez, otras preguntas. De esta forma las preguntas se suceden unas a otras, pues el encontrar una respuesta genera varias preguntas nuevas.
LAS HIPÓTESIS
Apenas surge una pregunta, un científico imagina una o más respuestas o hipótesis posibles, que deberá luego someter a prueba. Las hipótesis pueden referirse a ideas acotadas e inmediatas (“Creo que el ratón murió de hambre”) o de mayor aplicabilidad y grado de abstracción (“Creo que la materia está constituida por partículas cargadas”). Una hipótesis no es una adivinanza descabellada, sino una suposición basada en la experiencia previa, los datos disponibles y el sentido común. En el aula, proponer hipótesis es un ejercicio importante, pero debe ser usado con mesura para no terminar negando el aspecto empírico de la ciencia. Cuando los estudiantes proponen hipótesis tras hipótesis, da la impresión de que lo importante es imaginar el mejor escenario posible para una situación, y quien produzca la hipótesis aparentemente más creíble habrá dado en el clavo.
Es esencial recordar a los alumnos que toda hipótesis, por buena que parezca, debe ser validada mediante la observación y la experimentación.
Las mejores hipótesis no son las más ingeniosas ni las que excitan fuertemente nuestro sentido común, sino aquellas que se pueden poner a prueba empíricamente.
Una hipótesis, por lo tanto, debe permitir realizar predicciones que puedan comprobarse mediante observaciones o experimentos. He aquí un ejemplo. En clase alguien pregunta: “¿Qué pasaría si pongo esta planta en ese armario?”, y plantea una posible respuesta: “Las plantas necesitan la luz del sol para fotosintetizar. Basado en esta hipótesis, predigo que la planta se va a morir porque ese armario no tiene ni sol ni luz”.
Tras una semana se abre el armario y los alumnos se encuentran con una planta etiolada: amarillenta pero más crecida que la planta control que habían dejado a la luz. Sorpresa en el aula: hay que proceder a refinar la hipótesis.
En conclusión, proponemos fomentar en los alumnos el hábito de formular hipótesis basándose en preguntas del tipo “¿Qué pasaría si…?”
(es decir, qué pasaría si cambio esto o aquello en el fenómeno observado). Si hay una hipótesis propuesta como en el ejemplo anterior (que dice que las plantas necesitan sol para fotosintetizar), la pregunta puede contestarse mediante una predicción basada en ella. A falta de predicciones basadas en explicaciones causales, el docente puede admitir la mejor conjetura que se pueda proponer con la información disponible.
Esto último es lo que en la lengua inglesa se conoce como educated guess, y que puede traducirse como “conjetura educada” o “especulación fundamentada”. Esta especulación, si bien tiene un carácter audaz, debe considerar los datos relevantes y obedecer al principio de parsimonia, es decir, ser la idea más sencilla posible que nos permite explicar los datos disponibles. Lo que no debe admitirse son las adivinaciones sin fundamento.
LAS OBSERVACIONES
Para corroborar o refutar una hipótesis generalmente es necesario realizar observaciones o experimentos. Para fomentar el hábito de hacer observaciones es útil exponer a los estudiantes a los fenómenos que deseamos analizar y darles la libertad, en la medida de lo posible, para estudiarlos de acuerdo con sus tiempos y su curiosidad, no con los nuestros. Parte del problema con esta forma de proceder es que, según nuestra experiencia, si pedimos a los alumnos que “observen”, simplemente mirarán, echarán un vistazo, una ojeada. Para evitar este abordaje superficial, podemos guiar la observación de diferentes maneras. Si queremos que observen algo en particular, por lo general lo más honesto es simplemente llamar la atención sobre lo que nosotros mismos observamos.
En biología, pedir a los estudiantes que produzcan un dibujo de lo que ven ayuda mucho a forzar una
observación detenida. Con esta misma lógica, si requerimos descripciones verbales detalladas de lo que ven o de lo que sucede, los alumnos tomarán conciencia de un mayor número de detalles.
Es importante que expliquemos a los alumnos la diferencia entre observación e inferencia o interpretación. Es común, por ejemplo, que al observar un vaso de soda un alumno describa que “se está escapando el aire”.
En rigor, lo que el estudiante está observando son burbujas que suben dentro del líquido. Decir que es aire conlleva una doble inferencia: asume que las burbujas son un gas y que ese gas es aire. Habría que atrapar las burbujas en un globo o bajo una columna de agua para tener un gas que se pueda someter a pruebas que lo identifiquen por sus características. Distinguir entre observaciones e inferencias es una práctica fundamental al explorar un fenómeno o interpretar los resultados de un experimento. La inferencia no es pura observación sino que implica una hipótesis tácita.
De hecho, en una inferencia se realiza un salto lógico desde una observa ión a una idea no observada. Ciertos conocimientos previos sirven de puente y validan este salto.
El arte de observar también puede llevar al planteo de buenas preguntas.
Muchos investigadores fueron exitosos gracias a mantener los ojos abiertos constantemente a la búsqueda de cosas interesantes. Los buenos observadores son cazadores de patrones y regularidades: encuentran cosas que se repiten, que se ordenan de manera predecible, que ostentan simetrías, y se preguntan cómo explicar esas regularidades. Por ejemplo, prestan atención a los movimientos periódicos de un péndulo o de los astros en el cielo, o se preguntan: “¿Por qué esos árboles crecen cerca del río?”. También buscan situaciones que rompan con ese orden o simetría: “¿Por qué esos árboles crecen sólo en la margen derecha del río?”, o “¿Por qué a altas presiones los gases no se comportan como lo hacen a bajas presiones?”. Los patrones en la naturaleza y aquellos sucesos que salen de lo habitual han despertado la curiosidad de las personas desde siempre y han incitado a la búsqueda de explicaciones. Para algunos investigadores, esa búsqueda de patrones o regularidades –y, en consecuencia, también la falta de los mismos– constituye ni más ni menos que el objeto último de la ciencia (Bateson, 1990). Estas observaciones pueden surgir de la contemplación de la naturaleza y sus fenómenos o pueden ser el registro deliberado de los resultados de un experimento.
LOS EXPERIMENTOS
Los experimentos, al igual que las observaciones, también pueden generar preguntas. Normalmente, un experimento busca resolver una cuestión, dar una respuesta a una pregunta, poner a prueba una idea. En cualquier caso se habrá de formular una hipótesis y los estudiantes deberán saber claramente cuál es el objetivo del experimento y cómo se logrará. El experimento deberá tener un resultado si la hipótesis se confirma y otro resultado distinto en caso contrario. Si el resultado esperado es el mismo, sea la hipótesis cierta o falsa, entonces el experimento es inútil –o bien la hipótesis ha sido mal formulada–.
Además, es importante constatar si un determinado resultado confirma nuestra hipótesis o si ese mismo resultado podría ser compatible con otras hipótesis alternativas. ¿Nos sirve este resultado para descartar una idea, la comprueba o sólo le presta un sustento parcial? Cuando realizamos experimentos en clase, muchas veces estas cuestiones quedan implícitas, y asumimos que los estudiantes están siguiendo la misma lógica que nosotros, que hemos diseñado la experiencia o la conocemos de antemano. Por eso, es imprescindible ejercitar con los alumnos la capacidad de predecir resultados posibles en un experimento y reflexionar sobre qué significado tendría cada uno de esos resultados para que el experimento tenga sentido.
Al hacer una experiencia en clase, también debemos tener en cuenta cuáles son las posibles fuentes de variación y de error. ¿Será posible que el resultado que obtengamos se deba a factores externos al experimento? Existen varias técnicas para asegurarnos de que los resultados se deben realmente a lo que creemos que se deben. Estas técnicas incluyen el control de variables y los controles experimentales. No nos detendremos en el tema del diseño experimental ya que podría ocupar un volumen por sí mismo, pero es sin duda un tema fundamental que debe ser incorporado de una manera u otra dentro de la clase de ciencias. En el capítulo 6 proponemos experiencias concretas para ilustrar este tema.
Por último, hacer experimentos implica realizar mediciones. Es importante establecer que toda medición acarrea consigo errores. Por más precisa y cuidadosa que sea, no existe la medición exacta. Así, cuando decimos que una mesa mide 3,40 m ± 0,01 m, lo que estamos diciendo es que, si la medimos otra vez, hay una probabilidad del 50% de que la nueva medida esté entre 3,39 m y 3,41 m. Los errores de este tipo, llamados errores probables o estadísticos, no significan equivocaciones sino que establecen los límites dentro de los cuales se conoce la cantidad medida. El buen experimentador es aquel que sabe estimar sus errores probables. Con frecuencia los estudiantes ofrecen respuestas a problemas cuantitativos con una serie descabellada de cifras significativas. Es bueno recordarles que un resultado de este tipo es absurdo si los instrumentos de medición o los datos originales no tienen el mismo grado de precisión. Por ejemplo, es absurdo decir que uno midió el pupitre con una regla y obtuvo un largo de 1,52378956 metros, ya que las reglas habitualmente tienen una graduación mínima de 1 milímetro, de modo que aun interpolando, el resultado de la medición no puede tener más de cuatro dígitos decimales.
LOS RESULTADOS
Después de realizar un experimento viene el análisis de sus resultados. Ésta es una actividad exclusivamente mental. De hecho, no es necesario que uno mismo realice el experimento para poder analizar sus resultados. Una de las capacidades (y a veces uno de los deleites) de los
científicos es poder criticar los resultados de otros, o incluso interpretar
su significado. Francis Crick (uno de los descubridores de la estructura molecular del ADN) y Robert Oppenheimer (director del equipo de científicos que desarrollaron la bomba atómica en Estados Unidos) eran conocidos por su capacidad de interpretación de resultados ajenos. Esto quiere decir que no es necesario hacer experimentos todo el tiempo para desarrollar las habilidades críticas de un científico. Siempre que podamos, será enriquecedor presentar los datos que surgen de un experimentoque otros han realizado y tratar de entender qué nos están diciendo estos resultados. ¿Podemos rechazar la hipótesis? ¿Son los datos significativos desde el punto de vista estadístico? También es posible analizar “experimentos mentales” (en inglés llamados thought experiments), que han cumplido un papel central en la ciencia desde sus inicios. Un ejemplo clásico es el de Galileo, quien imaginó qué sucedería si una bola rodara sobre una superficie infinitamente pulida, es decir, sin fricción. Su discusión se basa en un experimento imposible de hacer, pero útil de imaginar para desarrollar la idea de inercia.
Los científicos expresan muchos de sus resultados en el lenguaje de la matemática. Este lenguaje es fundamental y caracteriza en gran medida la forma en que la ciencia conceptualiza y genera sus ideas. No se trata simplemente de cálculos de valores numéricos como los que los ingenieros deben realizar para predecir con precisión, por ejemplo, la altura que debe tener un puente. Muchas de las ideas principales que la ciencia ha producido fueron posibles sólo por el estudio cuantitativo de los fenómenos involucrados. La ley de la gravitación universal de Newton, que dice que todos los cuerpos materiales se atraen mutuamente, se deriva en parte de las leyes de Kepler, que son análisis cuantitativos de las órbitas de los planetas. La teoría atómica tiene su evidencia seminal en la ley de proporciones definidas de Proust. Las leyes de conservación (de cantidad de movimiento, energía, masa, carga, momento angular) son esencialmente cuantitativas y nos han dado una visión profunda y útil de la manera en que funciona el universo. Por ello consideramos importante desarrollar en las clases de ciencia casos concretos, como estos que acabamos de mencionar, en los que las mediciones cuantitativas han tenido impacto en la forma en que entendemos la naturaleza.
Sin embargo, a pesar del carácter cuantitativo de muchas investigaciones, todo científico recurre a la solución cualitativa de problemas antes de embarcarse en largos cálculos. Es decir, trabaja con órdenes de magnitud para tener una idea aproximada de los resultados, usa esquemas gráficos, tantea soluciones y resultados posibles, plantea tendencias, pregunta qué sucedería en casos límite, busca comparaciones con problemas semejantes.
Es muy útil exponer a los alumnos a este proceder para que no adquieran el hábito de resolver problemas probando cuál de las fórmulas que ya conocen pueden aplicar. Es importante que puedan pensar en términos de órdenes de magnitud (¿la densidad del sólido es diez, mil o cien mil veces mayor que la del gas?), entender la dirección de los cálculos (¿la velocidad va a aumentar o a disminuir?, ¿la aceleración va a ser positiva o negativa?) y manejarse con gráficos (¿qué forma tendrá la curva de oscilación del péndulo?).
Se ha dicho que “los científicos son exploradores en un universo de observables, buscadores de patrones y significados”, o, en la versión de Niels Bohr (uno de los padres de la física cuántica e importante pensador del siglo XX), que “la labor científica consiste en extender el rango de nuestra experiencia y reducirla a una forma ordenada” (citado en Holton y Roller, 1958, p. 214). En este sentido, si el aspecto empírico de la ciencia consiste en “explorar un universo de observables” y en “extender el rango de nuestra experiencia”, entonces el aspecto metodológico, tal como lo presentamos en este capítulo, nos da las herramientas para llevar a cabo esa exploración y extensión en forma disciplinada. La labor de buscar significados y de reducir nuestra experiencia a una forma ordenada es lo que llamamos el aspecto abstracto de la labor científica. El orden y los significados están dados por las leyes, los modelos y las teorías. De eso, justamente, hablaremos en el capítulo 7.
domingo, 14 de abril de 2019
8 CONSEJOS PARA MEJORAR LA COMPRENSIÓN DE LECTURA
¿No entiendes lo que lees? Evita ese problema, te damos algunos consejos para mejorar tu comprensión de lectura.
Leer es un hábito que debemos adquirir todos, ya que trae muchos beneficios. Además al ingresar a la universidad nos veremos obligados a leer gran cantidad de información, la cual nos ayudará a entender algunos temas de las asignaturas. Debes estar preparado para ese momento.
Es necesario tener velocidad en la lectura, pero también es indispensable que la comprendas. Te damos algunos consejos para mejorar tu comprensión de lectura.
- Lee: Leer constantemente es importantísimo. Debes practicar para que poco a poco mejores la comprensión. Te recomendamos que leas temas que te interesen, así no te aburres y terminar el libro.
- Lenguaje: Comienza a leer textos sencillos con un vocabulario coloquial, luego lee texto más especializado. Alterna la complejidad del lenguaje. De esta manera aumentarás tu vocabulario y te acostumbrarás a diferentes textos.
- Notas: Algunos libros son muy complejos, ya sea por la cantidad de personajes o datos importantes que necesitas recordar para continuar leyendo. Es recomendable que hagas algunas anotaciones, así podrás repasar los hechos que ya leíste.
- Lee despacio: Para mejorar tu comprensión lectora, debes leer despacio cada línea. Así te sentirás obligado a entender oración por oración.
- Pausas: Haz una pausa cada párrafo, para continuar tu lectura. Analiza lo leído para asegurarte que lo entendiste.
- Tranquilidad: Es necesario que leas en un lugar tranquilo para que puedas concentrarte. Toda tu atención debe estar en la lectura. Lee en silencio y sentado, disfruta lo que lees así es más fácil comprenderla.
- Preguntas: Cuando termines de leer, debes realizarte preguntas sobre el entorno del texto. La idea es que recuerdes lo sucedido. Así podrás darte cuenta si la comprendiste.
- Diccionario: Es importante tener un diccionario cada vez que leamos. Algunas veces no conoceremos el significado de algunas palabras, por esa razón no podremos interpretar la lectura de manera correcta. El diccionario te ayudará a saber el significado y además aprenderás nuevas palabras.
Poco a poco y con la práctica comprenderás todos los textos a la perfección. Luego de lograr comprenderlos, debes mejorar la velocidad de tu lectura. De esta manera podrás leer cualquier libro sin ningún problema. ¡Disfruta el hábito de la lectura!
https://www.orientacionandujar.es/2018/04/28/autoinstrucciones-para-leer-mejor-comprension-lectora/
AUTOINSTRUCCIONES PARA LEER MEJOR. COMPRENSIÓN LECTORA
- Leeré despacito si la lectura es difícil.
- Leeré más rápido si estoy buscando un dato o detalle determinado.
- Me detendré después de cada fragmento y reflexionaré sobre lo que ya he leído.
- Me detendré después de cada fragmento y me haré preguntas sobre lo que ya he leído.
- Leeré cada línea dos o más veces si tengo que memorizarlo, así lo recordaré mejor.
- Leeré algunas veces cada párrafo para entender las palabras más difíciles.
- Si la lectura es nueva, primero haré una lectura rápida para conocer de qué trata, después otra más despacito para comprender.
- Me detendré y me haré preguntas cada cuatro o cinco líneas para saber si voy comprendiendo el texto.
- Cuando termine de leer todo el texto, de nuevo me haré preguntas para saber si lo he comprendido en totalidad.
- Leeré prestando toda mi atención, muy concentrado y sin pensar en cosas ajenas a lo que estoy haciendo.
- Leeré un ratito sin llegar a cansarme y lo retomaré más tarde cuando haya descansado.
- Si me encuentro una palabra complicada y que no conozco, la deletrearé y la anotaré para buscarla en el diccionario o preguntar su significado; una vez asimilada, continuaré mi lectura.
- Leeré todo el tiempo que necesite si la lectura me cuesta un poco más, o aún no he adquirido el hábito de leer con constancia.
- Me detendré y pensaré que va a ocurrir en el próximo fragmento dentro de mi lectura, así me implicaré en la trama y me resultará todo mucho más emocionante.
Fuente: https://www.orientacionandujar.es/2018/04/28/autoinstrucciones-para-leer-mejor-comprension-lectora/
CIENCIA -LECTURA COMPLEMENTARIA
¿Qué es la ciencia?
Universalidad y pensamiento
Desde sus
inicios, la humanidad se ha ocupado de las cuestiones del espíritu y ha
tratado de comprender, tanto
el mundo que la rodeaba, como a sí misma.
Los
filósofos, como Platón, Aristóteles, Descartes, Leibniz, Kant, Hegel y
tantos otros a lo largo de la historia,
han intentado hallar respuesta a los diversos interrogantes del hombre. A pesar de las diferencias de
ideas y de épocas entre unos y otros, en todas las posturas “filosóficas” hay
rasgos comunes. Uno de ellos es la tendencia a la universalidad; es decir, un intento de comprensión que abarca la totalidad de las cosas; el otro, es la actitud intelectual,
la del pensamiento.
Diremos,
entonces, que la Filosofía, –deseo
de conocimiento o amor al saber–
es un intento del hombre para
llegar a una concepción total
del universo y de sí mismo mediante la actividad racional.
Por su lado,
la Ciencia, que también es una disciplina
del saber y que se apoya en la misma función
del hombre –el pensar–, se distingue
de la filosofía por su objeto de
interés. Mientras que la filosofía se dirige a la totalidad de la realidad, la ciencia tiene por objeto
el estudio de una parcela de está.
Resumiendo: La
Filosofía y la Ciencia tienen en común
el pensamiento, pero se diferencian por el objeto.
En
consecuencia, podemos definir ciencia como un conjunto de conocimientos acerca de una parte de la realidad, es decir,
sobre un dominio determinado de elementos o fenómenos susceptibles de demostración. Ese conjunto
de conocimientos se obtiene
mediante un método –del griego
“camino”–, esto es, mediante una serie de pasos a seguir.
Relaciones: Sin
embargo, por amplia que sea la información obtenida, un conjunto
de proposiciones aisladas –una
guía telefónica, un
listado de productos o un recetario de cocina–
no constituye una ciencia. Para que haya ciencia es necesario que las proposiciones –enunciados– se encuentren
relacionados entre sí,
formando un sistema
lógico que permita
explicar los fenómenos
de la realidad. Por
lo tanto, no
todo conocimiento puede
ser considerado científico, como
veremos más adelante.
Clasificación de la ciencia
La ciencia,
dijimos, estudia partes
de la realidad
y puede ocuparse, entonces, de hechos concretos del hombre, de la
naturaleza, del universo, o bien, de
entes ideales creados por el cerebro humano.
En el primer caso, la ciencia se denomina fáctica;
en el segundo, formal, como la lógica y la matemática que construyen sus propios objetos de
estudio: números, símbolos vacíos, etc.
A su vez,
las ciencias fácticas se clasifican en dos grupos:
• Si su objetivo es
el conocimiento sobre
la naturaleza, se las llama ciencias
naturales, por ejemplo:
la física, la
biología, la astronomía.
• Si se
ocupan del hombre
y la sociedad, se las llama sociales, como la antropología,
la psicología, la sociología.
Fáctica Naturales
CIENCIA
Sociales
Formal
Figura 1 - Una clasificación de ciencias
Podemos
decir, entonces, que las ciencias formales se ocupan de cuestiones
de “forma” y
no de cuestiones
de “hechos”.
Sus
proposiciones se encuentran relacionadas según un sistema llamado axiomático.
Veamos algunas de sus características:
• Ninguna
proposición se demuestra
mediante la experiencia.
• Una
prueba o demostración
consiste en presentar
una proposición como la
consecuencia necesaria de otras, sin
afirmar nada acerca de la verdad fáctica de los enunciados.
• Una prueba
lógica es la implicación de un conjunto de
proposiciones llamadas
teoremas, a partir de otro conjunto de proposiciones
llamadas axiomas. Los axiomas son
supuestos indemostrables, que
simplemente se admiten y son los puntos de partida para derivar los
demás enunciados, mientras que los teoremas son proposiciones que puedenser demostradas lógicamente.
A diferencia
de las ciencias formales, las ciencias fácticas sí se ocupan de los hechos de la realidad; por lo
tanto, para averiguar la verdad o la falsedad de sus enunciados,
éstos deben confrontarse con los hechos,
mediante algún método.
Características del conocimiento
científico
Dijimos,
anteriormente, que la ciencia tiene por
objeto el estudio de una parcela de la realidad. Sin embargo, no todo
conocimiento que posee
el hombre sobre
la realidad puede
considerarse científico.
Así, hay
un tipo
de conocimiento, denominado
no científico o
vulgar, basado, principalmente, en
experiencias personales y que puede
ser transmitido, a veces
oralmente, como por
ejemplo, ciertos usos o
hábitos de los pueblos aborígenes. Según
Gaeta y Robles (1990):
“(…) nuestra vida
cotidiana transcurre gracias
a un sinnúmero de conocimientos acerca
de la realidad
que muy difícilmente
pueden considerarse
científicos. En efecto, el
simple acto de raspar la cabeza de
un fósforo para encenderlo implica que conocemos las propiedades de ciertos objetos, pero no
solemos llamar a eso “ciencia”, aun cuando muestra creencia de
que el fósforo
se encenderá al
rasparlo quede confirmada por
los resultados de la Física y la Química. Surge
así una primera
distinción: hay por lo menos dos tipos de conocimiento, por un lado, el
que brinda el sentido común, y por otro,
el conocimiento científico.” (pp. 9-10):
Propiedades
Veamos,
entonces, las propiedades que
caracterizan al conocimiento científico:
Racional No está constituido por sensaciones o imágenes,
sino por un conjunto de ideas.
Utiliza la razón.
Sistemático Las
ideas no están
inconexas, se hallan relacionadas lógicamente entre sí,
formando un sistema organizado.
Comunicable Es transferible; es decir, brinda información
a todo quien esté entrenado para comprenderlo.
Metódico Es una de sus características esenciales.
Debe tener un procedimiento elaborado, un conjunto de reglas
que establecen la
manera válida de llegar al conocimiento
( por ejemplo, procedimientos de
observación y de experimentación).
Verificable Debe estar fundamentado en pruebas.
En las ciencias formales, mediante las
implicaciones lógicas, y en el caso de las fácticas, por la confrontación con
la realidad, a través de la experiencia.
Riguroso Esto implica claridad y precisión.
Claridad en la formulación de los problemas y precisión en la definición
de los conceptos.
Y en
el caso de
las ciencias fácticas,
el conocimiento debe
ser objetivo. Esto es, al tratarse
de objetos de la realidad, debe estar libre de opiniones o gustos
personales de quien estudia, intentando hallar
la “verdad fáctica”.
El método científico
Dijimos que
método es el conjunto de pasos a seguir para llegar, en el caso de
la ciencia, al conocimiento científico,
esto es, la serie de procedimientos que deben
realizarse a fin
de verificar las
alternativas de respuesta (supuestas soluciones) a los
problemas planteados por el
investigador.
Esta
secuencia de pasos a seguir parte de la formulación de un
problema, surgido en general, de
alguna cuestión o
idea más o
menos vaga o imprecisa –a partir, por ejemplo, de la
observación de un fenómeno–.
Una vez planteado el
problema con preguntas bien delimitadas, indicando
cuáles son los objetivos, esto
es, qué pretende la investigación, y
mostrando cuál es la
relevancia de la
misma, es decir,
su justificación (ya
sea para resolver un problema
concreto o generar nuevos conocimientos teóricos), se indaga
en investigaciones precedentes
y en la bibliografía disponible sobre el tema que se desea estudiar.
Como el
objetivo es hallar una respuesta, se formula una hipótesis, que es un supuesto o alternativa de solución
al problema planteado y que debe ser
verificada. Para ello, se debe diseñar un
procedimiento que nos permita obtener información
de la realidad para confrontar la
hipótesis propuesta con la realidad
observada.
El diseño
elaborado para la verificación de la hipótesis,
dependerá del tipo de objeto
que estamos estudiando.
Puede ser una
encuesta en un estudio sociológico
o un experimento de laboratorio
para una investigación en biología.
Por último,
se analizan los resultados obtenidos y se elabora el informe de investigación.
Problema Hipótesis Procedimiento Informe de Investigación
Figura 2 - Esquema simplificado
del método científico
Todo este
modo de producir conocimiento científico
–el método científico– tiene como característica principal
su replicabilidad, es
decir que los resultados obtenidos
por un investigador pueden ser obtenidos
por otro, al aplicar el mismo método
para estudiar el mismo fenómeno.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)