Palabras clave: Concepción de la naturaleza de la ciencia, formación del profesorado, cambio de percepción.

El problema inicial que enfrentamos fue la falta de información para valorar el impacto de programas de formación docente que han superado los cursos aislados y han logrado articular la formación pedagógica y la preparación disciplinaria en una maestría. Esta situación es nuestro objeto de investigación, pero desde una posición alternativa, que vaya más allá de los criterios objetivistas de acumulación de las reglas y los procedimientos de las disciplinas científicas.

Dentro de las opciones alternativas a este objetivismo disciplinario sobresale el constructivismo, una tendencia de estudio que vincula a los estudios de Piaget y reconoce el aprendizaje de los alumnos como el fundamento de la apropiación de los contenidos de la enseñanza. Recientemente, el aprendizaje de los docentes (por ejemplo, el estudio de las creencias) también ha llamado la atención como objeto de investigación. Una de sus vertientes de estudio es la concepción de la naturaleza de la ciencia (CNC). Sin embargo, aún los estudios constructivistas para el estudio de la formación docente, como la CNC, no están libres del objetivismo.

Con cierta precaución, podríamos afirmar que la mayoría de los cursos de formación para docentes de enseñanza media superior, independientemente de su orientación (actualización disciplinaria, filosofía, psicopedagogía, entre otros), se sustentan en una concepción de la formación como un problema de actualización curricular y metodologías, pero evitan la discusión acerca de los fundamentos pedagógicos y epistemológicos.

El objetivo de investigación de la etapa que aquí se reporta fue analizar los cambios propiciados en la CNC de un grupo de docentes inmersos en la MEC, señalar las dificultades de vincular la CNC con la organización del contenido para fines de enseñanza-aprendizaje y ofrecer una posible vía de interpretación que se articule con las exigencias técnicas de la práctica, sin perder de vista la dimensión regulativa o epistemológica de la CNC (ver Figura 1).

Figura 1. La CNC y dos vertientes teórico-metodológicas de su estudio
en los docentes: perspectiva técnica y perspectiva socio-cultural

En México este tipo de estudios son escasos, por lo que este trabajo contribuye a la investigación educativa al aportar elementos para valorar el impacto de un programa de formación que integra el aspecto disciplinario y el pedagógico, desde la posición de la CNC. Contribuye también en señalar que el tópico de la alfabetización científica, inherente a la dimensión regulativa o epistemológica de la CNC, no se vincula directamente con el conocimiento del contenido y requiere mayor atención en los programas de formación de los docentes del área respectiva.

En el apartado teórico presentamos los argumentos sobre la CNC en la línea de los docentes, destacando dos posibles vías de conexión: una de orientación técnica y otra cultural. En el apartado metodológico presentamos los criterios que hemos seguido para explorar la CNC en el grupo de docentes inmersos en la MEC. En la sección de resultados mostramos los cambios en la CNC del grupo de docentes en formación y discutimos las vías de interpretación anotadas en el apartado teórico. Para cerrar, señalamos las implicaciones para la formación profesional de los docentes y la investigación futura en el ámbito de la enseñanza de las ciencias.

Para fines de exposición presentamos un grupo de investigaciones cuyo interés central ha sido la integración de la CNC en la organización del contenido (vertiente técnica). También presentamos otros estudios que abordan la CNC incorporando los factores intersubjetivos dentro de sus categorías (vertiente socio-cultural). Estas líneas de estudio conllevan interpretaciones diferentes de los resultados de la CNC de los docentes e implicaciones importantes para la formación profesional de los mismos.

1.1. La CNC de los docentes en la vertiente técnica

Emma Carvajal y Rocío Gómez (2002) analizaron las concepciones de la ciencia y del aprendizaje de maestros de educación secundaria y de bachillerato en México. Entrevistaron a siete maestros seleccionados de una muestra más amplia de 66 sujetos. Las autoras concluyeron que los siete maestros reflexionan poco sobre los aspectos culturales, éticos y filosóficos de la ciencia. Además, no parece haber una relación consistente con la concepción del aprendizaje. En sus recomendaciones, las autoras abogan por confrontar las ideas sobre la naturaleza de la ciencia.

Ángel López, Fernando Flores y Leticia Gallegos (2000) analizaron las concepciones de la ciencia y del aprendizaje de un grupo de 12 docentes del Colegio de Bachilleres2 inmersos en la especialidad en Docencia de Física. Ellos determinaron las concepciones de la ciencia y del aprendizaje mediante cuestionarios estructurados y concluyeron que los docentes muestran un cambio al pasar de concepciones científicas tradicionales a concepciones constructivistas, aunque esto es menos evidente en el ámbito del aprendizaje, en particular cuando se asocia con situaciones de la práctica en el aula. Los autores distinguen dos categorías de la concepción de los docentes: la de ciencia y la del aprendizaje, y dos dimensiones de integración: la teoría y la práctica.

Abd-El-Khalick y BouJaoude (1997) hicieron una distinción entre alta y baja alfabetización (literacy) científica. Ellos exploraron los perfiles de docentes de secundaria de Física, Química y Biología, y obtuvieron los perfiles de la CNC después de administrar una parte del cuestionario Views of Science-Technology-Society (VOSTS) diseñado por Aikenhead (1992). Los perfiles se adhieren, por una parte, a un patrón variable de la CNC, por la otra, no se relacionan con situaciones de aprendizaje significativo en la vida cotidiana.

Tobin y Campbell (1997) reportaron también un patrón variable de la CNC de un docente del área de Química, que determinaron mediante un cuestionario. Pero al explorarla a través de la narración del docente y de sus estudiantes en el escenario del salón de clases, encontraron que la concepción de ambas partes era similar; tanto el docente como sus alumnos asumían el contenido del curso de Química como una actividad orientada hacia el aprendizaje de definiciones, lo cual revela, en última instancia, un patrón compartido tradicional de enseñanza y aprendizaje.

Por su parte Mellado (1998) encontró que las concepciones de la naturaleza de la ciencia del grupo de maestros con quienes realizó su investigación, presentaban posiciones variables y sin aparente relación con el comportamiento descrito mediante procedimientos cualitativos (cuestionarios, entrevistas y triangulación de información con los docentes), en secuencias de aprendizaje en el salón de clases. La docente con la concepción más “positivista” del estudio era, a la vez, la más “constructivista” en cuanto al aprendizaje. El docente con la concepción más “relativista” seguía un modelo de enseñanza tradicional transmisivo (Mellado, 1998, p. 1103).

Como se puede observar, los tres primeros grupos de autores determinaron la CNC bajo la forma de conocimiento pasivo, a través de entrevistas y cuestionarios estructurados, lo cual dificulta establecer una relación entre una concepción proposicional (lo manifiesto) y su “encarnación” en la práctica del aula (lo latente). En cambio, Tobin y Campbell (1997) igual que Mellado (1998), revisan la CNC puesta en práctica en la actividad del aula y muestran la ventaja de utilizar procedimientos cualitativos, sobre todo de tipo narrativo, para precisar la CNC en la práctica.

La mayoría de estos autores reconoce que es importante trabajar en la CNC durante la formación de los docentes porque mejora su comprensión de la ciencia. A pesar de ello, no se define si la CNC debe plantearse dentro del eje de la teoría o de la práctica; esto debido, entre otras cosas, a que la práctica de la formación docente se entiende como actividad de aprendizaje individual y a una pretensión objetivista de reducir los principios regulativos del acuerdo (fundamento de la epistemología) a procesos explicativos.

1.2. La CNC de los docentes en la vertiente socio-cultural

Recientemente, se han publicado nuevos estudios que ayudan a explicar por qué a pesar de fomentar metodologías constructivistas, de mejorar la competencia en el conocimiento del contenido y de introducir innovaciones tecnológicas, la enseñanza –es decir, la práctica de los docentes– reproduce lo que Smolicz y Nunan (en Cobern, 2000, p. 233) llaman el mito de la escuela de ciencias; esto es, una visión científica caracterizada por el realismo clásico, el materialismo filosófico, la objetividad estricta y el método hipotético-deductivo.

Los autores citados en la sección previa plantean el problema de la disociación entre la teoría y la práctica: los profesores dicen una cosa y hacen otra muy diferente (López, Flores y Gallegos, 2000). Algunos de ellos reconocen también una disociación entre el conocimiento pasivo y el conocimiento dinámico (Mellado, 1998).

En nuestra opinión el problema de la persistencia del tradicionalismo rebasa el marco técnico, porque existe la posibilidad de que una mayor competencia en el conocimiento del contenido (una manera genérica de referirnos al conocimiento pedagógico del contenido) no se traduzca en una mejor comprensión de la naturaleza de la ciencia. La razón es que esto implicaría reconocer la dimensión regulativa de los acuerdos en la estructura del conocimiento del contenido. La dificultad de dar marcha atrás ha orillado a revisar la racionalidad de los modelos de la vertiente técnica de la enseñanza de las ciencias, permitiendo la argumentación de la vertiente cultural de la CNC.

Para el enfoque cultural, el propósito de la CNC es considerar la relación intrínseca ciencia-cultura (en lo social) y conocimiento-creencias (en lo individual). La relación teoría-práctica se establece como competencia comunicativa, de ahí la importancia atribuida a la alfabetización (literacy) científica (incluyendo a las tecnologías de información y comunicación).3 La fuerza de la perspectiva cultural –en nuestra opinión– es que introduce, desde un inicio, la dimensión intersubjetiva como parte de la estructura del conocimiento y evita tener que justificar el problema epistemológico de la separación entre teoría y práctica.

Para la vertiente sociocultural de la CNC el conocimiento del contenido de la ciencia es construido dentro de determinados límites sociales, históricos y culturales (relativismo), distanciándose del modernismo de la ciencia prevaleciente en el siglo XIX y mediados del siglo XX (Mathews, 1998; Cobern, 1993; Arnay, 1997; Taylor, 1998). De acuerdo con esta vertiente, la CNC es un campo fértil que mezcla aspectos de varios estudios sociales, como: historia, sociología y filosofía de la ciencia; combinados con investigación de las ciencias cognitivas –por ejemplo la Psicología– en una rica descripción de la ciencia, de la forma en que trabajan y operan los científicos como grupo social y de cómo la sociedad misma dirige y reacciona ante los esfuerzos científicos (McComas, Clough y Almazroa, 2000, p. 4).

Una razón para revalorar el tema de la CNC es que mientras el conocimiento del contenido de la ciencia, es decir, el conocimiento científico organizado para fines de enseñanza y aprendizaje puede no ser necesario para mejorar la alfabetización científica, el entendimiento de la naturaleza de la ciencia sí es un prerrequisito para dicha alfabetización (Shamos citado en McComas et al., 2000, p. 9). En el caso de los docentes, se ha documentado que la presentación de contenidos sobre la CNC, medidos con diferentes instrumentos (entre otros, el Wisconsin Inventory Science Process [WISP] y el Nature of Science Test [NOST]) al inicio y al término de la formación, muestran una correlación positiva (McComas et al., 2000, pp. 27-28). La Figura 1 sintetiza la ubicación de la CNC y las dos vías teórico-metodológicas que nos sirven de guía para valorar los cambios en la CNC de un grupo de docentes.

Entre 1999 y 2001 se implementó en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEMor), en México, un programa para la formación de profesores de enseñanza media superior en servicio: la Maestría en Enseñanza de las Ciencias (MEC). El programa se impulsó como parte de la reforma del plan de estudios del bachillerato de la UAEMor, el cual se puso en marcha entre otras razones por los bajos índices de aprovechamiento de los estudiantes de educación media superior, en particular en el área científica, revelados en los resultados de los exámenes aplicados por la Universidad (UAEMor, 1996).

La MEC se dirigió, principalmente, a profesores del área de ciencias (Física, Química y Biología) titulares de asignaturas. El programa fue coordinado por una unidad académica (la Unidad de Matemática Educativa perteneciente al Instituto de Ciencias de la Educación) en la que confluyeron profesores de las áreas científicas y del área educativa. Con él se pretendió articular la formación en la disciplina y la preparación pedagógica. Se implementó, con algunas modificaciones, siguiendo el modelo de la Universidad Autónoma de Nuevo León.

La maestría se organizó en 8 trimestres, con un bloque de asignaturas comunes (Teorías del Aprendizaje, del Desarrollo Intelectual y de la Personalidad, Didáctica General, Evaluación, Desarrollo de Proyectos en la Enseñanza de las Ciencias), una materia optativa de un grupo de tres (Ciencia y Sociedad en el siglo XX, Educación y Recursos Humanos en las Sociedades Industriales o Psicología Cognitiva) y un seminario de investigación. La MEC se organizó en tres bloques curriculares específicos: Biología, Física y Química.

El curso en el que se introdujo el tema epistemológico es el Seminario de Desarrollo de proyectos, en el módulo introductorio denominado La ciencia, el método y el cambio científico. Se dedicaron aproximadamente 10 horas de un total de 40 del Seminario, durante las cuales se abarcaron los temas: El método en las ciencias, La estructura de las revoluciones científicas (Thomas S. Kuhn), Los programas de investigación (Imre Lakatos), La continuidad de la investigación (Stephen Toulmin), La concepción epistemológica de Karl Popper y La concepción epistemológica de David Hull. La lectura de base fue El método en las ciencias. Epistemología y darwinismo de Rosaura Ruiz y Francisco J. Ayala, publicado en 1998 en México por el Fondo de Cultura Económica.

2.2. Los docentes de la MEC y los docentes pares

El grupo de la MEC se integró por 11 docentes en servicio, 9 de enseñanza media superior y 2 de licenciatura. Del número total, 5 pertenecen al área de Biología, 5 al área de Química y 1 al área de Física; 7 eran mujeres y 4 hombres, en edades de entre 34 y 59 años. Dos profesores eran biólogos, tres ingenieros químicos, tres normalistas (uno en Biología y dos en Físico-Química), un químico industrial, un cirujano dentista y un médico cirujano. Los años de experiencia de los profesores se ubicaron entre 6 y 33 años. Sólo uno tenía nombramiento de profesor de tiempo completo y los demás eran profesores por horas.

El grupo de pares externo a la MEC se formó de 12 docentes invitados por los propios profesores inscritos en la maestría, con la condición de que laborasen en el mismo establecimiento. Sin embargo, no se recogió información individual de ellos.

2.3. Estrategia de análisis e instrumento de recolección de información

La investigación de la experiencia de formación con un grupo de docentes fue posterior a la conformación de la MEC. Ello ayudó a resolver el problema de muestreo, pero persistía el problema de la validez de las observaciones. Un grupo de 11 docentes no es representativo de una población de alrededor de 500 profesores de enseñanza media superior en la universidad donde se realizó el estudio. Por este motivo optamos por el procedimiento cualitativo del estudio de caso, el cual se define como “el estudio del ejemplo en la acción” (Walker citado en Mellado, 1998, p. 1098). Para Shulman (citado en Montero, 2001), el estudio de caso se refiere al aprendizaje por experiencia: viendo cómo enseñan otros docentes, superando el eje de la teoría y la práctica.4 Nuestro ejemplo es un grupo de profesores en formación y constituye la base de información general del proyecto; pero fue necesario hacer recortes. Cada recorte requirió diferentes instrumentos. Para este artículo nos concretamos a analizar la CNC (ver Figura 2) mediante un cuestionario estructurado.

Figura 2. Esquema para explorar la concepción de la naturaleza de la ciencia (CNC) en docentes en formación, en dos momentos (antes y después), y en docentes pares externos a la MEC mediante un cuestionario autoadministrado

La información se obtuvo en la etapa inicial de la MEC (en el año 2000) y después de que se impartió el módulo con información epistemológica (a mediados de 2001). Para determinar el perfil de la naturaleza de la ciencia, los datos fueron recogidos mediante un cuestionario autoadministrado, cuyo diseño se retomó de Nott y Wellington (citados en Monk y Dillon, 1996). Este instrumento constó de 24 enunciados y una escala de actitudes con valores entre -5 (muy en desacuerdo), 0 (balanceada) y +5 (muy de acuerdo). Nott y Wellington (2000) recomiendan que, aunque los perfiles se presenten en escalas, su intención es fomentar la autorreflexión sobre las posiciones por parte de los docentes en el contexto de la formación. Para nosotros esto significa la formación en el programa de la MEC, el diálogo con los docentes en el Seminario y su expresión en la CNC. Para vincular los perfiles de los docentes con escenarios de la práctica dentro del salón de clases, estos autores diseñaron una metodología complementaria de incidentes críticos y de ejemplificaciones de la CNC en el aula. Sin embargo, estos dos aspectos quedaron fuera del objetivo de nuestra investigación.

Los valores de los enunciados se vaciaron en una tabla ajustada de cinco ejes que corresponden a posiciones epistemológicas extraídas de varias tradiciones intelectuales de la historia, la filosofía y la sociología de la ciencia: relativismo/positivismo (R/P), inductivismo/deductivismo (I/D), contextualismo/ decontextualismo (C/D), impulsado por el proceso/impulsado por el contenido (P/C), instrumentalismo/realismo (I/R). El cuestionario proporciona también las definiciones de las posiciones epistemológicas (ver Anexo 1). En este trabajo presentamos una reinterpretación de datos analizados en dos trabajos previos (Barona y Verjovsky, 2001; Barona, Verjovsky y Lessard, 2003), pero de manera más profunda y con otros elementos de análisis.

Un año más tarde, realizamos una segunda administración del cuestionario, aprovechando que los profesores finalizaban el Seminario de Desarrollo de Proyectos, cuyo primer módulo proporcionó información epistemológica. Así, pudimos comparar los perfiles en dos momentos (antes y después de recibir información epistemológica).

Los resultados de la segunda administración muestran que el perfil de seis de los docentes (54.5%) corresponde a un patrón variable de la CNC. En cuatro casos (36%) los perfiles de los docentes son coherentes, o mejora el grado de coherencia, respecto a la primera administración. En 63% de los docentes se reconoce un patrón de perfiles desplazado hacia el relativismo (Tabla I).

Para contrastar el ambiente de la MEC con el ambiente sin intervención, solicitamos a cada docente adscrito al programa que proporcionara el cuestionario a un docente par no adscrito y, preferentemente, de su mismo lugar de trabajo. Los resultados de los docentes externos son similares a la primera autoadministración de los docentes de la MEC, no se reconoce un patrón coherente de posiciones: De los perfiles de los 12 profesores externos, 5 se ubican en el decontextualismo, 3 en la posición de proceso, 3 son relativistas y 1 inductivista.

El cambio de posiciones epistemológicas del grupo de la MEC, contrastado con la primera autoadministración del cuestionario y con el grupo de docentes pares, sugiere que hay influencia de la formación universitaria. Las posiciones se desplazan hacia el constructivismo, lo cual indica que la información epistemológica ayuda a clarificar la pobreza de las concepciones en las condiciones iniciales del grupo y en las condiciones normales de sus lugares de trabajo, detectadas mediante los perfiles de los docentes externos a la MEC.

Para los estudios de la vertiente técnica, la CNC es un factor importante en la cultura de los docentes, pero no necesariamente para la obtención de resultados de aprendizaje del contenido de la enseñanza. Esta consideración se encuentra en el trabajo de Abd-El-Khalick y BouJaoude (1997); también se señala en el marco analítico del estudio de Carvajal y Gómez (2002). Sin embargo, la CNC queda supeditada a la integración del conocimiento del contenido y la efectividad del aprendizaje.

Si la relación que se espera se ubica exclusivamente en el eje que va de la teoría a la práctica, o viceversa, se pierden mediaciones importantes. Las relaciones en la ciencia y su enseñanza, por la línea socio-cultural, pueden plantearse también como formas determinadas de representación. El cambio de los perfiles iniciales de la CNC a un patrón con cierta consistencia más que una transformación teórica, es un paso de una forma de entender determinadas proposiciones a otra manera de entender esas mismas proposiciones. Los docentes aprenden a expresar mejor sus ideas cuando tienen la oportunidad de leer y dialogar con sus colegas el sentido de las proposiciones de un cuestionario. El perfil de la CNC no se relaciona directamente con el desarrollo del conocimiento del contenido, sino con la alfabetización científica. En nuestra opinión, el sentido básico de la alfabetización científica es entender el significado de un lenguaje en un contexto determinado de uso.

La revisión de la literatura en el campo de la enseñanza de las ciencias, corroborada con la información empírica en la formación dentro de la MEC, indica que dicho programa modifica la CNC; un cambio que sugiere cierta competencia comunicativa para dar sentido a las proposiciones de un cuestionario, en un contexto específico de formación de microenseñanza. Este aspecto puede ser apuntalado en un seminario ad hoc articulado a la formación de los docentes. Nosotros exploramos la CNC en dos momentos y solamente con un módulo de microenseñanza que proporciona un panorama de la epistemología dentro de un seminario de diseño de proyectos.

Debido a los límites de nuestro objetivo de investigación dejamos de lado un seguimiento de la CNC en el escenario de la práctica cotidiana a través de metodologías cualitativas. Los docentes con una nueva posición coherente podrían mejorar la alfabetización científica de sus estudiantes; aunque este aspecto necesitaría explorarse de manera específica para su constatación, en relación con la comprensión de determinadas proposiciones sobre el lenguaje de la ciencia y el sentido de su uso, con ejemplos paradigmáticos en contacto con las experiencias de la vida cotidiana. Esto es parte de la agenda de investigación para el futuro.

Este primer recorte de investigación requiere también del análisis del conocimiento del contenido, concretamente del conocimiento de la materia. En la figura 1 se señala una relación indisociable entre la alfabetización científica con el PCK, aunque la mejora del conocimiento del contenido no es un prerrequisito para la alfabetización, ésta sí lo es para una mejor comprensión de la naturaleza de la ciencia; sin embargo, tampoco tendría sentido comprender esta naturaleza si se desconocen las reglas del contenido a enseñar. Este aspecto lo hemos dejado pendiente para un siguiente trabajo.

Otro aspecto que abordaremos a futuro, es el análisis de los factores institucionales de la formación de los profesores de ciencias. Consideramos que varios obstáculos, no tratados en este trabajo, tienen poca relación con las deficiencias en el conocimiento de los docentes y mucho que ver con la “política de percepciones” del conocimiento (el término es de Donmoyer, 1996). Es incoherente que los docentes desarrollen un conocimiento específico en determinados espacios de interacción colegiada, mientras la regulación institucional de la profesionalización universitaria (como señalan Lessard y Bourdoncle, 2002) se concentra precisamente en factores como la profesionalización de la investigación que propician la fragmentación del trabajo de los docentes y, sobre todo, de los docentes de enseñanza media superior.

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2El Colegio de Bachilleres es un organismo descentralizado del Estado mexicano, creado por decreto presidencial del 26 de septiembre de 1973 y que ofrece estudios de educación media superior a nivel nacional, en modalidades escolarizada y abierta. (Para conocer más al respecto, consultar: http://www.cbachilleres.edu.mx/).

3Literacy se puede traducir como “alfabetización”; pero el vocablo inglés es más amplio: “Literacy es entendida convencionalmente como la habilidad de usar símbolos gráficos para representar un lenguaje hablado. Literacy así concebida es un tipo importante de actividad humana mediada. Una forma de literacy son los impresos. Además, en el lenguaje ordinario, literacy a menudo se refiere a la habilidad de interpretar o negociar el entendimiento dentro de algún modo de comunicación” (Cole y Keyssar, 1985, p. 50) [Traducción libre y énfasis de los autores]. Abd-El-Khalick y BouJaoude (1997, p. 673) entienden la alfabetización científica como: “En términos muy generales, una persona alfabetizada en la ciencia puede desarrollar y entender los conceptos, los principios, las teorías y los procesos de la ciencia y una conciencia de las relaciones complejas entre ciencia, tecnología y sociedad. De mayor importancia, tal persona desarrollará un entendimiento de la naturaleza de la ciencia” [Traducción libre de los autores].

4El estudio de caso en educación va más allá de los parámetros de relación entre teoría y práctica. Como señala Shulman: “Es innecesario para cada profesor aprender la práctica únicamente mediante su experiencia directa. Como Bruner observó respecto al aprendizaje por descubrimiento, sería absurdo que cada generación tuviera que descubrir lo ya descubierto por nuestros antepasados. La práctica puede ser aprendida desde la participación vicaria de la experiencia de otros, adecuadamente documentada, diseminada y discutida. Aquí es donde el papel de los casos llega a ser central en la diseminación de nuevos ejemplos (...) Los profesores pueden leer casos que registran las experiencias de otros profesores (...) En esta dirección la mejora de la enseñanza puede conseguirse moviéndose desde la práctica de un profesor a la práctica de otro, y no exclusivamente desde la teoría a la práctica o de la práctica a la teoría” (Shulman, citado en Montero, 2001, p. 219).