Evolución de los objetivos del trabajo de laboratorio

Hasta fines de 1950 los trabajos de laboratorio se centraban en actividades de verificación discutidas en clases teóricas, planteadas en los libros de texto o también, en los manuales de laboratorio (Flores et al. 2009). A partir de 1960 y hasta mediados de 1980 se desarrollaron numerosos proyectos curriculares para renovar y mejorar la

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educación científica, que pusieron énfasis en los procesos de la ciencia como objetivo principal y principio organizador para la educación científica, en detrimento de la enseñanza de las ciencias como cuerpos de conocimiento. El proceso del dominio de la ciencia fue visto como una forma de preparar a los estudiantes para los desafíos desconocidos del futuro. A esta visión contribuyeron también los aportes de Bruner, Piaget y Gagné a la psicología cognitiva, sobre el pensamiento involucrado en el proceso de construcción del conocimiento científico pues ayudaron a explicar las características del pensamiento involucrado en este proceso e inspiraron la idea de que la enseñanza de ciencias debería contribuir al desarrollo de ese tipo de pensamiento en los jóvenes (Hofstein y Kind, 2012).

En este contexto, se trató de dar a la enseñanza del laboratorio la importante función de desarrollar habilidades de alto nivel cognitivo, a través del método indagatorio (Hofstein y Lunetta, 1982). En esta etapa surgió la visión del trabajo de laboratorio como un proceso de auto-descubrimiento o auto-investigación. Aunque este desarrollo encontró su forma explícita en los EE.UU., con Schwab como uno de sus partidarios más prominente, pronto se hizo eco en muchas otras naciones.

Esta tendencia influyó notablemente en el mundo anglosajón, donde en los años 60/70 se elaboraron y pusieron en práctica numerosos proyectos de aprendizaje por descubrimiento autónomo, centrados en el trabajo experimental y en los procesos de la ciencia como, por ejemplo, Physical Science Study Committee (PSSC), Chemical Education Material Study (CHEM Study) y Biological Sciences Curriculum Study (BSCS), en los Estados Unidos y los cursos Nuffield de física, química y biología en Inglaterra. (Carrascosa, Gil Pérez y Vilches, 2006).

En EEUU además, influyó una decisión política de despertar en interés en la ciencia en los jóvenes, que se tradujo en financiamiento para el desarrollo de estos proyectos y de material educativo. Se produjo una renovación en los textos tanto a nivel universitario (Feynman Lectures on Physics, Berkeley Physics Course, entre otros) como a nivel de escuelas medias. En particular, el Comité de Estudio de Ciencias Físicas (Physical Science Study Committee, PSSC) generó un libro de texto junto a material para laboratorio, películas, etc., que influenciaron la enseñanza de la física en todo el mundo. El principal objetivo del curso está expresado en el prólogo de la primera edición de libro: ―se presenta la física no como un mero conjunto de hechos sino básicamente como un proceso continuo a través del cual el hombre busca entender la naturaleza del mundo físico”.

White (1996) también reconoció la influencia de factores de otro tipo, además de los cambios en la filosofía de la ciencia o de las teorías de aprendizaje, en el planteo de objetivos para el trabajo de laboratorio, tales como la época post-Sputnik y el movimiento Ciencia, Tecnología y Sociedad.

En el contexto del paradigma del auto-descubrimiento, Schwab (1962) planteó la adecuación de las antiguas guías de trabajo de laboratorio a los nuevos objetivos, distinguiendo tres niveles de apertura de las mismas en relación con la enseñanza en el laboratorio: el grado de apertura (o nivel de descubrimiento) se basa en la proporción en

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la que el docente facilita: a) los problemas, b) las maneras y medios para afrontar ese problema, c) la respuesta a esos problemas. La cantidad de intervención por parte del docente es inversamente proporcional al grado de apertura de una práctica o, lo que es lo mismo, al grado de descubrimiento por parte del estudiante.

La eficacia del laboratorio enfocado como auto-descubrimiento fue objetada más tarde por Ausubel (1963, 1968) quien propone un descubrimiento guiado. La propuesta de Ausubel representó una alternativa ante un modelo de enseñanza/aprendizaje basado en el descubrimiento, que privilegiaba el activismo y postulaba que se aprende aquello que se descubre. En el descubrimiento guiado el profesor tiene un importante rol para lograr la participación activa del alumno, a través de preguntas cuidadosamente preparadas, en una dinámica similar al cuestionamiento socrático. Para Ausubel, una de las figuras más importantes del constructivismo, no es en absoluto cierto que el aprendizaje por descubrimiento sea necesariamente significativo ni el aprendizaje por recepción obligatoriamente mecánico. Tanto el uno como el otro pueden ser significativo o mecánico, dependiendo de la manera como la nueva información se almacene en la estructura cognitiva. No es necesario descubrirlo todo y en muchos casos, el aprendizaje puede ser lento y poco efectivo.

En 1990, Klopfer (citado por Trumper, 2003) siguiendo la línea del descubrimiento guiado de Ausubel, hizo hincapié en que los profesores de ciencias tienen la responsabilidad de ayudar los estudiantes a entender la naturaleza de la investigación científica. Definió cinco propósitos para el trabajo del laboratorio, relacionados con el desarrollo de habilidades y/o capacidades, que consideró relevantes para el proceso de investigación científica:

(a) habilidades para recopilar información científica a través del trabajo de laboratorio, (b) capacidad de organizar, comunicar e interpretar los datos y observaciones obtenidas por experimentación,

(c) capacidad de hacer preguntas científicas apropiadas y reconocer lo que está involucrado en responder preguntas a través de experimentos de laboratorio,

(d) capacidad de sacar conclusiones o hacer inferencias a partir de datos, observaciones, y la experimentación, y

(e) capacidad de reconocer el papel de los experimentos de laboratorio y observaciones en el desarrollo de las teorías científicas.

En concordancia con esa perspectiva, Kirschner (1992) sostiene que los trabajos de laboratorio no son muy útiles para la enseñanza-aprendizaje de la estructura sustantiva de un cierto dominio científico, pero sí son más apropiados para que los alumnos aprendan la estructura sintáctica de la disciplina. Con estructura sintáctica se refiere a los caminos de la investigación o a las habilidades de procedimiento utilizadas por los profesionales de cada disciplina.

Su postura coincide con los planteamientos de Hodson (1994), quien marca diferencias pero sostiene la interrelación entre aprender ciencia, aprender sobre la naturaleza de la ciencia y aprender a hacer ciencia. Considera que en la enseñanza de la ciencia los

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tres aspectos son necesarios y que si bien son separables para fines didácticos, ninguno de ellos es suficiente por sí solo.

Barberá y Valdés (1996) también señalan que hasta mediados de los noventa, los objetivos principales del trabajo de laboratorio estaban reducidos a generar motivación, comprobar teorías y desarrollar destrezas cognitivas de alto nivel.

Sin embargo, a principios de la década del 90 comenzaron a surgir críticas acerca de un enfoque de laboratorio centrado en aprender a hacer ciencia. Se argumentó en esta época que se había prestado demasiada atención a las habilidades cognitivas generales en el aprendizaje de la ciencia y que los educadores de la ciencia no habían reconocido la importancia del desarrollo conceptual de los estudiantes. De esta manera, a mediados de 1990, la enseñanza de habilidades y procedimientos de investigación científica había perdido gran parte de su status a medida que los educadores en ciencias ponían más interés en el aprendizaje conceptual.

Hofstein y Kind (2012) mencionan en su revisión algunos intentos al respecto, por ejemplo, el enfoque teórico de Gott y Duggan (1995), quienes afirmaron que la enseñanza debería centrarse tanto en la comprensión de los procedimientos como en la comprensión de conceptos, dado que la resolución de problemas en ciencias se basa en estos dos componentes.

Seré (2002), en un trabajo donde analiza los objetivos conceptuales, procedimentales y epistemológicos del trabajo de laboratorio también sostiene que es necesario comenzar a ver la teoría al servicio de la práctica y no solamente la práctica al servicio de la teoría, como tradicionalmente se ha venido haciendo -las clásicas experiencias de verificación de leyes o descubrimiento de leyes-. Su propuesta se sustenta en la convicción de que el mundo de los objetos y el mundo de las ideas son indisolubles y esto debe ponerse de manifiesto en las actividades diseñadas para el laboratorio.

Por otra parte, el enfoque del trabajo de laboratorio fue encarado en la década del 90 por una nueva perspectiva de la educación científica denominada constructivismo. Dependiendo de la orientación de quien la usa, la palabra se refiere a la idea de que tanto los individuos como los grupos de individuos construyen ideas sobre cómo funciona el mundo. Desde esta perspectiva, se concibe el aprendizaje como una construcción significativa en la cual los alumnos interpretan y le dan sentido a nuevas experiencias en términos de sus conocimientos previos y experiencias previas. Se trata de un enfoque de aprendizaje activo desde el punto de vista cognitivo, cada estudiante construye y reconstruye activamente su comprensión en un entorno social.

De acuerdo con estos principios constructivistas, la American Association of Physics Teachers (AAPT) publicó en 1997 un nuevo un conjunto de metas para el laboratorio de física, ratificando la importancia del trabajo de laboratorio en el estudio de la física y remarcando la necesidad de introducir cambios en la enseñanza realizada en el laboratorio de los cursos introductorios en la universidad (Andrés, 2005):

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1. El arte de la experimentación: el laboratorio debe proporcionar experiencias significativas al estudiante, incluyendo el diseño de experimentos desde el punto de vista de una investigación.

2. Habilidades experimentales y analíticas: el laboratorio debe ayudar a los estudiantes a desarrollar una amplia gama de habilidades y herramientas básicas de la física experimental y del análisis de datos, las cuales se deberían precisar en cada actividad propuesta, en relación al problema y al equipamiento disponible.

3. El aprendizaje conceptual: el laboratorio debe ayudar a los estudiantes a dominar los conceptos básicos de la física. Considera que los experimentos propuestos como indagaciones ayudan a los estudiantes en el dominio de los conceptos, complementando el aprendizaje adquirido en otras instancias como las clases teóricas, demostraciones o resolución de problemas.

4. Comprensión del mecanismo de producción de conocimientos en la física: el laboratorio debe ayudar a los estudiantes a entender el papel de la experiencia en la física y a distinguir entre inferencias basadas en la teoría y los resultados de los experimentos. La propuesta se dirige a poner en evidencia la interrelación entre conceptos, hipótesis, teorías y observaciones.

5. Desarrollar habilidades de aprendizaje colaborativo: el laboratorio debe ayudar a los estudiantes desarrollar habilidades de aprendizaje colaborativo. Propone el trabajo de laboratorio en grupos pequeños como una alternativa para el logro de destrezas complejas de interacción social, considerado como fundamentales para la vida.

En la última meta, referida al aprendizaje colaborativo, se nota la influencia de otro factor de cambio en este último período: la visión sociocultural del aprendizaje basada en una perspectiva vygotskiana, que apunta hacia el papel de la interacción social en los procesos de aprendizaje y de pensamiento (Vygotsky, 1978). Desde este enfoque, los procesos de pensamiento se originan en actividades mediadas socialmente, principalmente a través del lenguaje. En consecuencia, los estudiantes necesitan oportunidades para aprender ciencias usando sus ideas y su pensamiento a través de la interacción con sus compañeros y con el profesor. Es obvia la relevancia de los cambios mencionados para el trabajo de laboratorio: el laboratorio se concibe ahora como un lugar para el intercambio social, de exploración y expansión de las ideas y es de hecho, un lugar más para la maduración personal y el desarrollo cognitivo. Según Hofstein y Kind (2012), en lugar de promover el método científico, el laboratorio debe centrarse en ―cómo sabemos lo que sabemos y por qué creemos ciertas afirmaciones en lugar de otras alternativas‖. Estos objetivos están vinculados con el desarrollo de criterios de racionalidad y argumentación y con el establecimiento de vínculos entre aspectos teóricos y evidencia empírica, para lo cual la interacción con pares y con el docente es un aspecto esencial.

En Argentina, los investigadores en enseñanza de ciencias también se hicieron eco de los cambios de paradigma que surgieron en la década del 90. En 1992, Salinas y Colombo presentan una propuesta que pretende insertar los trabajos de laboratorio en una orientación constructivista y operacionalista sobre el aprendizaje de la Física. Salinas (1996) señala diversas limitaciones, entre las que destaca la visión

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desproblematizada y acientífica de los enunciados que guían la labor de los estudiantes en el laboratorio. Propone concebir a las prácticas de laboratorio como investigaciones colectivas en torno a situaciones problemáticas de interés para los alumnos. Estos desempeñan el papel de investigadores noveles y el docente, el de un director de investigación experimentado que orienta el proceso de modo coherente con un tratamiento científico de las cuestiones.

Cabe mencionar también los aportes a la definición de objetivos en el trabajo de laboratorio, que provienen de dos líneas de trabajo del Proyecto Tuning-América Latina 2004-2007 (Beneitone et al., 2007):

- competencias específicas de las áreas temáticas

- enfoques de enseñanza, aprendizaje y evaluación de esas competencias.

El Proyecto Tuning tiene como meta buscar puntos de referencia que permitan la comparación de titulaciones universitarias, en términos de competencias. La sistematización propuesta en la disciplina física distingue tres categorías:

(a) competencias cognitivas, que caracterizan el saber disciplinar del graduado,

(b) competencias metodológicas, que caracterizan el saber hacer física y se dividen a su vez en competencias instrumentales y competencias sistémicas

(c) competencias laborales y sociales, que integran las competencias metodológicas con otras que no son específicas de la disciplina y se manifiestan en el ejercicio profesional. Como se puede ver, en esta sistematización propuesta por el proyecto Tuning los trabajos de laboratorio están relacionados al desarrollo de las competencias metodológicas. Y en ellas se distinguen explícitamente aquellas referidas a las habilidades y destrezas en el uso de procedimientos y aquellas que conllevan una interacción de elementos cognitivos y procedimientos, con altos niveles de complejidad. Para el logro de estas competencias se sugiere un rol activo de los estudiantes y adecuadas orientaciones del docente, lo cual implica un diseño diferente de las actividades y una concepción diferente del rol del profesor (Beneitone et al., 2007). Volviendo al panorama general de los objetivos del trabajo de laboratorio, Hofstein y Kind (2012) consideran que hoy en día la situación es más prometedora debido a los resultados y conocimientos que se han acumulado desde el área de la investigación en enseñanza de las ciencias. Hay más posibilidades para el desarrollo de nuevas estrategias de enseñanza de laboratorio y para el desarrollo profesional de los profesores, siempre relacionados con el compromiso de los investigadores de la educación científica con el trabajo de laboratorio.

2.3.2.2 Sobre la efectividad de los trabajos de laboratorio para el aprendizaje