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QU PUEDE APORTAR LA EPISTEMOLOGA A LOSDISEOS CURRICULARES EN FSICA?

How can the epistemology subsidy curricular planning in physics?

Leonor Colombo de Cudmani1

Resumo: Se plantea la importancia del aporte de la epistemologa de la ciencia a la enseanza de lamisma en las siguientes problemticas:

la explicitacin del marco terico de referencia. la seleccin y organizacin de contenidos. la integracin de las componentes cognoscitivas, metodolgicas y afectivas de cada contenido.Se destaca la importancia de incorporar estas cuestiones a la formacin de profesores.

Unitermos: Epistemologia da cincia; planejamento curricular; formao de professores de cincias.

Abstract: This paper presents the main features respect the :*explicitation de theoretical frameworks*selection and organization of scientific contents*integration of cognitive,methodological and affective components of contents The importancie of these processes in science teachers education is detache

Keywords: Epistemology of science; curricular design; science teachers education.

Introduccin

En los ltimos aos la investigacin educativa en ciencia ha revalorizado fuertementela importancia de los aportes de la Historia y la Epistemologa de las disciplinas a su enseanza.No era esta situacin cuando hace unos veinte aos el Claustro docente del Instituto de Fsica deTucumn decidi incluir una materia sobre estas cuestiones en los planes de estudio de Bachillery Licenciado en Fsica. Cules fueron los fundamentos principales para esta novedosa inclusin?

Nuestra experiencia como profesores de Fsica y formadores de futuros profesores nosllevaba a intuir su importancia para favorecer el aprendizaje y la enseanza de la disciplina ascomo para la formacin en investigacin. Los desarrollos en investigacin educativa y en diseoscurriculares en Ciencia han mostrado el acierto de esa intuicin. En muchos pases como Espaa yBrasil, los diseos curriculares de formacin de profesores de ciencia y los Posgrado en ciencia 2000yen enseanza de la ciencia incluyen estos temas como bsicos para la formacin docente

Nota: Una versin previa de este trabajo se present en el VII EPEF; Florianpolis, abril de 2000.

Frente a esta realidad, este trabajo se propone revisar y replantear en forma integra-da aspectos concretos que nuestra prctica docente y nuestra labor de investigacin han reve-lado como de gran valor para los diseos curriculares en Fsica. En trminos generales estosaspectos sern abordados conceptualmente. Los ejemplos concretos ms elaborados y evaluadosse podrn encontrar en los trabajos citados en las Referencias bibliogrficas en cada tema.

Pero antes consideramos conveniente establecer con alguna claridad qu vamos aentender por currculum. Para Perez Gomez (1993) se entiende por currculum al relato delconjunto de experiencias vividas por los profesores y alumnos bajo la tutela de la escuela, un1 Professora Emrita, Departamento de Fsica, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnolgicas. Directora de la Maestria enEnseanza de las Ciencias, FaCEyT. Programa de Investigacin y desarollo en enseanza de las ciencias exactas y experimen-tales. Sec. de Ciencia y Tecnica. Universidad Nacional de Tucumn, Tucumn, Rep. Argentina lcudmani@herrera.unt.edu.ar

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relato que incluye mucho ms que un listado de contenidos disciplinares organizados en pro-gramas didcticos, o un repertorio de actividades, para abarcar todos los acontecimientossignificativos en el proceso de vivencias compartidas de experiencias culturales es decir, unproyecto educativo en construccin permanente.

Entendido el currculum de este modo, un diseo curricular tendr diferentes nive-les de concrecin. Estos van desde el diseo de un aula de clase sobre un tema puntual, hastala planificacin a nivel nacional de la enseanza de la ciencia, y abarca cuestiones tan impor-tantes como la formulacin de un plan para una carrera o para una asignatura.

En este trabajo vamos a referirnos a los aspectos epistemolgicos de las siguientescuestiones fundamentales para el diseo curricular:

El marco terico de referencia. La seleccin y organizacin de contenidos.La integracin de las componentes cognoscitivas, metodolgicos y afectivas de cada

contenido.Por cierto que estas cuestiones no agotan los numerosos y valiosos aportes de la

Epistemologa a la enseanza de las ciencias.

El marco terico de referencia.

Son numerosas las investigaciones que muestran la estrecha vinculacin que existeentre el modelo de aprendizaje que orienta un diseo curricular con las concepciones episte-molgicas de los educadores. (Salinas J.; Colombo de Cudmani L. 1993; 1995 Colombo deCudmani L. Salinas J. 2000; Mathews M.R. 1992; Hodson D. 1986; 1986 Gil Perez 1993).

Sean o no explcitas, las ideas que se tiene sobre la ciencia estas ideas pautan laaccin docente en todos los niveles de concrecin del currculum.

Paradigmas como el dogmtico-escolstico (Salinas, Colombo de Cudmani L.y Jan1993) o el inductivo-empirista caracterizados en un caso por una concepcin de ciencia acabaday cerrada que el profesor debe transmitir y en el otro, por una visin que centra el aprendizajeen el descubrimiento por observacin de leyes de la naturaleza generan diseos curricu-lares muy jerarquizados que difcilmente conduzcan a un aprendizaje significativo.

Cuando la ciencia es entendida como conocimientos organizados en sistemas hipo-tticos-deductivos formalizados que describen, explican e interpretan fcilmente y en totalcorrespondencia un campo fctico de referencia generalmente orienta modelos de aprendiza-je de recepcin-transmisin que refleja una visin rgida, algortmica, aproblemtica, abstracta,acumulativa, lineal y socialmente neutra (Gil Prez, Cudmani y Salinas; 1995 Salinas yColombo de Cudmani L., 1993).

En cambio, puede entenderse el conocimiento cientfico como construccin deregularidades y categoras que surgen de la interaccin entre el objeto de conocimiento y laestructura cognoscitiva del sujeto en relacin dialctica, la cual va modificando a ambas en labsqueda de descubrir, explicar, interpretar y predecir comportamientos. Cabe acotar que enesta concepcin bsicamente piagetiana cuando se habla del sujeto no nos estamos refiriendoal sujeto individual que estudia la psicologa sino al sujeto episteme (Bunge 1985 a y b Piaget1979) el sujeto que conoce de la epistemologa. Esta concepcin de ciencia fundamenta-r modelos de aprendizaje constructivistas complejos, abiertos, en permanente elaboracin,como el de aprendizaje significativo o el de aprendizaje como proyecto de investigacin guia-do por expertos (Moreira M. A. 1999; Pozo J. I. 1994; Salinas J. 1994; Colombo de Cudmaniet all 2000; Ausubel D., Novak D.; Henesian D. 1978; Gil Perez D. 1993).

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Por ltimo una concepcin de ciencia cuyas regularidades y categoras surgen exclusiva-mente como consenso social, como negociacin de significados en un dado contexto cultural, en susversiones extremas podra llevar a nuestro entender a una devaluacin del aprendizaje y la enseanzade las ciencias. Estas concepciones no aparecen por cierto en los profesores de ciencias pero podranpautar polticas a niveles de concrecin ms altos, de decisiones de poltica educativa influidas porespecialistas de otros campos, como el de la sociologa (Colombo de Cudmani L, 2000)

La importancia que estas epistemologas implcitas juegan en los diseos curricula-res inciden fundamentalmente en el aprendizaje de las ciencias: muchos profesores valoranlos objetivos de contenidos conceptuales y dejan librado al azar las actitudes y visiones sobrela naturaleza de la ciencia, entonces son las epistemologas implcitas del currculum y del pro-fesor, las que transmiten el mensaje de lo que la ciencia es (1988 Hodson).

Una clara definicin de la componente epistemolgica del marco conceptual se cons-tituye as en gua fundamental del para el diseo curricular y la concrecion del curriculum.

Seleccin y organizacin de contenidos.

Un problema que genera grandes dificultades en la planificacin curricular es el deseleccionar contenidos mnimos de un plan o asignatura.

El compromiso entre contenidos, profundidad y tiempo es un desafo permanentepara la eficiencia del diseo, por lo cual, la posibilidad de contar con criterios orientadores, esde gran valor.

Hay dos cuestiones que se han mostrado fructferas en la prctica docente: El estatus epistemolgico de las leyes cientficas. Epistemlogos como

Bunge M. (1985) y Piaget (1979) han clasificado y definido categoras para las leyes deacuerdo al papel que juegan a los sistemas tericos a los que pertenecen. A la cabeza delsistema se encuentra aquellas leyes que se toman como axiomas o principios. A ellas nosreferimos por ejemplo cuando hablamos de las Leyes de la Fsica con mayscula: ley degravitacin universal, leyes de Maxwell, principios de la termodinmica. Ellas son muygenerales y abstractas y por eso mismo no pueden someterse en forma directa a la veri-ficacin experimental.

Frente a situaciones problemticas concretas que permitan incorporar al sistemainformacin fctica especfica: condiciones iniciales, condiciones de borde, constantescaractersticas del sistema, es posible deducir a partir de esos axiomas, las leyes de nivelpragmtico o emprico. Estas leyes de ms bajo nivel pueden someterse al juicio de la experienciapara verificar las teoras.

As por ejemplo el axioma F= m.a no es verificable en forma directa. Slo cuandose particulariza para una situacin tal como la fuerza que acta sobre una partcula de masa men el campo gravitatorio terrestre con a = g = 9.8 m/s2 se pueden deducir leyes tales como lade la velocidad de cada libre v = 2gh que, teniendo en cuenta las incertezas, s puede some-terse a control experimental.

Por otra parte debe destacarse que estas leyes empricas no siempre derivan de siste-mas tericos formalizados. Existen campos de la ciencia en que estas leyes todava no se hanincorporado a un sistema hipottico-deductivo altamente formalizado como, en el ejemploanterior, las de la mecnica newtoniana.

El rol que juegan los distintos tipos de leyes en los sistemas tericos se constituye asen un importante criterio a la hora de seleccionar contenidos. Los axiomas y principios y lasconceptuaciones que relacionan, son fundamentales, pero no es posible prescindir del desarrollode algunas aplicaciones que conduzcan al nivel emprico si es que no queremos que las

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formulaciones lgicas y matemticas carezcan de referentes fcticos.( Colombo de CudmaniL, Pesa, M. 2000)

En otro trabajo (op. cit.) hemos mostrado los problemas que se plantean en lacomprensin de los significados de las constantes fsicas en Mecnica clsica, cuando se postergao se minimiza la importancia de la ley de gravitacin universal frente a , los tres axiomas deNewton. No se la visualiza como uno de los axiomas de la mecnica

La dialctica ascendente o descendente deber ajustarse a la situacin educativa concre-ta pero, si queremos respetar las formas y modos de conocer cientficos, el ordenamiento lgicode las conceptuaciones en la sistematizacin no puede olvidarse.

A la hora de disear los currcula en sus distintos niveles de concrecin, el status delas distintas leyes de la fsica proporciona valiosos criterios orientadores.

La otra cuestin de gran transferencia al diseo curricular es el otorgamientode significados (Colombo de Cudmani L.1999). Los conceptos son los ladrillos del cono-cimiento cientfico, la mnima entidad con significado. De su claridad y precisin de lacomprensin compartida por parte de quienes los usan, depender en gran medida el rigory la objetividad del marco terico general al que pertenecen y la posibilidad del consensointersubjetivo.

La tradicin positivista que ha teido por dcadas la enseanza de la fsica, reduce elsignificado de un concepto a su definicin operacional. Frente a esa posicin reduccionista, otrasconcepciones epistemolgicas sostienen una concepcin mucho ms rica. El significado de losconceptos est dado por todo el sistema terico a que este concepto pertenece. En este marco elsentido M (P) de una proposicin est dado por el conjunto de todas las proposiciones que serelacionan lgicamente con ella dentro de ese contexto. Cada vez que el concepto es usado enalguna relacin dentro del sistema, sea por lo que implica o por lo que es implicado, su signifi-cado se enriquece (Bunge M. 1985 b). La precisin y la claridad dependen de la precisin y laclaridad del contexto. Se entiende as el dinamismo en la comprensin de un concepto. Cada vezque ste es visto actuando en una nueva relacin dentro del contexto terico suele ser necesariauna reacomodacin en el sentido piagetiano para lograr un nuevo equilibrio que ampla y pro-fundiza el significado del concepto. Estos modelos permiten comprender mejor el dinamismodel aprendizaje y la investigacin; los significados se modifican y perfeccionan constantemente.El sistema terico funciona como un sistema de vasos comunicantes donde el aumento en lacomprensin de algunos de sus componentes enriquece la comprensin de otros elementos.Estaconcepcin del significado fundamenta estrategias muy difundidas en la enseanza durantelos ltimos aos, tales como la de los mapas conceptuales (Moreira, M. A. 1993)

Desde un modelo alternativo pero coincidente con el de Bunge en cuanto al dina-mismo de un proceso continuo o por lo menos largo de adquisicin de significados GerardVergnaud (Moreira, 2001) interpreta el significado de los conceptos en relacin a tres conjun-tos en donde el sentido de un conjunto de situaciones, en donde el concepto de situacinempleado por Vergnand no es la situacin didctica si la de la tarea (el problema a resolver),siendo que toda situacin compleja puede ser analizada como una combinacin de tareas, paralas cuales es importante conocer su naturaleza y dificultades propias. La dificultad de una tareano es una suma o producto de diferentes subtareas (1990 Vergnaud p. 146 1993 p. 9.cita-do por Moreira 2001). As el concepto se torna significativo a partir de una variedad de situa-ciones. (1994 p. 46).

Las diferencias y analogas entre ambos modelos sern objeto de estudio en otro trabajo.Es importante destacar que esta precisin conceptual y cualitativa de las conceptuacio-

nes dentro de un sistema terico es previa e imprescindible para cualquier precisin cuantitativa.

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En los dos ejemplos mencionados anteriormente conceptos, procedimientos y valo-raciones estn intrnsecamente integrados a partir del anlisis epistemolgico. Los significadosconceptuales estn estrechamente ligados a las relaciones y los procedimientos que los definen;El carcter abierto y en permanente reconstruccin de esas significaciones se convierten en undesafo que motiva y da valor al aprendizaje de la ciencia.

A esta cuestin se refiere ms especficamente la tercera categora de anlisis queabordar en este trabajo.

La integracin de las componentes de los contenidos curriculares.

Consideraremos dos aspectos en que consideraciones epistemolgicas se muestrantiles a la hora de disear el currculum con relacin a esta integracin.

a) La relacin entre la teora y los hechos.Son muchos los docentes e investigadores que han sealado el divorcio entre la

Fsica del libro, del profesor, del aula y la de los fenmenos reales (Halbwachs F. 1985;Colombo de Cudmani L., 1991; Colombo de Cudmani L ; Salinas J.; Jaen M., 1991). Losestudiantes suelen no poder compatibilizar el mundo de la experiencia con el de las abstrac-ciones e idealizaciones de la Fsica (Salinas y Colombo de Cudmani L 1991). Esto se pone cla-ramente de manifiesto cuando aparece la necesidad de responder a cuestiones tales comocundo un cuerpo es puntual o indeformable, un pndulo es matemtico, un solenoidees infinito o una lente es delgada. Otro problema aparentemente independiente es la pobrevalorizacin que docentes y alumnos dan a la determinacin de incertezas o errores experi-mentales. Ambas cuestiones aparecen fuertemente relacionadas cuando se las enfoca desde unaconsideracin epistemolgica: el hiato o salto epistemolgico que existe entre la realidad y sureconstruccin terica en los modelos (1991 Colombo de Cudmani L. ).

Las leyes de la Fsica an en el nivel ms bajo monopragmtico no se aplican direc-tamente a su referente fctico, a los hechos sino a los modelos que sobre ellos construimos.

Cmo pasamos de los hechos a las conceptualizaciones del modelo?. La justifica-cin de este salto incide en la claridad y precisin de los significados fsicos de los conceptos.

Cmo sabemos que un dado modelo puede aplicarse en una situacin real?. La bre-cha no puede salvarse apelando a la lgica o a la matemtica. Pues bien, la habilidad para esti-mar y procesar eficientemente las incertezas experimentales se constituye en un criterio impor-tante, sino el ms importante, para lograr este pasaje exitosamente. Podremos as, contestarcon precisin a las preguntas que nos formulamos respecto a cundo son aplicables los mode-los y a muchas cuestiones ms sobre eleccin de mtodos e instrumentos en la planificacinexperimental.

El anlisis epistemolgico nos ayuda no slo a otorgar significados a conceptos sinoa valorizar cuestiones procedimentales. Adems, cada situacin experimental concreta se trans-forma en una investigacin personal. Ningn criterio permite al estudiante decidir a prioricul es el modelo el mtodo o el instrumental ms eficiente para resolver su problema.(Colombo de Cudmani L.,1998). La respuesta no es nica y slo puede obtenerse sopesandodiferentes criterios muchas veces contrapuestos. El problema se convierte as, para el estudian-te es su problema, con el consiguiente compromiso que esto trae aparejado. Estamos hablan-do de intereses y actitudes.

Se pone as de manifiesto la indisoluble y estrecha interrelacin entre las com-ponentes conceptuales, afectivas y metodolgicas de los contenidos de aprendizaje de laciencia.

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b)Los aportes de las concepciones de Laudan sobre el conocimiento cientfico comoposible fundamento para una instancia superadora del modelo de cambio conceptual.

Propone una red tridica que relaciona teoras y conceptuaciones con metodologasy con fines y valores de las ciencias (Laudan, 1984). An cuando el modelo se refiere a lainvestigacin cientfica, parece til para referenciar un modelo de aprendizaje como investi-gacin guiada (Duschl y Guitomer, 1991; Villani 1992; Colombo de Cudmani L., 1999).

En su obra Science and Values, Laudan (1984) rescata la importancia de losfines de la ciencia en un modelo reticular para la ciencia cuyos tres elementos bsicos sonlas teoras, las metodologas y los fines. La relacin de esta concepcin epistemolgica conlas componentes conceptuales, actitudinales y procedimentales parece bastante clara.Cmo plantea Laudan la interaccin entre estos tres elementos en la construccin delconocimiento cientfico?. Se tratara de un proceso de cambio complejo de reajustesmutuos que no se dan necesariamente en forma simultanea en el cual ningn campo esprivilegiado en el sentido de marcar el comienzo de un ciclo o proceso de construccin. Nopodemos mirar uno de estos niveles como privilegiado o prioritario o ms fundamental quelos otros (Laudan 1984).

Si estas ideas se usan para fundamentar el aprendizaje de las ciencias, en un parale-lismo con la empresa cientfica, se supera la concepcin jerarquizada de cambio conceptualpara entenderlo como un proceso en que los tres niveles interactan de modo que las justifi-caciones fluyen en ambas direcciones entre procedimientos, mtodos y teoras. Los mtodosjustifican las teoras, las teoras restringen y limitan las metodologas, fines y metas justificanlas metodologas, las metodologas ponen de manifiesto la factibilidad de los fines, las teorasdeben armonizar con los fines y valores.(1991 op. cit. p. 845) Llevado a los procesos de ense-anza y aprendizaje de las ciencias, el modelo aparece como herramienta heurstica muy valio-sa a la hora de disear actividades de aprendizaje. Adems se pone en evidencia que el diseocurricular no puede limitarse a generar cambios en conceptuaciones y teoras. Se hacennecesarias intervenciones didcticas intencionalmente planificadas para favorecer los cambiosen todas y cada una de las componentes del contenido de aprendizaje.

Laudan y el progreso y la racionalidad en ciencia

Otro aspecto de las concepciones epistemolgicas de Laudan que pueden aportarenfoques valiosos en la enseanza de la ciencia, se refiere a su revalorizacin de la racionalidady del progreso de la empresa cientfica. Este aspecto ha sido analizado en un trabajo anterior(Colombo de Cudmani L., 2000). En l nos referamos a cmo en las ltimas dcadas algunosenfoques epistemolgicos han venido planteando algunas ideas como la de la indecibilidadde las teoras cientficas (Kuhn 1970) o el todo vale en las metodologas (Feyerabend, 1984)que han llevado a una visin de la empresa cientfica como despojada de sus ideales de racio-nalidad y de progreso cientfico.

A nuestro entender esas ideas no parecen ser el caldo de cultivo ms apto para gene-rar actitudes positivas hacia el aprendizaje de la ciencia... y por supuesto tampoco para un pos-terior desarrollo de actitudes positivas hacia la investigacin (Colombo de Cudmani L., p.130, 1999).

Si bien Laudan reconoce los lmites que los soportes extracientficos de las teoras hanpuesto a su objetividad y racionalidad, como se puede mostrar a travs de la historia de las cien-cias, la racionalidad de la ciencia consistira fundamentalmente en que ella elige en forma ade-cuada los medios para lograr sus fines. Su principal objetivo es construir teoras con un altogrado de eficiencia para resolver problemas. Los medios son las reglas y procedimientos para

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comprobar, aceptar, adherir o modificar las teoras y los supuestos ontolgicos y epistemolgi-cos. Esto no implica un abandono de la racionalidad sino una redefinicin de la misma y porsobre todo la aceptacin de que los cnones de racionalidad estn, ellos mismos, sujetos a an-lisis critico y a cambios. Los cnones de Aristteles no son los de Galileo, y los de Galileo noson los de Heisenberg o Einstein. Pero esto no implica que sean irracionales o indecibles.

Se podra superar as, la aparente paradoja de una cultura inmersa en una tecnolo-ga que deriva de los avances cientficos y en la que es posible observar al mismo tiempo unaprdida de inters y de motivacin hacia los estudios en ciencias naturales.

Se abre as un rico campo de reflexin sobre las interacciones entre tcnica y socie-dad, que pueden generar interesantes actividades en el aprendizaje de la ciencia.

De este modo es posible esperar que los estudiantes adhieran a los objetivos delaprendizaje y que ambos sean coherentes con los objetivos de la ciencia.

Conclusiones

En este trabajo hemos analizado algunas cuestiones en las que la epistemologa de laCiencia ha mostrado su utilidad contribuyendo y fundamentando la problemtica de la ense-anza de las ciencias pero de ninguna manera las cuestiones abordadas agotan el tema. Por elloconsideramos de la mayor importancia la inclusin de la epistemologa de la ciencia en el cur-riculum de profesores de ciencia (Salinas J, Colombo de Cudmani L. 1993, 1995; Colombode Cudmani, L , Pesa, M., 1991). Lamentablemente, en nuestro pas como en muchos deLatinoamrica, esta inclusin an no se ha concretado. Cuanto mucho se ha incorporadoalgn captulo general sobre Filosofa de la ciencia en donde por cierto no se abordan cuestio-nes como los que se consideran en este trabajo.

Mucho menos por cierto se incorpora el aporte epistemolgico o filosfico de ladidctica y la prctica docente. Consideramos que las cuestiones aqu analizadas proporcionanvaliosos elementos para un trabajo docente crtico y creativo, proporcionando criterios queguen la planificacin de innovaciones y su instrumentacin y evaluacin.

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Artigo recebido em outubro de 2002 eselecionado para publicao em maro de 2003.

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