Conflicto cognitivo chango maximo
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El documento describe una investigación cualitativa realizada con estudiantes de secundaria sobre los conflictos cognitivos relacionados con los choques en mecánica. Se analizan los orígenes, desarrollos y conclusiones de los conflictos cognitivos experimentados por los estudiantes durante entrevistas mediadas por un entrevistador. Los resultados del proceso se examinan para esbozar algunas consecuencias pedagógicas.
Conflicto cognitivo chango maximo
- 1. CONFLICTOS COGNITIVOS, EXPERIMENTOS CUALITATIVOS Y ACTIVIDADES DIDÁCTICAS* VILLANI,A,' y ORQUIZA DE CARVALHO,L.2 Instituto de Física. Universidade de Sáo Paulo. Caixa Postal 20516. Sáo Paulo. SP. Brasil Facultade de Engenharia. Universidade Paullista. Campus Ilha Solteira. SP. Brasil. SUMMARY The article relates the results of a qualitative research with secondary school students on the cognitive conflicts about central collisions in mechanics. We put our attention to the interviewer's mediation in the origins, developments and conclusions of the conflicts. We analyze the main results of the process and sketch some pedagogical consequences. Lasinvestigaciones sobre las representaciones mentales de los estudiantes cuentan ya con veinte años de historia (Driver, 1973; Malgrange et al., 1973), durante Xa cual las posturas de los investigadores han ido evolucionan- do. Los esfuerzos recientes están dirigidos hacia la elaboración de estrategias eficientes que favorezcan el cambio conceptual (Nussbaum yNovick,1982; Rowelly Dawson, 1985; Grimellini et al., 1989; Dreyfus et al., 1990;Duschl y Gitomer, 1991;Brown y Clement, '1992). En muchos casos, se considera que los conflictos cogni- tivos son la puerta privilegiada (Scott et al., 1992) para aumentar el conocimiento científico de los estudiantes y hacerlo más estable. En particular, la potencialidad de los experimentos y su capacidad de contribuir a los cambios deseados han constituido un importante punto de discusión (Nachtingal, 1992). Algunos investigado- res han subrayado tanto la necesidad de producir situa- cionesexperimentalesqueposibiliten contrastar lasideas como la posibilidad de suscitar los correspondientes conflictos cognitivos; otros, en cambio, se han mostrado críticos y escépticos al respecto (Hodson, 1988; Nersessian, 1989), destacando el rol fundamental que tiene el modo de ver de los estudiantes. Recientemente Chinn y Brewer (1993) han discutido exhaustivamente el papel de los datos anómalos en la adquisición del conocimiento científico, mostrando la similitud entre el modo de proceder de los científicos y de los estudiantes. Es interesante en particular su descripción de las diver- sas posibilidades de aceptación o rechazo de los datos experimentales por parte de los estudiantes. En este trabajo analizaremosla producción de conflictos cognitivos, principalmente mediante el uso de experien- cias sencillas, y cómo surge del análisis de una parte de los datos de una investigación realizada en la Universi- dad de S. Paulo con algunos estudiantes de escuela media superior. Comenzaremosnuestra exposición comentando algunas características de la investigación; luego describiremos y clasificaremos los conflictos cognitivos generados durante las entrevistas a los estudiantes realizadas por uno de los autores (L.O.C.) y finalmente analizaremos lasestrategias utilizadas por la entrevistadora para desa- rrollar los conflictos. Concluiremos delineando algunas consecuencias pedagógicas de los resultados obtenidos. La investigación consistió en una serie de entrevistas (siete u ocho) sobre los choques en mecánica con cada uno de los estudiantes participantes. La parte que se analiza aquí corresponde a las dos primeras entrevistas, ENSENANZADE LAS CIENCIAS, 1995, 13 (3), 279-294
- 2. INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS en las cuales se desarrollo una discusiOn sobre algunos experimentos sencillos relativos a choques centrales. Se trata de doce entrevistas, de 60 a 90 minutos de duraci6n, registradas parte en audio (las cuatro primeras) y parte en video (las ocho restantes3) en las cuales la entrevista- dora interactu6 en modos diversos con el estudiante entrevistado con la finalidad de aclarar sus ideas, de desarrollar y, posiblemente, de iniciar una confronta- ci6n con la vision disciplinar. En el apendice A se hace una descripciOn mas detallada de las actividades desarrolladas por la entrevistadora y de los objetivos correspondientes. La poblaciOn objeto de estudio esta compuesta por seis estudiantes de la escuela media superior, cuyas edades estan comprendidas entre los quince y los veintidOs aiios: tres mujeres (CE, THA y DA) y tres varones (PA, NA y FE), elegidos entre los conocidos de la entrevista- dora segim un criterio de comodidad y en modo de garantizar la continuidad del trabajo, ya que se trataba de realizar una serie completa de entrevistas sobre la fisica. Desde el punto de vista de las capacidades intelectuales, dos de los estudiantes pueden considerarse brillantes (NA y THA), tres con capacidad media (CE, DA y PA) y uno con muchas dificultades (FE). El analisis y comparacion del comportamiento de los estudiantes, que sera objeto de este trabajo, se vio faci- litado por la relativa homogeneidad del guiOn de las entrevistas analizadas, durante las cuales se usaron los mismos dispositivos experimentales y se realizaron aproxi- madamente los mismos experimentos. Estos se descri- ben en el apendice B. LOS CONFLICTOS COGNITIVOS DE LOS ESTUDIANTES La caracteristica principal de la dinamica de las entrevis- tas fue la producciOn y desarrollo de conflictos cogniti- vos; es decir, de perturbaciones intelectuales, capaces de provocar insatisfacciOn en el estudiante con respecto a sus propios conocimientos. La clasificaciOn exhaustiva de los distintos tipos de conflictos (Dykstra, 1992) esta mas alla de las expectativas de este trabajo, en el que analizaremos solo algunos aspectos y sus respectivas consecuencias desde el punto de vista didactic°. Centra- remos nuestra atenciOn en el origen, dintimica y conclu- sion de los conflictos; elaboraremos algunas categorias significativas que aparecen en el esquema 1 en la parte inferior, las cuales nos permitiran analizar de manera critica las intervenciones didacticas de la entrevistadora y definir objetivos especificos para desarrollar una es- trategia de enseiianza dirigida a producir el cambio conceptual a trav6s del conflicto cognitivo. Esquema 1. Dimensiones y categorias de los conflictos cognitivos. 280 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995, 13 (3)
- 3. Los orígenes de los conflictos Nos centraremos en dos aspectos de las carencias cogni- tivas, que están en la base de los conflictos cognitivos: las divergencias objetivas entre los elementos cogniti- vos, individualizadas mediante el análisis detallado de las entrevistas y su contexto, y la consecuente reacción subjetiva del estudiante, interpretada a partir de los indicios por él mismo aportados. A. Las divergencias objetivas Un dato que nos ha impresionado durante el análisis de las entrevistas fue la variedad de elementos que consti- tuyen los conflictos: previsiones, observaciones, expli- caciones, aspiracionescognitivas, sentimientosdelestu- diante, resultados experimentales, sugerencias de la entrevistadora, informaciones escolares y lecturas di- dáctica~.En función de la presencia de estos elementos, hemos definido tres categorías: conflictos externos, in- ternos y mixtos. -Conflictos externos. Denominamos externosa aquellos conflictos caracterizados por una divergencia entre los modos de ver del estudiante y los elementos externos a él, como el resultado de un experimento, la observación de la entrevistadora o bien la frase de un libro de texto. El conflicto externo más simple es aquel constituido por la divergencia entre las ideas del estudiante sobre los experimentos y el resultado delosmismos; tal divergen- cia puede manifestarse tanto en las previsiones persona- les, como en lasexplicaciones. Una situaciónde conflic- toqueaparecemuchasveceseslaprevisióndeladetención del proyectil en p-4 o en c-5 y la explicación de la diferenciaentre deslizarse yrodar mediante ladiferencia de velocidad del proyectil. Otro tipo de divergencia de origen externo se produce cuando las sugerencias o los puntos de vista de la entrevistadora contrastan con las ideas de los estudian- tes. Dos ejemplos particularmente significativos son: la sugerencia, dada a todos los estudiantes, de la deforma- ción (invisible) de lasbolitas de acero, que contrasta con la observación espontánea de los estudiantes; y la solici- tud de concentrar sistemáticamente la atención en el momento del choque en contraste con la atención clirigi- da espontáneamente a la fuerza ejercida sobre el proyec- til y al correspondiente efecto sobre el blanco (Villani y Pacca, 1990; Grimellini et al., 1993). En algunos casos, la divergencia entre el modo de mirar de la entrevistadora y el modo de ver del estudiante asumía aspectos altamente sofisticados que implicaban valores epistemológicos como la capacidad de percibir analogías. Por ejemplo, durante la segunda entrevista conNA, laentrevistadora orientó suspreguntas demodo que el estudiante percibiera que el experimento c-8 con lasbolitas de acero podía ser interpretado como la unión del experimento c-8 totalmente plástico (imaginado con bolitas de plastilina) con el experimento t-2 (coi1 los carritos) en el cual se producía una explosión. También pudimos constatar conflictos entre las ideas del estudiante y las formuladas en sus libros de texto, revelados por las preguntas formuladas a la entrevista- dora. Por ejemplo,FE, alcomentar la frasedeun libro de texto que había leído durante el intervalo entre la prime- ra y la segunda entrevista, manifestó dudas sobre la duración de la interacción, que no lograba comparar con otrosintervalos temporales familiares; durante la discu- sión sucesiva se vio claramente que la divergencia bási- ca entre sus ideas y las del libro correspondía a la concepción de interacción entre los dos objetos que colisionaban. -Conflictos internos. Hemos denominado conflictos in- ternos a aquéllos caracterizados por una divergencia entreelementoscognitivosinternosdel estudiante,como sus percepciones, sus ideas, sus exigencias epistemoló- gicas o cognitivas (Hewson, 1985) y, en general, su ecología conceptual (Posner et al., 1982; Strike y Posner, 1992). Un caso interesante, que fue observado varias veces, es el de la divergencia entre una convicción esvontánea v un conocimientoescolar. THA, por ejemplo,~afirmó elmovimiento ascendentede una moneda era mantenido por una fuerza y, simultáneamente, que existía una relación,precedentemente aprendidaenla escuela, entre fuerza y aceleración. Otro caso interesante es el de la divergencia entre las premisas y las conclusiones de un razonamiento. FE se encontró varias veces en esta situación porque en su discurso se intercalaban fácilmente ideas implícitas aje- nas al punto en discusión. Otras veces la divergencia se producía entre las conclu- siones, a menudo parciales, elaboradas por el estudiante y su exigenciadeuna explicacióngeneral. Una situación de este tipo seprodujo con CE, quebuscaba una variable única responsable del movimiento del proyectil después del choque y arribó a la conclusión de que una vez era la velocidad, otra vez era la masa y otra, la fuerza del choque. Una situación anpáloga se producía con mucha frecuen- cia, cuando la entrevistadora pedía al estudiante que explicitara conceptos fundamentales, citados preceden- tementepor ély éste enunciabafrases aveces incoheren- tes o confusas; casi siempre el estudiante terminaba confesando que no sabía enunciar dichos conceptos, revelando implícitamente un contraste entre su explici- tación y sus exigencias de claridad y precisión en relación con los conceptos científicos. Finalmente, debemos reconocer que durante las en- trevistas hemos hallado también un tipo diferente de conflicto interno, de carácter principalmente emotivo, en el que el estudiante dudaba entre impli- carse desde el punto de vista intelectual y, eventual- mente, estar en desacuerdo con la entrevistadora o bien, simplemente, tratar de adaptarse a sus exigen- cias sin exponerse (Baid y Mitchell, 1986; Villani, 1992). ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 281
- 4. INVESTIGACIÓNY EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS -Conflictos mixtos. En algunos casos los conflictos presentaban una estructura compleja que incluía varias divergencias simultáneas: cuando éstas se referían tanto a elementos internos como a elementos externos, el conflicto seconsiderabamixto. Por ejemplo,en el exten- so conflicto experimentado por NA en la primera entre- vista, entraban en juego las divergencias entre las dos leyes de Newton, la equivalencia implícita entre veloci- dad y aceleración y los resultados de c-5 (Apéndice C). B. Las reacciones de los estudiantes Cuando el estudiante se encontraba frente a uno o más conflictos objetivos4,podía pasar lo siguiente: -No tener conciencia en modo alguno de las divergen- cias. El caso más frecuente se verificaba cuando en el discurso del estudiante afloraban varias divergencias objetivas y éste, como máximo, lograba individualizar una de ellas. La tarea de hacer aflorar las restantes era delegadainvariablemente ala entrevistadora,como en el caso dela explicación delchoqueen elpéndulo, enel que la separación entre las variables significativas y la gra- vedad y el rozamiento requirió siempre de varias inter- venciones sucesivas. -Negar, deformar o, por lo menos, minimizar los ele- mentos divergentes. Por ejemplo, CE continuaba afir- mando, aun después de la demostración experimental, que en el experimento p-2 las bolitas de acero después del choque frontal, prácticamente elástico, no alcanza- ban la alturainicial, y FE sosteníaqueenc-2,despuésdel choque, el proyectil se detenía inmediatamente. Otras veces, la idea sugerida por la entrevistadora no era considerada o, en caso de insistencia, era descartada como poco plausible, como ocurrió con CErespecto a la deformación del acero durante el choque. -Soslayar el problema, discutiendo sin individualizar loselementosesenciales(conflictoincipiente). Porejemplo, al comienzo de la primera entrevista, FE no lograba comprender la importancia de concentrar la atención en el momento del choque y de explicar los resultados mediante relaciones precisas entre las variables que caracterizaban lasbolitas interaccionantes;por estocon- tinuaba respondiendo en términos de análisis perceptivo global. -Bloquearse cognitivamente, es decir, no poder conti- nuar el diálogo con la entrevistadora. Una reacción de este tipo se producía conjuntamente con los conflictos emotivos: en el caso de PA, la presencia de esta pertur- bación, probablemente debida a factores extraños a la entrevista, se mantuvo bastante tiempo comprometien- do gran parte de la primera entrevista; en cambio, para THA fue un ~aréntesisde breve duración. ráoidamente superado, deiido a una toma deconciencia'dr~mática,de sus ideas espontáneas relativas a fuerza y movimiento. -Reconocer sólo parcialmente la divergencia conside- rándola como una excepción. Por ejemplo, en el caso de PA, habiendo previsto, en base a su modelo de acción y reacción, que en p-2 las dos bolitas de acero se deten- drían y después de haber observado el rebote, en c-8 repitió la misma previsión, utilizando el mismo modelo de acción y reacción. En otros casos la previsión era considerada provisoria y era sustituida fácilmente por otra más adecuada, frecuentementeadhoc, sin dar lugar a ningún otro tipo de conflicto. Por ejemplo, NA, frente a la previsión incorrecta de un movimiento de todas las bolitas del blanco en c-7, basada probablemente en la idea de un blanco único, después de algunas observacio- nes reconoció que el fenómeno era regulado por un principio de simetría y que, en consecuencia, se habrían de mover tantas bolitas del blanco como las que compo- nían el proyectil. -Reconocer la divergenciapermaneciendo indeciso sin hacer una elección. Una situación muy interesante se verificaba cuando la divergencia entre previsión y ob- servación se debía auna teoría aprendida explícitamente en la escuela. En un primer momento el conflicto se producía entrelosvalores cognitivosatribuidosa las dos fuentes de conocimiento: el estudiante quedaba perple- jo, sin saber si descartar la teoría o el experimento. A veces se esforzaba por reconciliar ambas ideas, como sucedió con CE, cuando quería salvar la idea, aprendida en la escuela, de que en el choque existe disipación y el resultado experimental de p-1, que mostraba una oscila- ción residual del proyectil. Se observó una situación análoga cuando el estudiante, frente al compromiso de dar una justificación, reconoció tener las ideas poco claras. Sobre todo cuando estaba en juego la definición de un concepto importante, apenas se le proporcionaba la ocasión, pedía aclaraciones a la entrevistadora o bien buscaba en los libros una respuesta más adecuada. Esto sucedió con CE quien, al comienzo de la segunda entre- vista preguntó qué era el impulso, y con FE que, en el intervalo entre la primera y la segunda entrevistas, buscó información sobre lo que sucedía durante el cho- que, lo cual había sido incapaz de describir precedente- mente. -Reconocer la divergencia y reelaborar sus ideas. Tal reelaboración podía asumir una profundidad y una am- plitud variables. En general un resultado experimental disonante constituía una fuente de perturbación signifi- cativa cuando la previsión era fruto de una teoría perso- nal. Un ejemplo representativo es la previsión de THA sobre la detención del proyectil en p-4, debida a su convicción de que la transmisión de la energía se produ- cía siempre en la dirección del movimiento: la observa- ción del rebote del proyectil representó para ella una sorpresa tal que la impulsó no sólo a redimensionar su idea inicial sino también a buscar otro tipo de explica- ción. Una situación semejante se verificaba cuando el estudiante consideraba plausibles o, al menos, pertinen- tes las sugerencias de la entrevistadoraque contrastaban con susideas espontáneas. Por ejemplo, la sugerencia de la existencia de una deformación no visible del acero, mediante la cual la entrevistadoratrataba de ayudar alos estudiantesaresolver elproblema dela elasticidad delos choques, indujo a FE a concluir que el acero debía sufrir «unadeformación parcial, similarala elasticidad parcial de la madera». THA, en cambio, después de quedar inicialmente algo perpleja, comprendió la potencia ENSENANZADE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)
- 5. INVESTIGACI~NY EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS unificadora de la idea y la aceptó, llegando incluso a va del principio de acción y reacción. El conflicto termi- utilizarla en la deducción de consecuencias intere- nó con la intervención de la entrevistadora, que puso el santes. acento en el concepto de aceleración y en la proporcio- nalidad inversa entre lavariación delasvelocidades y las respectivas masas. La dinámica de los conflictos -El conflicto en espiral, finalmente, se refiere a una situación conflictiva afrontada parcialmente, abandona- Otro aspecto que ha llamado nuestra atención fue la da y sucesivamente reconsiderada en condiciones más evolución de losconflictos. Hemos definido cuatro tipos apropiadas. Un ejemplo típico es el caso de THA, al fundamentales: local, en paralelo, en serie y en espiral. comienzo de la primera entrevista (Apéndice C). La estudiante, frente a un resultado inesperado, elaboró y -El conflicto local se desarrolla y termina por libre desarrolló una hipótesis de transmisión de la energía que iniciativa del estudiante. Un ejemplo es el caso de CE la condujo a reconocer su incapacidad para explicar que, después de haber analizadovarios choques sobre el todos los fenómenos observados. La desviación del carril, trataba de interpretarlos de manera unificada discurso sobre otro fenómeno permitió recuperar la idea (Apéndice C). de reacción, que rápidamente utilizó para completar la explicación anterior; finalmente, una segunda desvia- La intención de CE era la de encontrar una causa única ción de la discusión le permitió efectuar un ulterior paso responsable de la continuidad del movimiento, de la hacia adelante en la solución del primer conflicto. detención o del rebote de la bolita incidente: la veloci- dad. CE, probablemente, había asociado los diferentes modos de lanzar el proyectil con lasdiferentesvelocida- des y con las diferentes «fuerzas de choque)) y, en Las soluciones de los conflictos consecuencia, con los diferentes comportamientos; ade- más pensaba que la diferencia de las masas incidentes Una última característica didácticamente importante de podría considerarse equivalente a una diferencia en las los conflictos es el modo de terminarlos. Dos son los respectivas velocidades. La estudiante no resolvió el aspectos que han llamado nuestra atención: las modifi- problema porque se cambió rápidamente de tema; sin caciones introducidas por el conflicto y su grado o nivel embargo, ella misma retomó el conflicto en la segunda de conclusión. entrevista. A. Las modificaciones -El conflicto en paralelo es un proceso en el cual el estudiante desarrolla un discurso regulado por su con- Se definieron tres categorías: modificaciones no rele- flicto efectivo y el interlocutor trata deprofundizar sobre vantes, parciales y profundas. otras divergencias objetivas. El caso de FE durante la segunda entrevista es, en este sentido, muy interesante -Modificaciones no relevantes: se verifican cuando no (Apéndice C). aparecen las dificultades de la teoría del estudiante y ni siquieraaparecennuevasrelaciones,comosucedíacuando Para el estudiante, el conflicto de base, que domina su el estudianteinventaba una explicaciónadhocsin ningu- forma de responder a las preguntas de la entrevistadora, na consecuencia futura. Por ejemplo, NA explicó el es que la bolita de acero rebota como la de goma,pero no resultado de p-2 con bolitas de goma y de acero, una vez se deforma durante el choque. Para la entrevistadora, en con la deformación de la goma y la otra con la propiedad cambio, la preocupación fundamental es la clarificación del acero de transmitir el choque sin deformarse. Hemos de la fenomenología de los choques, evidentemente mal clasificado también en esta categoría los casos en que el tratada ya sea en las previsiones como en las explicacio- conflicto terminaba con el reconocimiento de parte del nes del estudiante. estudiante que el problema no tenía solución, como sucedió con DA cuando debió reconocer que en el -El conflicto en serie consiste en un desarrollo concep- péndulo no podía existir un «choque débil», pero igno- tual caracterizadopor la sucesióndeconflictos limitados rando completamente la causa. en los cuales la resolución de uno provoca el comienzo de otro. Un ejemplo representativo es lo sucedido con -Modificaciones parciales: se verificaban cuando las NA durante la primera entrevista (Apéndice C). soluciones ponían en evidencia las dificultades de la teoría «vieja» o bien algunos aspectos de la «nueva» El estudiante no lograba conciliar la igualdad de acción teoría. y reacción, aprendida en su momento en la escuela,con la percepción de la velocidad alcanzada por el proyectil En el primer caso, frente aunresultado contradictorio,se y el blanco después del choque en c-5. Su comporta- abandonabaunarelaciónanteriomenteconsideradageneral. miento posterior esun modelo de intento de salvarteoría Esto sucedió con CE, cuando frente al resultado de c-1 y experimento, mediante la introducción de sucesivas debió admitir que la transmisión parcial de energía del hipótesis, las que fueron puestas sistemáticamente en proyectil al blanco no era la única alternativa. En esta discusión por la entrevistadora y luego descartadas por categoría hemos incluidotambién loscasosen loscuales el estudiante, hasta su duda final sobre la validez efecti- una idea espontánea muy arraigada era puesta en eviden- ENSENANZADE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 283
- 6. INVESTIGACIÓNY EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS cia gracias a la intervención de la entrevistadora, como inventando una explicación ad hoc que no se deriva de sucedió en la primera entrevista con NA, en la cual el las consideraciones anteriores ni tampoco indica conse- resultado final fue la observación, aceptada por el estu- cuencias ulteriores; este tipo de solución no constituye diante, de la identificación implícita anterior entrevelo- una síntesis genuina de un nuevo conocimiento del cidad y aceleración. estudiante ni lo prepara para pasos ulteriores más rela- cionados con el plano disciplinar. El caso de CE es La revelación de aspectos de la nueva teoría sin el significativo: la estudiante estaba convencida de que no consecuente abandono de la vieja podía corresponder podía haber una transferencia total de la energía, pero el tanto a una relación nueva entre las variables en juego resultado de c-1 la sorprendió y debió admitir que, de (de igual manera que cuando DA logró asociar el lanza- hecho, la transferencia parcial no era la única posibili- miento fuerte y débil de las bolitas de acero con las dad. Sin embargo su elaboración se detuvo en este fuerzas de acción y reacción durante el choque) como a reconocimiento, sin establecerulteriorescondicionesde la nueva manera de analizar los experimentos,destacan- aplicación; en algunas situaciones posteriores aplicó do por ejemplo el momento del choque y las consecuen- nuevamente la transferencia parcial y en otras no: por tes modificaciones, en lugar de referirse simplemente a ejemplo, explicó que en p-2 las bolitas no habían alcan- las velocidades de lanzamiento. zado la altura inicial debido a la pérdida en el choque, mientras que el resultado de p-3 lo interpretó como un -Modificaciones profundas: se observaron en los casos intercambiototal de lasvelocidades entrelasbolitas que en que algún aspecto de la vieja teoría fue sustituidopor colisionaban. el correspondiente aspecto de la nueva teoría. Hemos considerado en esta categoría tanto el caso de la acepta- Soluciones conclusivas. Consideramos conclusivos ción plena de una nueva idea eliminando las resistencias aquellos casos en los que el problema que había genera- comoelabandonodeuna ideaespontáneaprofundamen- do el conflicto fue resuelto por el estudiante mostrando te arraigada. la existencia deuna relación nueva entrelasvariablesen juego. Los conflictos de THA y de NA en la primera Un ejemplo significativo fue la aceptación, por parte de entrevista son un ejemplo de avance hacia el conoci- NA, de la deformación del acero sugerida por la entre- miento disciplinar, después de un conflicto originado vistadora, cuando consiguió percibir las similitudes en- por un resultado experimental imprevisible. También la tre los efectos con las bolitas de goma y las de acero. aceptaciónpor parte deTHAdelasugerenciadeanalizar la fase de interacción es un buen ejemplo de solución Otroejemplo eseldel abandonopor parte del mismo NA conclusiva. Durante el análisis de los choques sobre el de la identificación de la conservación de la energía con carril, la estudiante inicialmentebuscaba la explicación la transmisión total del movimiento, introduciendo la del comportamiento del proyectil después del choque en consideración simultánea de los dos cuerpos en interac- la velocidad inicial del mismo y en la fuerza de lanza- ción. También podemos considerar, como transforma- miento, mientras la entrevistadoraorientaba suspregun- ción profunda, la sustitución, por parte de FE, de la tas hacia el momento del choque y lasfuerzasde interac- fenomenología inicial compuesta de sólo dos categorías ción.Lainsistenciadelaentrevistadoraconsiguióconvencer (continuación o inversión del movimiento) por una nue- alaestudiantedeconcentrar elanálisisenelmomento de va fenomemología en la que se tenía en cuenta también la interacción, arribando luego a resultados interesantes la detención de la bolita incidente. como el descubrimiento de la función de la reacción en la detención del proyectil. B. El nivel de conclusión Consideramos soluciones conclusivas también aquéllas Hemos definido dos categorías: soluciones en suspenso que terminaban reforzando una idea espontánea del y soluciones conclusivas. En el primer caso el conflicto estudiante, como en el caso de que usó la idea de DA, acaba dejando en suspenso la posibilidad de un desarro- reacción del blanco sobre el proyectil para justificar 110 ulterior hacia la visión disciplinar; en el segundo definitivamente la idea espontánea deuna pérdida inevi- caso, el conflicto termina con un resultado que constitu- table durante el choque. ye, al menos para el estudiante, una síntesis definitiva. Soluciones en suspenso. Una forma en que se puede acabar el conflicto es mediante una pregunta dejada en suspenso, es decir, mediante el reconocimiento que el LA CONTRIBUCIÓN DIDÁCTICA DE LA conflicto no tiene, por el momento, solución. Un ejem- ENTREVISTADORA plo es la duda final de NA sobre la validez de la acción y la reacción en los experimentos en los que el proyectil El análisis de la gestión de la entrevista por parte de la rebota. Otro es la constatación DA, por parte de la entrevistadoraconstituye un complemento significativo imposibilidad de un choque débil en el péndulo y su para clarificar la compleja dinámica del desarrollo con- reconocimiento de ignorar la causa. ceptual de los estudiantes entrevistados. Con este obje- tivo analizaremos con mayor detalle su contribución Una segunda manera de acabar un conflicto es abando- didáctica aportando informaciones suplementarias so- nando, al menos en parte, una relación antes considera- bre las estrategias implícitas adoptadas por ella (Esque- da general sin especificar las condiciones de validez, o ma 2). 284 ENSENANZADE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)
- 7. Uno de los resultados más importantes de este trabajo se refiere a la progresiva clarificación de la función de la entrevistadora como mediadora en el desarrollo de los conflictos cognitivos mediantetrestipos de actuaciones: transformar divergencias objetivas en conflictos efecti- vos, intervenir en los conflictos para aprovechar sus posibilidades y conducirlos en modo eficiente, y final- mente retomar las soluciones en suspenso transformán- dolas en conclusivas mediante la introducción de modi- ficaciones significativas. Transformarlas divergenciasobjetivas en conflictos efectivos La importancia didáctica de los conflictos objetivos y de la caracterización de la toma de conciencia de los estu- diantes se pone en evidencia claramente cuando se ana- liza su desarrollo cognitivo: varios conflictos objetivos se transformaron con mucha facilidad en co.nflictos efectivos,pero en la medida en quela fuente del conflic- to era más abstracta o sofisticada, la toma de conciencia por parte del estudiante era más complicada. En estos casos aumentaba la probabilidad de que el conflicto quedasesóloanivel objetivo, ya seaporque elestudiante no tomaba en consideración la divergencia, ya sea por- que se limitaba a percibir sólo sus aspectos parciales. El problema de transformar un conflicto objetivo en uno efectivo, en general, requería de dosoperaciones aveces simultáneas: indentificar las divergencias cognitivas, seleccionando aquéllas capacesde ser transformadas en conflicto; y organizar una secuencia didáctica adecuada para recuperar las residuales. -La identificaciónde las divergencias objetivas era una tarea relativamente sencilla para la entrevistadora cuan- do el origen de éstas era externo, sobre todo si se trataba de diferencias entre previsión y resultado experimental. En estos casos la entrevistadora llamaba la atención del estudiante sobre los detalles de la previsión, o le pedía que repitiera el experimento, o le sugería que prestara mucha atención al resultado. En el caso de múltiples puntos de divergencia, éstos eran afrontados uno des- pués de otro o bien eran reconsiderados en situaciones más propicias cuando el estudiante manifestaba una mayor aproximación al conflicto. Por ejemplo, durante la entrevista con PA, no sólo sus previsiones sino tam- bién sus explicaciones presentaban incongruencias; la táctica de la entrevistadora fue presentarle un nuevo Esquema 2. Contribuciones didácticas de la entrevistadora. firoducih Individualizar las divergencias conflictos Organizar las intervenciones Abrir nuevosconflictos Evitar círculosviciosos Reactivar la dinhmlca a--Afrontar los problemas pesonales Subdividir los problemas I I - Proponer nuevassituaciones Evitar discursoslargos - ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) Soslayar los problemas poco maduros 7 - - - Estimularlas preguntasdel estudiante Modificar el contexto Distinguir las situaciones Analizar las condicionesde validez
- 8. experimento cada vez que el estudiante reconocía la diferencia entre previsión y resultado experimental, sin detenerse en la discusión de las explicaciones dadas (en la esperanza de que al final pudiera realizarse una discu- sión más completa del modelo utilizado por el estudian- te). Lamentablemente esta táctica se vio frustrada por la decisión repentina del estudiante de abandonar total- mente su modelo explicativo y adoptar la actitud más pragmática de apoyarse solamente en los indicios pro- porcionados por la entrevistadora. La tarea didáctica resultaba mucho más complicada cuando estaban enjuego divergencias internas. En algu- nas situaciones se observa claramente que la entrevista- dora no logró percibir la amplitud de las perspectivasdel estudiante, perdiendo la ocasión de una intervención significativa, como en el caso del conflicto de CE entre sus explicaciones sobre el movimiento del proyectil en los experimentos con el carril y sus exigencias de gene- ralización manifestadas mediante una pregunta aparen- temente poco significativa. En otras situaciones, en cambio, elconflicto objetivofuerápidamente identifica- do, como en el caso de la divergencia entre la idea de acción y reacción aprendida por NA en la escuela y su explicación de la diferencia entre c-1 y c-2 atribuida a una mayor o menor fuerza de lanzamiento: la interven- ción de la entrevistadora fue, primero, una pregunta de confrontación entre c-1 y p-1, rápidamente resuelta por el estudiante al darse cuenta de la analogía en la transfe- rencia en los dos choques, y luego la sugerencia de un nuevo experimento (c-5) para poner en evidencia el problema de la reacción. -La organización de las intervenciones de la entrevista- dora, en general, exigía que las divergencias fueran retomadas todas las veces que la situación lo permitiera (sin forzar el desarrollo del pensamiento del estudiante); esto requería mucha atención a las ideas del estudiante por parte de la entrevistadora, quien debía ademásinter- pretar rápidamente los indicios por él proporcionados y dar preferencia a las divergenciasmás factibles de trans- formarse en efectivas. La situación de conflicto incipiente constituye un caso especial en el cual la divergencia de perspectivas entre profesor y estudiante no llega a ser visualizada por el estudiante, que gira en torno al problema sin afrontarlo. Se encontró una posibilidad de desarrollo eficiente en la construcción lenta de una sólida base común de diálogo, a partir de la cual fuera posible establecer eventos y relaciones bien definidas, antes de que surgiera con fuerza una confrontación entre posiciones diferentes o resultaran inteligibles preguntas precisas con respecto a eventos problemáticos. El caso de FE, en la primera entrevista, cuando estaba en juego una descripción ade- cuada de la fenomenología de los choques en el péndulo y en el carril, nos parece que muestra la importancia de saber esperar por parte de la entrevistadoraapesar de los errores que cometió insistiendo, algunas veces inútil- mente, con preguntas que tenían poco significadopara el estudiante. El conflicto resultó significativo para el estudiante sólo en la segunda entrevista, al tomar la forma deuna pregunta que le creaba problemas (la causa del retorno del proyectil de acero), pero que le permitió englobar e integrar varias informaciones anteriormente desechadas. Intervenir en la dinámica de los conflictos Para poder intervenir constructivamente en los conflic- tos, la entrevistadora debía prestar atención a la dinámi- ca de los mismos. El problema más importante por resolver era entrar en resonancia con el conflícto del estudiante. -Evitar la impotencia cognitiva. Algunas situacionesde conflicto local eran aprovechadas por la entrevistadora como ocasiones en las cuales el estudiante pudiera usar todas sushabilidades de resolución, formulando hipóte- sis y discutiéndolas; lo importanteera no permitir que el estudiante terminase en un círculo vicioso. El taso de CE, citado anteriormente como un ejemplo de conflicto local, muestra un comportamiento didáctico poco feliz, ya sea porque la entrevistadorano suporetomar ensegui- da, durante la primera entrevista, la exigencia de gene- ralización y unificación dela estudiante (probablemente pensando que se trataba de una exigencia débil), ya sea porque en la segunda entrevista, cuando la estudiante retomó por sí sola el problema, aun así, su exigencia intelectual fue ignorada en favor de otro conflicto. Un ejemplo, en cambio,de intervención didáctica eficaz, en la cual un conflicto local aparentemente cerrado y re- suelto fue reabierto naturalmente conduciendo a una nueva conclusión, es el de CE, durante la primera entre- vista, cuando le surgió el conflicto entre la idea de un choque p-1 ideal y la necesidad, aprendida en clase, de una pérdida de energía transformada en calor durante los choques. La estudiante desarrolló el conflictopor sísola y concluyó que en el caso de p-1, el proyectil no podía transferir toda su energía al blanco. La entrevistadora desvió el análisis sobre la diferencia entre choques elásticos y no elásticos, concluyendo con la demostra- ción de un choque c-1; el resultado sorprendió a CE obligándola a admitir, por primera vez, que toda la energía podía pasar del proyectil al blanco. -Afrontar los conflictos del estudiante. La dificultad de los conflictos enparalelo consistía principalmente en la falta de percepción por parte de la entrevistadora del conflicto en el que estaba inmersoel estudiante. Cuando esto aparecía en forma explícita la entrevistadora podía ayudar al estudiante en la solución de su problema, retomando luego al menos una parte de los conflictos antes dejados de lado. En el ejemplo de FE citado anteriormente (Apéndice C), la entrevistadora se encon- tró varias veces frente a divergenciasobjetivasorientan- do el diálogo en la dirección de hacerlas explícitas; solamente al final comprendió el problema efectivo que el estudiante quería resolver y pudo ayudarlo. -Reformular elproblema en etapas. Cuando el conflicto comprometía directamente ideas espontáneasque resul- taban fundamentalesen la concepción de los choques,la reestructuración profunda de las ideas del estudiante ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)
- 9. exigía, para poder realizarse, que el problema fuera suficientemente maduro. Es el caso de los conjlictos en espiral, como, por ejemplo,"la confrontación de THA entre su modelo de acción y reacción y el de transferen- cia de energía. En estas situaciones la entrevistadora trataba de elaborar una estrategia en etapas sucesivas, caracterizadas cada una de ellas por un menor grado de reestructuración, con el fin de abrir la posibilidad de soluciones progresivamente más estructuradas. -Abrir.nuevos conflictos. Cuando la entrevistadora per- cibía que 81estudiante estaba lo sufucientemente seguro para aceptar una intervención más decisiva, el diálogo se hacía más cerrado y las preguntas se sucedían abriendo continuamente nuevos conflictos, como demuestra el ejemplo de los conflictos en serie descrito en el apéndice. Conducirhacia modificaciones profundasysoluciones conclusivas Las estrategias didácticas utilizadas por la entrevistado- ra se evidencian también en el modo de afrontar la resolución de los conflictos propuesta por los estudian- tes. El esfuerzo implícito de la entrevistadora estaba dirigido a encontrar una solución conclusiva que impli- case la sustitución de una idea espontánea. -Evitar el exceso de información. Este objetivo lia sido bastante difícil de obtener: en algunas ocasiones la entrevistadoraparecía querer agregarinformación atoda costa, sin tener en cuenta en qué medida era significativa para el estudiante. -Estimular laspreguntas del estudiante. Algunas veces, en cambio, intervenía para valorar en qué medida el problema era significativo para el estudiante, por ejem- plo, ofreciéndole la posibilidad de hacer preguntas. PA y FE aprovecharon esta oportunidad al comienzo de la segunda entrevista para aclarar dudas que tenían de la sesión anterior Soslayar losproblemas poco maduros. Varias veces la entrevistadora se encontró frente a una solucion en suspensoy decidió soslayarla provisionalmente en espe- ra de desarrollos futuros más promisorios. En particular, cuando se encontraba frente a ideas recurrentes que el estudiante no conseguía superar, utilizaba una táctica interesante que era la de ayudarlo a individualizar las posibles situaciones en lascuales susideas estuvieran de acuerdo con la descripción científica acreditada, evitan- do así que las dudas continuaran siendo una fuente de conflicto reprimido y retornando luego los puntos deja- dos en suspenso. -Distinguir las situacionesproblemáticas. Es importan- te destacar que frente a soluciones en suspenso era necesario distinguir la naturaleza de la duda que mante- nía el estudiante. Los dos casos de DA y NA citados con anterioridad como ejemplos de soluciones en suspenso representan situaciones cognitivamente diferentes a pe- sar de la similitud aparente del reconocimiento de la ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) incapacidad delosestudiantes. De hecho, elproblema de DA (¿por quéno existen choques débiles en el péndulo?) es específico, basado en la noción personal de choque «débil» que no tenía en cuenta la rotación del proyectil antes del choque. En cambio, el problema de NA es más general, basado en la representación espontánea de la segunda ley de Newton. Consecuentemente, en el caso de NA, la profundización de la relación f=m.a provocó una respuesta inmediata del estudiante, mientras que en el caso de DA la entrevistadora no logró retomar el conflicto durante la primera entrevista y, prácticamente tuvo de comenzar todo de nuevo en la segunda. -Insistir en las condiciones de validez. La entrevistado- ra tuvo dificultad en aplicar la estrategia de presionar al estudiante para que definiera las condiciones de validez de susafirmaciones. Por ejemplo, cuandofinalmente CE admitió que la energía podía ser transferida totalmente del proyectil al blanco, la entrevistadora no profundizó en el tema a fin de llegar a definir en qué circunstancias se verificaba esta regla. En consecuencia, como ya hemos visto anteriormente, CE continuó utilizando la regla antigua (imposibilidad de transferencia total ) en p-2 y la nueva (posibilidad de transferencia total) en p-3, sin un criterio definido de se1ección:En algunos casos se obtenía un mayor control de la situación aumen- tando el análisis experimental con el fin de obtener una mayor familiaridad del esudiante con el fenómeno como paso importante para poner en evidencia las diferentes condiciones de contorno y reorganizar los casos en los que funcionaban la vieja y la nueva relación. -Proponer nuevaspreguntasynuevassituaciones.Cuando la entrevistadora se daba cuenta de aue el estudiante manifestaba dudas que parecían hab&rsido resueltas precedentemente, con frecuencia utilizaba la estrategia de proponer un análisis global de todos los casos anali- zados, con la intención de ofrecer un cuadro en el cual se pudieran manifestar y posiblemente resolver las dudas, como sucedió con PA y DA en la segunda entrevista. También enloscasosdesoluciones conclusivas alcanza- dasmediante la introduccióndeuna nueva relación entre las variables en juego, a veces resultaba muy útil hacer una profundización mediantenuevas preguntas y nuevos experimentospara controlar la efectiva asimilación de la nueva idea. Esta exigencia era mayor cuando la conclusión del con- flicto se había logrado mediante la aceptación de una sugerencia de la entrevistadora. Un caso ejemplar es el de la aceptación de la idea de deformación del acero por parte de THA: la entrevistadora explotó ampliamente este nuevo conocimiento llegando a obtener nuevos progresos. -Modificar el contexto de los problemas. Cuando el estudiante llegaba a una conclusión que reforzaba sus ideas espontáneas, la entrevistadora trataba de poner en duda tal resultado, pero esta tarea no podía ser afrontada directamente; trataba entonces de modificar el contexto y conducir la discusión a nuevas conclusiones que eran posteriormente confrontadas con las anteriores.
- 10. INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIASDIDÁCTIC ALGUNAS CON,CLUSIONES Y CONSIDE- RACIONES DIDACTICAS Nuestro análisis de losconflictos y de lasintervenciones de la entrevistadora nos parece totalmente compatible con los resultados recientes referentes a las reacciones de los estudiantes ante datos incompatiblescon susideas (Chinn y Brewer, 1993); sin embargo las estrategias didácticas sugeridas por estos autores parecen ser de largoalcanceyencaminadasalcambioconceptual,mientras que en nuestro caso se refieren simplemente al desarro- llo de los conflictos. Creemos haber conseguido documentar varios casos de éxito y de fracaso, interpre- tándolos desde una perspectiva constructivista de ense- ñanza-aprendizaje. a)Nuestra conclusiónmás generalserefiere alacomple- ja dinámica de los conocimientos de los estudiantes durante las entrevistas. El bagaje cognitivo personal (ideas espontáneas, culturacientíficay ecologíaconcep- tual), lasevidencias experimentales y las intervenciones de la entrevistadora representan tres fuentes diferentes, aunque interdependientes, de conflictos que deberían serarmonizadaspara queelestudiantesedesarrolleen la dirección del conocimiento científico. Cuando no se tenía en cuenta el bagaje cognitivo de los estudiantes, el diálogo entre la entrevistadora y el estu- diante perdía progresivamente significado y la posibili- dad de influir en el conflicto se desvanecía rápidamente. Por otra parte cuando se renunciaba a la posibilidad de proporcionar informaciones científicas precisas se co- rría el riesgo de desarollos que se alejaban del aprendi- zaje de conocimientos científicos acreditados, y luego resultaba difícil retomar los conflictos dejados en sus- penso para transformarlos en soluciones conclusivas. Las informaciones implícitas o explícitas dadas por la entrevistadora, a suvez, resultaron muy útiles para abrir el camino hacia ideas a primera vista extrañas o poco inteligibles para los estudiantes, sobre todo durante el proceso de identificación de los puntos esenciales; los conflictos generados por las sugerencias de la entrevis- tadora resultaban con frecuencia efectivos debido al peso de su autoridad. Finalmente, los experimentos simples demostraron ser una fuente muy importante de conocimientos y un potente punto de partida para desen- cadenar conflictos efectivos; la introducción de una actividad de exploración experimental garantizaba casi siempre la existencia de un referente fenomenológico objetivo y facilitaba la confrontación entre proposicio- nes diferentes (teóricas y experimentales) (Villani y Urquiza, 1993). b) Una característica que nos ha llamado la atención analizando las entrevistas es la variabilidad de los resul- tados efectivos producidos a partir de actividades simi- lares, los cuales, en algunos casos, tenían un éxito evidente y, en otros, no contribuían demasiado al desa- rrollo cognitivo del estudiante, aunque el objetivo y la perspectiva de la entrevistadorafueran idénticos. Consi- deramos que los datos recogidos sugieren una atención especial ala resonancia didáctica entrelasiniciativas de la entrevistadora y la respuesta del estudiante. Cuanto mayor era la disponibilidad del estudiante, como por ejemploen el casodeTHAy NA, queposeían una mayor cultura científica, cualquier sugerencia de la entrevista- dora era considerada inmediatamente como objeto de análisis, aunque no perteneciera a sus campos de interés específicos o no interrumpiera un conflicto; sin embar- go, las soluciones obtenidas eran, en algunos casos, de una estabilidad limitada. En cambio, cuando la disponibilidad del estudiante era menor, como sucedía con DA y con CE, que preferían desarrollar sus propias ideas, el problema era insertarse en el conflicto del estudiante orientando su atención hacia aspectos quedebían ser elaborados o modificados. Por esto, creemos poder concluir que la habilidad de la entrevistadorasemanifestaba en dos etapas: inicialmen- te debía percibir en qué medida podía modificarse el punto de vista del estudiante, a fin de elegir entre un desarrollo exhaustivo de las ideas del estudiante o una insistencia en la propia perspectiva hasta lograr la acep- tación por parte del estudiante. Luego debía concluir el trabajo desarrollado orientando al estudiante hacia el logro del conocimiento científico o garantizando la pro- fundización del conocimiento adquirido. c) Creemos poder concluir también que la resonancia cognitiva entre los elementos conflictivos en discusión y el dominio conceptual del estudiante constituye un filtro que determina implícitamente las posibilidades intrínsecas de desarrollo cognitivo. Cuando los elemen- tos en discusión (por ejemplo la importancia de lo que sucede en el momento en que se produce el choque) se alejaban mucho de las perspectivas de los estudiantes (por ejemplo, FE que consideraba el choque entre pén- dulos como un proceso global) era muy improbable lograr un desarrollo cognitivo, independientemente del esfuerzo de la entrevistadora. En este caso, su habilidad para introducir conflictos efectivoso bien, para introdu- cirse en su dinámica, dependía de su capacidad de modificar los elementos en juego, de manera que resul- taran más significativos para el estudiante y desencade- naran un proceso por etapas parciales sucesivas. En el ejemplocitado, la introducción dela semejanza entrelos choques realizados con péndulos y aquéllos realizados en el carril, representó un tipo de mediación eficiente, que posibilitó la aparición de lasvariables significativas de los choques. d) Finalmente, la función de la entrevistadora como fuente de información merece una consideración espe- cial.Nuestro análisissugierequeelproblema escomple- jo. Ciertamente, las intervenciones breves, que favore- cían el desarrollo de la entrevista, focalizandomejor los problemas o introduciendohipótesis claramente ligadas alcoptextoyfácilmentecomprensibles,constituyeron la levadura para el desarrollointelectual delosestudiantes. En cambio, las intervenciones que proporcionaban in- formaciones estructuradas tuvieron efectos ambiguos. Toda vez que tales intervenciones estaban precedidas o seguidas de un esfuerzo deproblematizar las nociones en juego, los estudiantes lograban aplicarlas con mayor facilidady competencia; cuandoencambio,lasinforma- ciones superaban el dominio de laproblematización, los ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)
- 11. estudiantes parecían no ser capaces de valorar su plausi- bilidad y utilidad. Análogamente, la eficacia didáctica de la repetición de las observaciones experimentales parece estar ligada a la presencia de un problema a resolver (Gil et al., 1988), que permitió a la entrevista- dora llamar la atención sobre las semejanzas y diferen- cias, ayudando a los estudiantes a pensar por analogía, a asociar el choque con las características del sistema en interacción y a dejar de lado progresivamente los deta- lles científicamente poco significativos. En la literatura existe una tendencia a revalorizar la función del docente como fuente de información; nues- tras conclusiones están de acuerdo con las de otras investigaciones anteriores (Dreyfuss et al., 1990; Sere, 1992; Jung, 1992) en cuanto a la ambigüedad de la eficacia de proporcionar explicaciones demasiado es- tructuradas. Nos parece importante además destacar la fertilidad de las informaciones implícitas dadas por la entrevistadora al estudiante en la realización de los experimentos y de las discusiones, con respecto sobre todo al valor cognitivo de la generalización, a 1;icohe- rencia de las explicaciones, a la compatibilidad entre teoría y experimento. Por otra parte, las informaciones sobre la identificación y el control de las variables significativas, sobre la diferencia entre situación ideal y real, sobre las condiciones de contorno significativas, eran, de hecho, transmitidas implícitamente al estudian- te toda vez que la entrevistadora fijaba deliberadamente sobreellas elobjetivo del análisis. Algunas modifjcacio- BAIRD, J.R. y MITCHELL, 1.J. (eds.) (1986). Improving the Quality of Teaching and Learning: An Australian Case Study. The PEEL Project. Melbourne: Monash University. BROWN, D. y CLEMENT, J. (1992). Classroom teaching experimentsinmechanics,enDuit,R.,Goldberg,F.,Niedderer, H. (eds.), Research inPhysicsLearning: TheoreticalZssues and Empirical Studies. IPN. Kiel (D), pp. 380-397. CHINN,A.C. yBREWER,W. F. (1993).TheRoleofAnomiilous Data in Knowledge Acquisition: A Theoretical Framework and Implications for ScienceInstruction .Review ofEduca- tional Research, 63(1), pp. 1-49. DREYFUS, A., JUNGWIRTH, E. y ELIOVITCH, R. (1990). Applying the 'Cognitive Conflict' strategy for conceptual change:Someimplications,difficultiesandproblems. Science Education, 74(5), pp. 555-569. ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13(3) nes de comportamiento de los estudiantes de la primera a la segunda entrevista parecen atribuibles al efecto de esas informaciones implícitas. Sin embargo, para concluir, nos parece que hay aún un largo camino para recorrer, sobre todo en lo que se refiere a la interacción de los estudiantes entre ellos y con el profesor, antes de alcanzar la meta sugerida por Dykstra (1992) y por Niedderer y Schester (1992) de hacer plenamente inteligible el proceso de cambio con- ceptual que se produce en la clase. NOTAS Este trabajoesuna reelaboración delacomunicaciónpresen- tada en el IV Congreso Internacional sobre Investigación en la Didáctica delas Ciencias. Barcelona (España). Setiembre, 1993. Ha sido traducido del italiano por Silvia Gamero. l Con financiación parcial del CNPQ (Brasil). Con financiación parcial de la CAPES (Brasil). Una de éstas (la segunda con DA) no fue registrada ade- cuadamente y por ello fue muy poco utilizada. Nuestra clasificación presenta una semejanza evidente con las consideraciones de Chinn y Brewer (1993) y con las categorías piagetianas deconductaalfa,betaygama(Mariani, 1987; Rowell, 1989). DRIVER,R. (1973).Therepresentationofconceptualframeworks in young adolescent sciencestudents. Doctoral dissertation, University of Illinois, Urbana-Champaign. DUSCHL, R.A. y GITOMER, D.H. (1991). Epistemological Perspective on Conceptual Change: Implications for EducationalPractice.JournalofResearch inscience Teaching, 28(9), pp. 839-858. DYKSTRA,D.(1992). Studyingconceptualchange:Constructing new understandings, en Duit, R., Goldberg, F., Niedderer, H. (eds.), Research inPhysics Learning: TheoreticalZssues and Empirical Studies. IPN. Kiel (D), pp. 40-58. GIL,D., MART~NEZ-TORREGROSA,J.ySENENT, F.(1988). El fracaso en la resolucion de problemas: una investigacion orientada por nuevos supuestos. Ensenanza de las Ciencias, 6(2), PP. 131-146.
- 12. GRIMELLINI,T.N., PECORI,B.B.,VILLANI,A., CASADIO, C., y PACCA, J.L.A. (1989). Teaching Strategies and Conceptual Change: The Case of Collisions in Mechanics. PaperpresentedatAnnualMeetingoftheAmericanEducational Research Association, S. Francisco, CA. GRIMELLINI,T.N., PECORI,B.B.,PACCA,J.L.A. yVILLANI, A. (1993). Understanding conservation laws in mechanics: Students' conceptual change in learning about collisions. Science Education, 77(2), pp. 169-189. HEWSON, P.W. (1985). Epistemological Commitments in the Learning of Science: Examples from Dynamics. European Journal of Science Education, 7, pp. 163-172. HODSON, D. (1988). Experiments in science and science teaching. Educational Philosophy and Theory, 20(2), pp. 53-66. JUNG, W. (1992) Probing acceptance: A technique for investigating learning difficulties, en Duit, R., Goldberg,F., Niedderer,H.(eds.),ResearchinPhysicsLearning: Theoretical Issues and Empirical Studies. IPN. Kiel (D), pp. 278-295. MALGRANGE, J. L., SALTIEL, E. y VIENNOT, L. (1973). Vecteurs, scalaire et grandeurs physiques. Bulletin de la Societé Francaise de Physique - Encart Pedagogiques, 1, pp. 3-13 MARIANI,M. C.(1987).EvolucáodasConcepcóesEspontáneas sobre Colisóes. Master Dissertation. Universidade de Sáo Paulo. NACHTIGALL, D.K. (ed.) (1992). Proceeding of The International Conference on Physics Teachers' Education. Dortmund (Germany). NERSESSIAN, N.J. (1989). Conceptual change in science and science education, Synthese, 80, pp. 163-183. NIEDDERER, H. y SCHESTER,H. (1992).Toward an explicit description of cognitive systems for research in physics learning, en Duit, R., Goldberg, F., Niedderer, H. (eds.), Research inPhysicsLearning: TheoreticalIssuesandEmpirical Studies. IPN. Kiel (D), pp. 74-98. NUSSBAUM,J.yNOVICK,S.(1982).AlternativeFrameworks, ConceptualConflictsandAccomodation:TowardaPrincipled Teaching Strategy. Instructional Science, 11,pp. 183-200. POSNER, G.J., STRIKE,K.A.,HEWSON,P.W. y GERTZOG, W.A. (1982). Accommodation of a Scientific Conception: Toward aTheoryof ConceptualChange.ScienceEducation, 66(2), pp. 211-227. ROWELL,J.A. (1989). Piagetian Epistemology, Equilibration and the Teaching of Science. Synthese, 80, pp. 141-162. ROWELL, J. A. y DAWSON, C. J. (1985). Equilibration, Conflict andInstruction: A New Class-oriented Perspective. European Journal of Science Education, 7, pp. 331-344. SCOTT,P.H., ASOKO,H.M. yDRIVER,R.H.(1992).Teaching for conceptual change. A review of strategies, en Duit, R., Goldberg, F., Niedderer, H. (eds.). Research in Physics Learning: Theoretical Issues and Empirical Studies. IPN. Kiel (D), pp. 310-329. sÉRÉ, M.G. (1992). Learning by giving and receiving explanations, enDuit, R., Goldberg,F., Niedderer,H. (eds.), ResearchinPhysicsLearning: TheoreticalIssuesandEmpirical Studies. IPN. Kiel (D), pp. 259-277. STRIKE,K.A. yPOSNER,G.J. (1992).ARevisionisticTheory ofconceptualchange,enDuschlyHamilton(eds.):Philosophy os Science, Cognitive Science and Educational Theory and Practice. Albany, NY: SUNY Press. VILLANI,A. (1992).ConceptualChangeinScienceandScience Education. Science Education, 76(2), pp. 223-237. VILLAN1,A.yORQUIZA,L.C. (1993).Representacóesmentais e Experimentos Qualitativos. Revista Brasileira de Ensino de Física, V. 15(1), pp. 74-89. VILLAN1,A.yPACCA,J.L.A. (1990). SpontaneousReasoning of Graduate Students. International Journal of Science Education, 12(5), pp. 589-600 ENSENANZADE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)
- 13. APÉNDICEA: LAS ACTIVIDADESDIDÁCTICAS DE LA ENTREVISTADORA Una de lasprincipales actividades de la entrevistadorii fuela de hacer preguntas. Además de las sistemáticas, relativas a la formulación de previsiones y a la descripción y explicación de losresultadosdelasexperiencias,laspreguntasmássignificativas se referían a las semejanzas y diferencias entre experimentos, alacompatibilidadentrelasrespuestas dadaspor losestudiantes en diversos momentos de la entrevista, a la posibilidad de utilizar un determinado modelo en una nueva situación, a la posibilidad de producir determinados resultados y a las consecuenciasdedesecharalgunasvariables(nosignificativas). La función de las preguntas formuladas por la entrevistadora era múltiple: poner al estudiante en una situación problemática compatible con sus posibilidades cognitivas, indicarle puntos específicos sobre los cuales reflexionar y sugerir iin modo organizado de pensar. Simultáneamente e implícitamente se valorizaban determinados tipos de información y se mantenía el diálogo en una perspectiva científicamente acreditada. Además la entrevistadora proporcionó informacionesbreves a todoslosestudiantes,sugiriendohipótesis,haciendocomentarios respecto a las afirmaciones o recordando relaciones ya vistas oresultadosyaobservados; enalgunoscasos tambiénproporcionó explicacionesmás ampliasrespondiendo apreguntas explícitas de los estudiantes o satisfaciendo necesidades implícitas. Las informaciones rápidas constituían una ayuda específica para el desarrollo conce~tualde los estudiantes. mientras aue con las explicaciones complejas sebuscaba proporcionarlekna visión global y sintética de los principios físicos más imporíantes. Larealizacióndeexperimentosconstituyóelleitmotivconstante durante toda la entrevista: una vez montados los dispositivos experimentales, los experimentos eran sencillos de realizar y no requerían de una preparación específica. Aun cuando el estudiante había observado ya un resultado, la entrevistadora repetía el experimento varias veces durante el período en el cual se desarrollaba la discusión correspondiente, permitiendo así al estudiante reparar en detalles importantes de tener en cuenta o de desechar. Muchas veces era la entrevistadora quien solicitaba a los estudiantes que repitieran los experimentos. La actividad experimental tenía dos funciones: la primera era hacer que el estudiante sefamiliarizara conlascaracterísticas ylosresultados del experimento. La segunda era la valoración conceptual y cognitiva de la actividad experimental, debida sobre todo a la insistencia de la entrevistadora de obtener resultados fiables y de referirse a ellos. Laentrevistadora tambiénpedía alosestudiantesqueimaginaran nuevos experimentos, similares a los realizados, como por ejemplo choques con péndulos o sobre el carril con bolitas de plastilina. En algunos casos, además de las previsiones, la entrevistadora pedía que formularan conclusiones basándose únicamente en resultados hipotéticos, con la intención de valorizar aún más el proceso de razonamiento por analogía. Otra actividad muy estimulante para los estudiantes fue la de pedirles que formularan preguntas. Los resultados fueron interesantes porque las preguntas de los estudiantes pusieron en evidencia los puntos esenciales del conflicto todavía no resuelto. Las explicaciones posteriores de la entrevistadora parecen haber sido vitales para el estudiante. APÉNDICEB:LOS APARATOS Y LOS EXPERIMENTOS El dispositivo 1estaba compuesto por un conjunto de péndulos de bolitas de acero de 50g (M) o lOOg (G) sostenidos por una estructura de madera. Las bolitas podían ser quitadas y reemplazadas. Estopermitía realizarvariosejemplosdechoques (Fig.1): Figura 1.Péndulo. M-M M-M M-M G-M ENSENANZADE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)
- 14. p-1 era un choque M -> M, p-4 era M -> G y p-5 era G -> M; Enp-5elblanco continuaba conmayorvelocidad yelproyectil el blanco inicialmente estaba en reposo en posición vertical y también pero con una velocidad menor que la inicial. el proyectil se dejaba caer desde una altura determinada. Los casos D-2v D-3eran choaues G e-> G o M e-> M.- . m En p-1 el proyectil se detenía y el blanco seguía prácticamente con la misma velocidad inicial del proyectil. En p-3lasbolitas seabandonaban a alturas diferentesyvolvían invirtiendo sus alturas. En p-4 el proyectil retornaba con poca velocidad y el blanco proseguía con una velocidad mayor (aunque inferior a la El dispositivo 11estaba constituidopor una carrilplanode 1cm velocidad inicial del proyectil). de ancho y un conjunto debolitas de acero de 25g (P), 50g (M) y lOOg (G). Sepodían realizar varios experimentos variando la masa de las bolitas y la manera de lanzarlas sobre el carril. Figura 2. Carril - Deslizamiento. C-3 M rrrr r Cuando se lanzaban en modo seco y rápido, prácticamente se deslizaban hasta el momento del choque (Fig. 2): c-1era el choque G -> G, c-3 era G -> M y c-5 era M -> G; el blanco estaba inicialmente en reposo y el proyectil era lanzado a su encuentro deslizándose. El movimiento delproyectil y del blanco después del choque era prácticamente idéntico al de p-1, p-5 y p-4, respectivamente. c-7 era un choque P -> PPPP; el proyectil P se lanzaba deslizándose contra el blanco en reposo compuesto de cuatro o seis bolitas (P) colocadas una al lado de la otra. Algunas variaciones de c-7 eran: lanzar dos (PP) o tres (PPP) bolitas sobre el blanco. El resultado era que las bolitas que formaban elproyectil sedetenían yun númeroigual debolitas abandonaba el blanco con una velocidad similar a la del proyectil. Cuandolasbolitasselanzabanconunpocoderotacióncontinuaban rodando (Fig. 3). c-2 era un choque G -> G, c-4 era G -> M y c-6 era M-> G; el blanco estaba inicialmente en reposo y el proyectil se lanzaba a su encuentro rodando. En c-2el orovectil continuaba rodando hacia adelante desvués de haberse détenido por un instante y elblanco continuabácon una velocidad un poco inferior a la inicial del proyectil. En c-4 el proyectil y el blanco continuaban rodando hacia adelante después del choque, uno con velocidad inferior y el otro con una velocidad superior a la inicial del proyectil. En c-6el blanco continuaba con velocidad inferior a la inicial delproyectil; éstevolvía hacia atrásun poco y luego se detenía o retomaba el movimiento con un pequeña velocidad hacia adelante, según elmodo en que había sido lanzado y elchoque. Los casos c-8 y c-9 eran choques G c-> G; las bolitas se lanzaban con la misma velocidad una contra la otra con 292 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)
- 15. Figura 3. Carril- Rodamiento. deslizamiento (c-8) y rodando (c-9); volvían hacia atrás con velocidadesigualesperoinferioresalavelocidaddelanzamiento. El dispositivo 111 estaba constituido por algunas bolitas de plastilina, goma dura, goma blanda y acero y por algunas planchas de plastilina, madera y esponja. Servía parii realizar o para imaginar choques elásticos y no elásticos. Eldispositivo IV estaba formadopor doscarritos conuna masa delOOgcadaunoconun muelle comprimidoquepodía soltarse, una guía con un sostén y algunos bloques de 100g. Con este dispositivo se podían realizar varios experimentos; el que interesaba para este trabajo era t-2: dos carritos se ponían en contactoconlosmuelleslistosparasoltarse. Cuandosequitaba la traba de seguridad, los dos carritos recibían un impulso y adquirían una velocidad igual, recorriendo prácticamente el mismo camino antes de detenerse por rozamiento. a) Conflicto local CE.- Porque cuando la lanzamos con menosfuerza, la bolita continúajunto a la otra (realiza c-2)... Continúasi lamasa (delproyectil) esmayoro igual.Si lamasa es menor (realiza c-6), se detiene; también si es lanzada con poca fuerza. E.- Déjame hacer un pequeño truco (realiza c-5). CE.- iAh! Ha vuelto (desilusionada)... Si pongo la misma energía en una pequeña o en una grande, ¿cuál tendrá más velocidad? La pequeña,¿ eh? E.- ¿Por qué esta pregunta? CE.- No sé, cuánto mayor es la velocidad...Si ésta es menory tiene mayorvelocidad...Según la velocidad que ledas, avanza o vuelve. Si haces así (c-6), se detiene. Si haces así (c-2), van juntos (al blanco) con la mismafuerza ...Estoy pensando si la velocidad influye...Estoy pensando si la masa influye en la velocidad.» b) Conflicto en paralelo La entrevistadora había pedido al estudiante que hiciera una previsión sobre un experimento imaginario de tipo c-2, pero con bolitas de plastilina. FE previó que después del choque se obtendría un movimientooscilatorio de las dos bolitas unidas, causadoprobablemente, «poruna fuerza elástica (entre las dos bolitas) que acompañaba el movimiento». La entrevistadora introdujoentonces un nuevo experimento imaginario, siempre detipop-2,peroconbolitasdegoma,pidiéndolequeconfrontara los dos casos. FE confirmó la diferencia: existía una «fuerza elástica»entrelasbolitasdeplastilinaqueexplicabaelmovimiento oscilatorio y una «fuerza anelásticawentrelasbolitas de goma, que explicaba su rebote después del choque. Sin embargo, quedaba una duda sobre cómo explicar el caso de c-8, con las bolitas de acero que rebotaban después del choque. FE.- Usteddijo quehay dos manerasde lanzarlasbolitas, ¿no es cierto? E.- Sí. FE.- Unmanera es que la bolitaA se acerque aB (muestra las dos bolitas acercándose una a la otra). Luego habrá una interacción entre ellas...y luego se alejarán. ¿Por qué ocurre así? ¿NOpodrían (las bolitas de acero) detenerse aquí en el punto de contacto entre las dos? Para FE los dos modos de lanzamiento se caracterizaban por producir o no rebote: en cambio para la entrevistadora se caracterizaban por el deslizamiento o por el rodamiento. E.- ¿Por quévuelven? ¿TUpregunta tiene quever con el modo diferente de lanzarlas o tal vez no? FE.- Exactamente.Debe tratarsede algunacosadeanelástico o algo parecido, porque si cogiéramos estas dos de aquí (muestra las dos bolitas de plastilina), se unirían... La entrevistadora no aprovechó la sugerencia de analogía (algunacosa de «anelástico») entre las bolitas de goma y las de ac&o porque pensaba en e1 conflicto objetivo aparecido precedentemente(elmovimientooscilatorioconlasdosbolitas ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 293
- 16. de plastilina), por esto introdujo un choque frontal de tipo c-8 E.- Veámoslo nuevamente (repite dos veces el experimento.) conbolitas deplastilinaylepidiónuevamenteunaconfrontación con el correspondiente de tipo p-2. FE confirmó que en c-8 las NA.- Entonces...no sé. Si la aceleración de la bolita mayor bolitas de plastilina se habrían detenido, mientras en D-2 es mayor, entonces lafuerza que está en es mayor- habrían continuando oscilando juntas. ' El diálogo continuó con NA afirmando haber aprendido en la E.- quéallá(enel péndulo)semueven y (en el carril) escuela que acción y reacción eran igualesy qus'tal vez en este se detienen? casoelsistema no era aislado yexistían fuerzasexternas, como elrozamiento vlaresistencia delaire. La entrevistadora sugirió" FE.- Porque...porque en el contacto, en la interacción aquí analizar el caso de p-4. (señala las dos bolitas en el carril)...será que existe unafuerza elástica que impide el alejamiento (recíproco)? E.- ¿Qué sucederá si abandonamos la bolita menor desde una cierta altura? La entrevistadora dudaba de si responder inmediatamente, cuando fue interrumpida por el estudiante que sugirió una nueva hipótesis: Tal vez en el choque entre las bolitas de plastilina sepodría observar un alejamiento recíproco, como en el caso de las bolitas de acero, si se modificara su masa y su velocidad. La entrevistadora, no teniendo clara la situación conflictiva del estudiante, aprovechó la idea para recapitular los diversos casos analizados anteriormente con las bolitas de acero, con la esperanza de resolver otro conflicto que había quedado abierto, la diferencia entre c-1 y c-2. Pero para FE el problema con las bolitas de acero era diferente y mucho más profundo, como reveló luego: ¿Por qué algunas veces las bolitas se detienen o continúan moviéndose en el mismo sentido del lanzamiento y otras veces rebotan? c) Conflicto en serie NA había hecho la previsión de que en c-5 el proyectil se detendría «transmitiendo toda su velocidad al blancos. Al observar varias veces el rebote del blanco después del choque dijo que el efecto era debido a la presencia de la acción y la reacción. La entrevistadora preguntó sinoeraposibleexplicarlo mediante la transmisión de energía (ya usada anteriormente por el estudiante). NA.- No, sería la transmisión de la fuerza ...La fuerza que actúa sobre la bolita (blanco) es restituida... la reacción ha desplazado a la otra (el proyectil). E.- Acción y reacción: ¿cuál es mayor? NA.- Son iguales. E.- ¿Por qué los efectos son entonces diferentes? (repite el experimento dos veces). /,Cuál tiene mayor velocidad? NA.- La mayor... la fuerza es masa por aceleración... si la masa esmayor y la aceleración constante, lafuerza esmayor. E.- Pero ¿no hemos partido de fuerzas iguales? NA.- La velocidad de la bolitapequeña es menor, porque la fuerza es igualy la masa es menor... E.- ¿Estás pensando en la relación F=m.a? NA.- Sí. E.- ¿(TUrazonamiento es que)la velocidad esmenor y la masa es menor; por lo tanto, la fuerza es menor? NA.- No, la fuerza es constante... No, la fuerza debe ser diferente, porque...lafuerza es constante y la aceleración de una esmayor que la de la otra...No, la velocidad de la (bolita) menor es mayor que la de la mayor... NA.- Acción y reacción deben ser iguales;por lo tanto, las dos bolitas deben alcanzar la misma altura. E.- ¿Aúnque las masas sean diferentes? NA.- No, espera. Acción igual a reacción... entonces... la menor debe alcanzar una altura mayor. E.- Veamos (realiza algunas veces el experimento). Probemos partiendo desde más alto, para ver mejor el efecto del primer choque (realiza nuevamente p-4). NA.- La menor llegó más abajo...no sé. E.- Para ti, ¿la menor debía llegar a mayor altura para estar de acuerdo con la igualdad de la acción y de la reacción? NA.- Sí...¿Por qué la menorfue más lenta? ¿La acción no es igual a la reacción? ...¿La acción es igual a la reacción o no? d) Conflictoen espiral Después de haber explicado p-1 y p-5 como ejemplos de transferencia de energía, THA quedó muy sorprendida del rebote del proyectil en p-4, buscando una posible explicación enlaideadelatransferenciatotalenladireccióndelmovimiento, de la energía de la bolita media a la grande hasta el momento de su detención, y en cualquier mecanismo desconocido responsable delrebotedelproyectil. Despuésdeintentar aplicar el esquema de transferencia total también a p-5, en el choque entreuna bolita yun blanco medio hasta modificar elresultado delexperimento, debióreconocer su equivovación frente a una obse~aciónmásatenta;wmoresultado,elmodelodetransferencia total continuó siendo válido sólo vara D-1v el rebote del proyectilenp-4permaneciósinexpli6ación:~ldViálogoprosiguió desplazando la atención al problema de la clarificación de la diférencia entre c-1 y c-2, hasta llegar a un cierto momento en que la entrevistadora sugirió considerar las fuerzas durante el choque. Después deanalizar varios casos sevolvió alproblema de p-4, esta vez resuelto inmediatamente por THA mediante la idea de acción y reacción. Pero esta solución dio origen a un nuevoproblema:elroldelaacciónyreacciónenlosexperimentos, incluso en aquéllos realizadosconelcarril. Seobtuvo un nuevo paso adelante cuando se reconoció que la reacción en c-1 era responsable de la detención del proyectil y el conflicto fue parcialmente resuelto; el diálogo se desplazó sobre el análisis de la fuerza durante el lanzamiento de un proyectil y la entrevistadora discutió detalladamente la relación f=m.a y el problema delarelación entrefuerzaymovimiento. Finalmente retornando al análisisde los choques, el rebote delproyectil en p-4 se confirmó como efecto de la reacción, pero THA manifestó una duda sobrelavalidez delamisma explicación en- - elcasop-1aunqueelproblemaparecíaestarresueltoanteriormente. E.- jn0habías observado que la de la menor Desafortunadamentela nopercibió laduda dela era menor? estudiantevconsideróel~roblemawmoresueltodefinitivamente, NA.- No, la velocidad de la menor es mayor. olvidanditambién de catar explícitamente el caso de p-5. 294 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3)