Aprender a enseñar ciencias experimentales en la formación inicial del profesorado. Estudios de caso sobre la enseñanza de la energía

Vicente Mellado Jiménez Lorenzo J. Blanco Nieto Constantino Ruiz Macías Dpto. de Didáctica de las Ciencias Experimentales y de las Matemáticas. Facultad de Educación. Universidad de Extremadura.

ISBN: 84-86782-34-1 Deposito Legal: BA-474-1999

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INDICE A modo de prólogo Introducción. PARTE I: Las investigaciones sobre el profesorado de ciencias experimentales 1.1. Antecedentes 1.2. Concepciones del profesorado sobre la naturaleza de la ciencia. 1.3. Concepciones del profesorado sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias 1.4. Actitudes del profesorado al enseñar ciencias 1.5. El conocimiento del contenido del profesorado de ciencias 1.6. El conocimiento de didáctica de las ciencias PARTE II: Un marco para aprender a enseñar ciencias experimentales en la formación inicial del profesorado 2.1. Conocimientos profesionales del profesorado de ciencias experimentales 2.2. La formación inicial del profesorado en la enseñanza de las ciencias 2.3. Las prácticas de enseñanza 2.4. Un modelo para aprender a enseñar ciencias experimentales durante las prácticas de enseñanza en la formación inicial del profesorado de primaria

PARTE III: Metodología 3.1. La naturaleza de los datos 3.2. Los estudios de caso

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3.3. El video en la formación del profesorado de ciencias 3.4. Planteamiento del problema, selección de participantes y procedimientos de recogida, análisis de datos y de edición - Participantes - Procedimientos de recogida y análisis de datos - Elaboración del video PARTE IV: Estudios de caso sobre la enseñanza de la energía 4.1. La enseñanza de la energía 4.2. Resultados de la investigación - Concepciones, planificación y conducta docente - El comienzo de la secuencia de la enseñanza de la energía 4.3. Conclusiones e implicaciones sobre la enseñanza de la energía Reflexiones finales Referencias bibliográficas

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A modo de prólogo. El presente trabajo, con cuya presentación me honran sus autores, se ha realizado en el marco de los Proyectos de Innovación docente que convoca el I.C.E. de la Universidad de Extremadura dentro del Plan de Formación del Profesorado. Los Proyectos de Innovación pretenden la promoción de grupos de trabajo que persigan mejoras en los programas de trabajo docente, contenidos o metodologías en la universidad, a través de la verificación de hipótesis o la búsqueda de alternativas para la optimización de la enseñanza. El grupo de colegas que componen los doctores Blanco Nieto, Mellado Jiménez y Ruiz Macías conforman un grupo de trabajo de cierta tradición, con numerosos trabajos publicados en revistas españolas y extranjeras, dentro del ámbito de la enseñanza de las Ciencias y de las Matemáticas, particularmente en lo que afecta a la formación del profesorado de las mismas en sus niveles de Primaria y Secundaria. No supone, pues, este trabajo un hecho aislado, sino que es continuidad en una línea de trabajo en equipo, dentro del que podíamos denominar paradigma práctico colaborativo. El trabajo revisa el estado de la enseñanza de las Ciencias Experimentales y coloca al conocimiento práctico como marco conceptual del estudio que pretende revisar distintas intervenciones de profesores sobre aspectos que intentan resolver dificultades de aprendizaje en las Ciencias Experimentales. Dentro de dicho marco, estudia la metodología de cuatro casos concretos, lo que nos parece una aportación valiosa, porque el estudio de casos es, para nosotros, un instrumento metodológico para la deliberación profesional crítica de los profesores. Como sabemos, la metodología de los estudios de casos deriva de diferentes tradiciones cualitativas de investigación

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(psicología, ecología, etnografía, antropología cognitiva, etc.) y ocupa un espacio significativo en determinados ámbitos de la investigación cualitativa. Parte del principio que compartimos de que la observación sobre el terreno y la profundización en situaciones particulares posibilita obtener un conocimiento cualitativo de los hechos y problemas sobre los cuales la tradición positivista, por su preocupación generalizadora, ofrece un tipo de información menos significativa y relevante. A ello añaden el uso del vídeo como instrumento de análisis de los primeros minutos de las intervenciones analizadas. Una segunda parte prevista de este trabajo, a la que animo a los autores, permitirá poner a disposición de los interesados los vídeos que han servido de base al estudio y que pueden resultar de interés a los especialistas. Pero, además, el estudio de casos compromete a los investigadores, como es nuestro caso, de modo que éstos no puedan mantenerse al margen de los hechos de un modo aséptico o neutral. Además, al ser un método sencillo para planificar situaciones de progreso en relación con tareas y/o estrategias de enseñanza, permite una fácil interpretación de situaciones y posibilita su revisión desde parámetros fundamentados en experiencias prácticas, tal cual hacen nuestros colegas. Así el estudio es útil tanto de cara a los sujetos para quienes se diseminan las conclusiones como para los investigadores y los propios investigados. El material elaborado, además de servir de recursos para la mejora de las disciplinas que imparten: Intervención en dificultades de aprendizaje de Ciencias Experimentales y Matemáticas, será, sin duda, útil para los estudiosos de la enseñanza de las ciencias y, muy particularmente, para los que se dedican a la formación del profesorado en este ámbito. El trabajo confirma importantes proposiciones sobre la

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enseñanza de las ciencias, para cuyos profesores el conocimiento del contenido de las mismas está inseparablemente unido con el proceso de enseñarlas. De ahí que aprender a enseñar ciencias experimentales suponga algo más que dominar ciertos conocimientos académicos convencionales sobre la didáctica de las ciencias, como nuestros colegas concluyen. Será, por tanto, en contextos escolares concretos donde se plasme la componente dinámica de la formación; contextos y prácticas docentes, para cuya capacidad de análisis y reflexión hemos de preparar con el mayor esmero a nuestros estudiantes de profesores. Sirvan estas modestas reflexiones para agradecer a sus autores el trabajo comprometido, así como de estímulo a otros grupos de profesores acerca de la posibilidad del intercambio cooperativo de reflexiones, experiencias e información. Todas ellas amplían el horizonte profesional y pueden generar nuevas capacidades para actuar sobre los hechos educativos, aprendiendo sobre ellos y cambiándolos en el curso del propio aprendizaje. Florentino Blázquez Entonado Director del ICE de la Universidad de Extremadura

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Introducción. En el curso 1995-96 comienza a impartirse en la Facultad de Educación de Badajoz la Licenciatura de Psicopedagogía. Esta licenciatura contempla en el Plan de Estudios la asignatura “Intervención en dificultades de aprendizaje en Ciencias Experimentales”, adscrita al Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales y de las Matemáticas. El Plan de Estudios establece que esta asignatura tratará sobre las dificultades en el aprendizaje de las Ciencias Experimentales, así como de las estrategias de diagnóstico e intervención en dichas dificultades. El comienzo de esta nueva licenciatura, implica en el Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales y de las Matemáticas la asunción de una nueva responsabilidad tanto en el plano docente como investigador. En cuanto a la docencia supone una oportunidad de preparar nuevos programas, con nuevos enfoques y con una metodología innovadora. El licenciado en Psicopedagogía tiene que realizar en los centros, además de las funciones generales de orientación, otras específicas en relación al aprendizaje de las Ciencias Experimentales: contribuir al desarrollo de capacidades para el aprendizaje, colaborar con el profesor especialista para anticiparse a la aparición de problemas de aprendizaje, contribuir a la adaptación curricular, realizar evaluación de los aprendizaje y colaborar con los profesores especialistas en el diseño de actividades de intervención. En la asignatura de Intervención en dificultades de aprendizaje de Ciencias Experimentales se pretende no sólo impartir los contenidos mínimos que permiten los créditos asignados, sino adoptar una metodología que posibilite a los estudiantes el conocimiento de situaciones reales de aprendizaje generadas en las propias aulas escolares.

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Por otra parte, en el Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales y de las Matemáticas venimos trabajando desde hace años en el estudio de las concepciones y prácticas de aula del profesorado de Ciencias y Experimentales y Matemáticas, y en el desarrollo del conocimiento didáctico del contenido del profesorado en estas materias. Resultados que hemos aplicado en la propia formación inicial del profesorado de Primaria. El sentido del presente proyecto, aprobado por el ICE de la Universidad de Extremadura, fue recopilar algunos trabajos ya realizados en el Departamento sobre la formación del profesorado de ciencias experimentales, analizar grabaciones de video sobre las situaciones de enseñanza/aprendizaje en los niveles de escolaridad obligatoria en las Ciencias Experimentales, elaborar material curricular como "estudios de caso" con las grabaciones anteriores, y, finalmente, utilizar el material didáctico elaborado para la docencia en la asignatura de Intervención en Dificultades de Aprendizaje en Ciencias Experimentales de Psicopedagogía, así como en las de Didáctica de las Ciencias Experimentales en la formación inicial de Maestros. Los sujetos de nuestro estudio son los profesores, ya que aunque en la enseñanza intervienen una gran cantidad de factores interrelacionados, y la mejora de la misma hay que considerarla desde una perspectiva global, es indudable que el profesor sigue siendo un elemento decisivo en el aprendizaje de los alumnos. Asumimos, por ello, que el profesor es el factor clave que determina el éxito o el fracaso de la puesta en práctica de cualquier innovación curricular (Mitchener y Anderson, 1989), que las reformas de las escuelas y del currículo de ciencias tienen que estar en consonancia con lo que se realice en los programas de formación del profesorado de ciencias (Shymansky y Kyle, 1992), y que cualquier reforma educativa estará condenada al

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fracaso si no cuenta con un profesorado adecuadamente preparado y dispuesto a llevarla a cabo. Hace ya 25 años que Busquet (1974) formuló la metáfora del nadador para ilustrar el problema de la relación teoría-práctica en la formación del profesorado. "Imagínese una escuela de natación que se dedicara un año a enseñar anatomía y fisiología de la natación, psicología del nadador, química del agua y formación de los océanos, costes unitarios de las piscinas por usuarios, sociología de la natación, antropología de la natación y, desde luego, la historia mundial de la natación, desde los egipcios hasta nuestros días. Todo esto, evidentemente, a base de cursos magistrales, libros y pizarras, pero sin agua. En una segunda etapa se llevaría a los alumnos-nadadores a observar durante varios meses a nadadores experimentados; y después de esta sólida preparación, se les lanzaría al mar, en aguas bien profundas, en un día de temporal de enero" (Busquet, 1974, p. 50).

En la metáfora de Busquet parece que en la escuela de natación haría falta una piscina poco profunda, en la que los futuros nadadores se iniciasen en la práctica de la natación sin peligro de ahogarse. Quizá la piscina era lo que intentaba poner en práctica el paradigma de racionalidad técnica, por esa época todavía la principal referencia en investigación educativa, que buscaba como conseguir una enseñanza eficaz desarrollando en el profesorado las destrezas esperadas a través de métodos como la enseñanza programada, la microenseñanza, las técnicas de modificación de conducta, etc. En este paradigma, con bases positivistas y conductistas, el profesor era un técnico que aplicaba conocimientos adquiridos en la teoría, y sus metodologías de investigación asociadas eran fundamentalmente de tipo cuantitativo.

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En la década de los ochenta se produce un cambio en la investigación sobre el profesorado desde los paradigmas de racionalidad técnica, a paradigmas como el del “pensamiento del profesor” (Marcelo, 1987) que conciben al profesor como un sujeto reflexivo, que tiene concepciones, emite juicios, toma decisiones y genera rutinas y conocimiento práctico propias de su desarrollo profesional, y en los que predominan los métodos cualitativos de investigación. Otra importante línea de investigación, iniciada a partir de los estudios de Shulman (1986) considera que los profesores desarrollan un Conocimiento Didáctico del Contenido (CDC) específico para cada materia, que es elaborado por los profesores de forma personal en la práctica de la enseñanza, constituye un cuerpo de conocimientos que distingue a la enseñanza como profesión, y es una forma de razonamiento y acción pedagógica por medio de la cual los profesores transforman la materia en representaciones comprensibles a los estudiantes. En didáctica de las ciencias experimentales se produce una consolidación del constructivismo como marco teórico mayoritario, que impregna la investigación del profesorado de ciencias, y comienzan a ponerse en práctica programas de formación de profesores de ciencias con un fundamento constructivista. Desde una perspectiva constructivista (Gil, 1993a; Hewson y Hewson, 1989) se considera que los profesores de ciencias tienen concepciones sobre los conceptos científicos, sobre la naturaleza de la ciencia, y sobre la forma de aprenderla y enseñarla, fruto de sus años de escolaridad, que están profundamente arraigadas. Estos programas de formación parten del análisis de las propias concepciones, roles, conocimientos, actitudes y conducta en el aula de los profesores, para a partir de ellos construir nuevo conocimiento profesional. Destacamos la confluencia que se produce entre la didáctica

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general y la didáctica de las ciencias al resaltar la importancia del profesorado y de la materia a enseñar, lo que ocasiona desde el final de los años ochenta un desplazamiento de las investigaciones, inicialmente centradas fundamentalmente en problemas de aprendizaje, hacia el profesorado y la enseñanza. Para avanzar en la mejora de la enseñanza y aprendizaje de las ciencias es necesario investigar al profesorado y conocer sus concepciones, sus problemas y motivaciones, sus actitudes, sus conocimientos, su conducta docente, su formación y su desarrollo profesional. Las investigaciones sobre el profesorado de ciencias han aumentado considerablemente en los últimos años, y sus resultados tienen enorme importancia en el diseño y desarrollo de la formación del profesorado. En la primera parte del libro revisamos las investigaciones sobre el profesorado de ciencias experimentales en los siguientes aspectos: antecedentes, concepciones sobre la naturaleza de la ciencia, concepciones sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias, conocimientos científicos, conocimientos sobre didáctica de las ciencias, y actitudes. En la segunda parte, basándonos en los paradigmas actuales y en los resultados de las investigaciones anteriores, formulamos un marco de formación del profesorado, que desarrolle los conocimientos profesionales necesarios para el profesorado de ciencias. En esta parte describimos un programa de formación inicial en el que los profesores aprendan a enseñar ciencias de acuerdo con el marco propuesto. En la tercera parte analizamos los métodos de investigación cualitativos, centrándonos especialmente en los estudios de caso y en la ayuda que para estos estudios suponen las nuevas tecnologías de análisis y tratamiento de datos integrando el ordenador, el video y las nuevas tecnologías audiovisuales. En esta parte planteamos el problema de investigación con cuatro

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profesores con distinta formación inicial. En la cuarta parte aplicamos el marco teórico anterior y analizamos las grabaciones de clase de cuatro profesores en formación sobre el comienzo de la secuencia de la enseñanza de la energía. Finalmente con el material analizado editamos un video que sirva de material de enseñanza en la formación del profesorado en ciencias experimentales.

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PARTE I: LAS INVESTIGACIONES SOBRE EL PROFESORADO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

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En trabajos anteriores (Mellado, 1996; 1998b y d; Mellado, Ruiz y Blanco, 1997) hemos revisado las investigaciones sobre el profesorado de ciencias experimentales. A continuación señalamos los resultados más relevantes. 1.1. Antecedentes. Cando los futuros profesores comienzan su etapa de formación universitaria tienen ideas, concepciones y actitudes sobre la ciencia y sobre la forma de aprenderla y enseñarla, fruto de los muchos años que han pasado como escolares, asumiendo o rechazando los roles de los profesores de ciencias que han tenido en su etapa escolar (Abell, Bryan y Anderson, 1998). Los antecedentes escolares de los profesores y sus experiencias como alumnos al aprender ciencias influyen en los profesores de primaria en formación inicial y principiantes (Gustafson y Rowell, 1995) y con experiencia (Wallace y Louden, 1992), así como en los profesores de ciencias de secundaria en formación inicial (Gunstone et al., 1993) y con experiencia (Pavón, 1996). Esto tiene mucha importancia para su futuro profesional, porque muchos profesores enseñan con métodos didácticos muy similares a los que ellos mismos preferían en sus profesores cuando eran alumnos (Huibregtse et al., 1994), o simplemente enseñan de la misma forma en que fueron enseñados (Tobin et al., 1994). Además, algunas creencias e imágenes pedagógicas personales de los profesores son muy estables (figura 1) y sufren muy pocos cambios durante la formación inicial del profesorado (Marcelo, 1995), formación que a menudo incluso refuerza las creencias y roles de los profesores de ciencias. En otros aspectos, en cambio, los profesores en formación entran en la Universidad con muchas dudas y ambigüedades, y aunque tienen ideas que permanecen durante la formación inicial, también tienen

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percepciones y actitudes que pueden cambiar a través de un adecuado programa de formación (Tamir, 1991). Los resultados de numerosas investigaciones señalan que las concepciones de los profesores se van formando paulatinamente desde su etapa escolar, y son más estables cuanto más tiempo llevan formando parte del sistema de creencias de cada persona, por lo que los antecedentes escolares de los profesores en formación son una variable que hay que tener en cuenta en el análisis de sus concepciones y conducta en el aula al enseñar ciencias, así como en el diseño de los programas de formación inicial y permanente. Además si no se analizan adecuadamente los orígenes de las creencias, es muy posible que éstas se perpetúen a pesar de las contradicciones causadas por la razón, el paso del tiempo, la escolaridad y las experiencias (Pajares, 1992). Además, muchas de las concepciones de los profesores en formación son implícitas, por lo que durante sus cursos universitarios tienen que reflexionar sobre ellas y hacerlas explícitas; aunque como veremos a continuación la reflexión sobre sus concepciones no garantiza de forma automática su transferencia a la práctica del aula. ANTECEDENTES DEL PROFESORADO EN FORMACIÓN * Han tenido un largo periodo de escolaridad. * Les influyen los roles de sus profesores. * Prefieren los métodos que les gustaban como alumnos. * Enseñan de la misma forma en que fueron enseñados. * Tienen creencias e imágenes pedagógicas: - formadas a lo largo de su etapa escolar - muy estables y resistentes al cambio - implícitas * Tienen una organización fragmentada del contenido científico.

Figura 1. Antecedentes del profesorado en formación

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1.2. Concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia. Lederman (1992) señala que desde la década de los 50 existen investigaciones que abordan desde una perspectiva proceso-producto las concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia. Estas primeras investigaciones asumen que las concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia afectan a las concepciones de los estudiantes sobre la naturaleza de la ciencia e influyen en la conducta de los profesores en el aula y en el ambiente de clase. Una conclusión general de estos primeros trabajos es que la mayoría de los profesores analizados de primaria y secundaria no poseen puntos de vista adecuados sobre la naturaleza de la ciencia, así como que los antecedentes académicos de los profesores no están significativa-mente relacionados con sus concepciones sobre la naturaleza de la ciencia. Brickhouse (1990) considera tres aspectos de la epistemología de la ciencia que pueden ser cruciales para los profesores de ciencias: la naturaleza de la construcción social de las teorías científicas, las relaciones entre la observación y la teoría, y la naturaleza del progreso científico. En los últimos años el estudio de las concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia es un tema prioritario en la investigación didáctica. Numerosas investigaciones encuadran a la mayoría de los profesores en alguna de las formas del positivismo, no encontrándose diferencias significativas en este aspecto entre los profesores expertos y los principiantes. Sin embargo otros resultados nos hacen pensar que la situación no es tan simple y que aunque

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los profesores tienen rasgos empiristas, no pueden encuadrarse en un inductivismo ingenuo, sino que un alto porcentaje posee un punto de vista ecléctico sobre la naturaleza de la ciencia y sus concepciones no pueden considerarse consistentemente asociadas con una orientación filosófica particular (figura 2). Una causa puede ser que la filosofía de la ciencia es apenas tratada en los programas de formación del profesorado de ciencias, por lo que debería abordarse ayudando a los profesores en formación a reflexionar sobre sus propias concepciones epistemológicas (Jiménez, 1995; Mellado y Carracedo, 1993). CONCEPCIONES DEL PROFESORADO SOBRE LA NATURALEZA DE LA CIENCIA * Falta de reflexión sobre estos temas. * Rasgos de positivismo. * Tópicos sobre el método científico. * Concepción generalmente ecléctica * Escasa relación entre sus concepciones y su conducta docente al enseñar ciencias.

Figura 2. Concepciones del profesorado sobre la naturaleza de la ciencia.

En cuanto a la influencia de las concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia en su docencia en el aula, existen investigaciones que encuentran correlación entre las concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia y su conducta en el aula al enseñar ciencias. Hashweh (1996) estudió a profesores de ciencias de primaria y segundaria y señala que sus creencias epistemológicas se mantienen estables y tienen una fuerte correlación con sus estrategias de enseñanza: los profesores constructivistas identifican mejor las ideas alternativas de los estudiantes y

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usan estrategias de enseñanza variadas y consideradas potencialmente más efectivas que los profesores empiristas. Sin embargo otras investigaciones no encuentran una influencia directa entre las concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia y su conducta docente en el aula. Los profesores justifican las contradicciones por la presión de las situaciones de clase y del curriculum impuesto. En un trabajo con profesores de primaria y secundaria al final de su etapa de formación universitaria realizado con una combinación de cuestionarios y entrevistas (Mellado, 1996 y 1997), hemos detectado que los profesores no tienen concepciones bien definidas sobre la naturaleza de la ciencia, porque no han reflexionado antes sobre estos aspectos, sino sólo orientaciones dominantes (uno de ellos positivista, otro relativista y dos de ellos con concepciones mixtas), pero conservando fuertes contradicciones en todo lo referente a la metodología científica. Al analizar su conducta en el aula no se encuentra relación directa entre las concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia y su conducta docente: la profesora con una concepción más positivista sobre la ciencia era la más constructivista en el aula, en cambio el profesor con una concepción relativista de la ciencia seguía en el aula una estrategia instruccional tradicional transmisiva en la que los alumnos eran meros receptores pasivos de conocimiento externo. Estos resultados unidos a otros realizados por Lederman (1992) cuestionan la relación entre concepciones de los profesores sobre la naturaleza de la ciencia y la conducta docente en el aula e indican que lo que más influye en las creencias de los estudiantes sobre la naturaleza de la ciencia son las actividades, conductas y decisiones instruccionales llevadas a cabo en el aula dentro del contexto de la lección.

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1.3. Concepciones de los profesores sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias. Algunas investigaciones asignan a los profesores concepciones tradicionales transmisivas sobre la enseñanza, en las que el alumno actúa como receptor de conocimiento externo. Estos profesores tienen también una visión espontaneista en la que consideran a las actividades y experiencias prácticas como las mejores para la enseñanza y aprendizaje de las ciencias. Para Hashwet (1996) es similar el número de profesores de ciencias de primaria y secundaria analizados que tienen una concepción constructivista del aprendizaje, que los que la tienen empirista; además encuentra una fuerte correlación entre las concepciones sobre el aprendizaje y sus concepciones sobre las estrategias de enseñanza. En los trabajos de Horak (1980) se identifican tres tipos de profesores de primaria: el primero centrado en el alumno con actividades individuales y métodos indirectos; el segundo centrado en la transmisión, con fuerte énfasis en el orden y en la disciplina; y el tercero basado en la flexibilidad, en las actividades de gran grupo y en la variedad de técnicas y materiales de clase. Sin embargo aunque algunos profesores muestren un acuerdo aparente con la orientación constructivista, el valor epistemológico que dan a las ideas de los alumnos puede ser muy diferente: desde simples errores que el profesor tiene que cambiar a través de la explicación o del libro de texto, hasta auténticas teorías alternativas con valor didáctico y epistemológico (López, 1994). En todo caso, coincidimos con Fernández y Elortegui (1996) en que el establecimiento de modelos o tipologías docentes

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pueden mostrar tendencias, pero en un profesor lo habitual no es encontrar versiones puras sino una mezcla de rasgos característicos de varias tipologías. Para algunos autores existe una relación parcial entre las concepciones epistemológicas de los profesores y sus concepciones curriculares. Por ejemplo para Koulaidis y Ogborn (1995) los profesores que consideran reales las teorías científicas prefieren la enseñanza por asignaturas separadas en vez de por ciencia integrada, así como los procesos separados de los productos. Desde el paradigma del pensamiento del profesor se considera que las creencias educativas de los profesores y su conducta en clase se influyen mutuamente. ¿Qué resultados obtienen las investigaciones sobre la posible relación entre las concepciones de los profesores sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias y su conducta docente en el aula? En algunos estudios de caso de profesores, como el realizado por Appleton y Asoko (1996) con un profesor experto, se encuentra coherencia entre su concepción constructivista sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias y su planificación y práctica docente. Sin embargo la consideración de la complejidad del aula, lleva a algunos investigadores a matizar la influencia de las concepciones de los profesores en su conducta docente en el aula, y a resaltar la importancia del conocimiento práctico. Los profesores expertos tienen un conocimiento práctico sobre las situaciones de clase que les permite actuar y tomar decisiones en la complejidad del aula. El conocimiento práctico no es simple, sino complejo y polifacético, y se desarrolla de forma lenta y gradual a través de la experiencia y de un considerable esfuerzo (Duffe y Aikenhead, 1992). En otros trabajos sólo se produce una relación parcial, con

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frecuentes contradicciones, entre las concepciones educativas y la conducta docente en el aula, especialmente en los profesores en formación (Mellado, 1998c), aunque también existen contradicciones en profesores con experiencia, como el caso del maestro experto estudiado por Louden y Wallace (1994) cuyos principios constructivistas se contradicen con una enseñanza de las ciencias centrada en el profesor. Incluso profesores expertos con fuertes compromisos filosóficos con el constructivismo y el cambio conceptual (Abell y Roth, 1995) reconocen contradicciones entre sus creencias sobre el aprendizaje y la enseñanza de las ciencias y sus conductas docentes en el aula (figura 3). CONCEPCIONES DEL PROFESORADO SOBRE LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS * ¿Profesores transmisivos, espontaneistas o constructivistas? - muestran tendencias y no modelos puros - nan un significado ambiguo a los modelos. * Existe un relación parcial entre sus concepciones y su conducta docente al enseñar ciencias, con fuertes contradicciones. * Se resalta la importancia del conocimiento práctico. * Existe mayor consistencia entre sus concepciones en el profesorado con experiencia que en los principiantes. * Los profesores en formación suelen tener una conducta docente más tradicional que sus concepciones previas. * Los profesores con experiencia suelen tener una conducta docente más innovadora que sus concepciones previas.

Figura 3. Concepciones del profesorado sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias

Las investigaciones anteriores nos indican que las creencias y la práctica del aula son más consistentes en los profesores con experiencia que en los principiantes y en los estudiantes para profesores; en estos últimos pueden darse notables

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contradicciones entre las teorías expuestas y las implícitas y suelen tener una conducta docente más tradicional que la manifestada en sus concepciones previas. Una línea de investigación importante para el cambio del profesorado está relacionada con los roles y metáforas que adoptan los profesores de ciencias. En ocasiones las concepciones personales de los profesores son tácitas y difíciles de articular, y las metáforas utilizadas en el lenguaje se han mostrado como una poderosa herramienta para articular el pensamiento de los profesores. Tobin et al., (1994) realizan una extensa revisión sobre este tema. Numerosas investigaciones señalan que los profesores de ciencias de secundaria conceptualizan sus creencias y roles en términos de metáforas, las cuales tienen un considerable efecto sobre la práctica que llevan a cabo en el aula. Las metáforas de los profesores de secundaria también están relacionadas con sus actitudes hacia la enseñanza y aprendizaje de las ciencias. Además los profesores de ciencias realizan cambios en sus prácticas pedagógicas si simultáneamente adoptan o construyen nuevas metáforas compatibles con tales cambios teniendo en cuenta el contexto social en la que se lleva a cabo y los apoyos que el profesor recibe (Tobin y Tippins, 1996).

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1.4. Actitudes del profesorado al enseñar ciencias También los aspectos afectivos y actitudinales tienen importancia en el conocimiento práctico de los profesores al enseñar ciencias, influyendo las expectativas sobre los alumnos y el conocimiento de la materia a enseñar (figura 4). LAS ACTITUDES DEL PROFESORADO AL ENSEÑAR CIENCIAS * Autoconfianza en su propia eficacia como profesores. * Importancia de las expectativas sobre el alumnado. * Inseguridad en las asignaturas de ciencias. * Importancia del clima social del aula.

Figura 4. Las actitudes del profesorado al enseñar ciencias

Algunos profesores de primaria se sienten poco cualificados para enseñar ciencias y tanto los que tienen experiencia como los que se encuentran en formación inicial consideran insuficientes sus conocimientos científicos, creen que las asignaturas de ciencias tienen dificultades para ser enseñadas y con ellas se sienten inseguros y con poca confianza, lo que puede fomentar actitudes negativas hacia la enseñanza de las ciencias. Además la ansiedad que provoca en los profesores de primaria en formación enseñar ciencias les repercute en su autoeficacia en la enseñanza de las ciencias (Czerniak y Scriver, 1994). Los estudios basados en las teorías socio cognitivas de Bandura (1977) sobre las creencias de los profesores de ciencias en su propia eficacia como enseñantes, así como los que se han llevado a cabo sobre las expectativas de los profesores en los resultados del aprendizaje de los estudiantes

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han mostrado la relación de ambos constructos con la conducta docente del profesor en el aula. Además la autoconfianza en la propia eficacia como enseñantes depende de la materia a enseñar. Los profesores dedican más tiempo y más interés a las áreas en los que se creen más eficaces, lo que repercute en su enseñanza y en el aprendizaje de los alumnos (Huinker y Madison, 1997). La confianza de los profesores principiantes en la enseñanza de las ciencias también está relacionada con la percepción que tienen de los estudiantes; cuando los profesores aumentan la confianza en los resultados de sus estudiantes, se produce un aumento de la confianza en sí mismos. Otras investigaciones nos indican que los alumnos parecen percibir a los buenos profesores de ciencias según el clima social que generan en el aula (Tobin y Fraser, 1990), relacionándolos con aspectos afectivos más que con los cognitivos. En la misma línea, Yager y Penick (1986) señalan que la actitud de los estudiantes hacia la ciencia y hacia la clase de ciencias es más negativa al aumentar su edad y escolarización; los profesores de primaria, a pesar de tener menos conocimientos científicos que los profesores de secundaria, generan actitudes más positivas entre los estudiantes. Los propios profesores perciben que el clima de clase es más favorable en las escuelas de primaria que de secundaria (Fraser, 1994).

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1.5. El conocimiento del contenido de los profesores de ciencias. El conocimiento de la materia a enseñar es esencial para el profesorado de ciencias (Figura 5). En primer lugar porque las estrategias didácticas de los profesores son muy diferentes según la materia que enseñen y sus actividades y prácticas pedagógicas no son fijas, sino que dependen sobre todo de la asignatura, ya que cada materia tiene unas tradiciones sobre la mejor manera de enseñarlas y aprenderlas (Stodolsky, 1991), y la asignatura no sólo influye en el profesor, sino también en el comportamiento de los estudiantes. EL CONOCIMIENTO DEL CONTENIDO EN EL PROFESORADO DE CIENCIAS * Las estrategias didácticas dependen de la asignatura. * El contenido se organiza en los profesores de forma diferente que en los científicos. - Por el aprendizaje de los alumnos. - Por el proceso de enseñanza. - Conceptos mas jerarquizados y menos interrelacionados. - Integrado con conocimiento didáctico. * La falta de conocimientos de ciencias puede generar: - Una enseñanza menos eficaz. - Dificultad para realizar cambios didácticos. - Dedicar menos tiempo a los temas. - Inseguridad en la enseñanza de las ciencias. - Refuerzo de las ideas alternativas de los estudiantes. - Mayor dependencia del libro de texto. - Mayor dependencia de la memorización y transmisión de la información. - Preguntas de menor nivel cognitivo. * Algunos profesores tienen ideas alternativas sobre determinados conceptos científicos.

Figura 5. Importancia del conocimiento sobre el contenido de ciencias

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En segundo lugar, porque los profesores que enseñen ciencias tienen que tener ellos mismos un sólido conocimiento de las materias de ciencias. Las investigaciones realizadas nos indican que el bajo conocimiento científico del profesorado es una barrera para una eficaz enseñanza de las ciencias. Cuando los profesores tienen bajos conocimientos de ciencias, tienen dificultades para realizar cambios didácticos (Grimellini y Pecori, 1988); evitan enseñar los temas que no dominan (Smith y Neale, 1991); tienen inseguridad y falta de confianza en la enseñanza de las ciencias (Appleton, 1995); refuerzan los errores conceptuales de los estudiantes (Tobin et al., 1994), tienen mayor dependencia del libro de texto, tanto en la instrucción como en la evaluación y dependen más de la memorización de la información. Un tercer grupo de investigaciones tratan de las ideas alternativas de los propios profesores sobre los temas de ciencias. El constructivismo comenzó estudiando las ideas espontáneas de los estudiantes sobre conceptos científicos. Ideas que están profundamente arraigadas y que a menudo no coinciden con las teorías científicas. Pero tener ideas alternativas sobre conceptos científicos se ha demostrado que no es exclusivo de los estudiantes; también los profesores tienen ideas alternativas sobre conceptos científicos, en ocasiones coincidentes con las de los alumnos, lo que demuestra la persistencia de las mismas. Estas ideas científicas alternativas forman auténticos sistemas de creencias que filtran la información recibida y persisten y sobreviven, a pesar de las contradicciones con el conocimiento científico, coexistiendo con él en dominios específicos. Aunque no siempre desde un marco constructivista, se han realizado investigaciones que detectan ideas alternativas en temas de

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ciencias en el profesorado, tanto en formación como con experiencia. Un cuarto aspecto es que el propio conocimiento científico de los profesores de ciencias se organiza de forma diferente que el de los científicos. Los profesores son mediadores entre dos subculturas diferentes, la de los científicos y la de los estudiantes y tienen que decidir qué aspectos de la ciencia son accesibles para ellos. La estructura inicial del conocimiento del contenido científico de los profesores se va formando en sus experiencias de aprendizaje, pero se modifica al enseñarlo (Gess-Newsome y Lederman, 1995). La visión de cómo los estudiantes aprenden ciencias influye en la propia concepción científica de los profesores (Pomeroy, 1993) y hace que el conocimiento científico de los profesores de ciencias sea más jerarquizado y menos interrelacionado que el de los científicos (Hauslein et al., 1992). Los profesores de ciencias a lo largo de su experiencia profesional integran el conocimiento de la materia y el conocimiento pedagógico en el conocimiento didáctico del contenido (Gess-Newsome y Lederman, 1993), lo que parece indicar que para los profesores de ciencias el conocimiento del contenido está inseparablemente unido con el proceso de enseñarlo. Sin embargo la transferencia de la estructura del contenido a la práctica del aula no es un proceso automático, incluso para los profesores de ciencias con experiencia, e influyen factores como las intenciones del profesor, el conocimiento del contenido y el pedagógico, los estudiantes, la autonomía del profesor y el tiempo. Estos aspectos tienen gran importancia para la formación del profesorado de secundaria ya que todavía en muchos sitios los conocimientos de ciencias que recibe un profesor de secundaria no difieren de los licenciados que van a dedicarse a la industria o a la investigación básica. Además los profesores de ciencias de secundaria reciben los conocimientos científicos de una forma fragmentada y poco integrada, lo que influirá en la forma en que posteriormente enseñarán ciencias a sus alumnos (Lederman et al., 1994).

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1.6. Los profesores expertos y noveles. Una línea de investigación que nos aporta notables resultados para conocer los conocimientos profesionales del profesor de ciencias es la comparación entre profesores expertos y profesores noveles o en formación (figura 6). La dirección de la clase y el proceso instruccional están estrechamente relacionados y es una de las características que distingue a los profesores expertos. Estos profesores dirigen activamente la conducta de los estudiantes y mantienen el control de toda la clase. En estas clases los estudiantes saben trabajar individualmente o en grupos y los profesores no están sometidos a la presión de mantener el orden, sino que dedican su tiempo a dirigir el aprendizaje de los alumnos (Tobin et al., 1994). PROFESORES EXPERTOS

PROFESORES NOVELES * Tienen problemas de control y disciplina. * Pasan del descontrol al autoritarismo. * Piensan en términos globales sobre la clase y están más preocupados por ellos mismos que por el aprendizaje de los estudiantes. * Tienen mayor preocupación por completar todo el contenido, que por el aprendizaje.. * Dan explicaciones largas con pocas pausas * Tienen un ritmo de clase demasiado rápido. * Incluyen pocos ejemplos y analogías. * Estructuran el contenido de forma poco significativa para el aprendizaje. * Realizan preguntas generales de bajo nivel cognitivo.

* Mantienen el control de la clase por la actividad de los alumnos. * Mantienen un clima constructivo. * Dirigen el aprendizaje individualizado - Diagnostican las dificultades. individuales de aprendizaje. - Dirigen la actividad de cada alumno. * Realizan explicaciones sencillas con pequeñas pausas. * Anticipan contenidos y hacen resúmenes. * Incluyen más ejemplos y analogías. * Estructuran el contenido de forma significativa para el aprendizaje. * Motivan y hacen preguntas de alto nivel cognitivo.

Figura 6. Comparación de profesores expertos y noveles al enseñar ciencias.

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Los profesores principiantes al enseñar ciencias piensan generalmente en términos globales sobre el grupo de clase, mientras que los expertos piensan diferenciadamente sobre los individuos, por lo que pueden diagnosticar mejor las dificultades de aprendizaje de los niños. Los expertos prefieren explicaciones sencillas con pequeñas pausas que ayuden a los estudiantes a centrarse en los conceptos importantes, y tienen más ejemplos, analogías y alternativas para representar los conceptos; también destacan en la anticipación de contenidos y en los resúmenes que utilizan (Clermont et al., 1994). Un aspecto a destacar es que los profesores considerados excelentes mantienen en la clase de ciencias un clima constructivo en el que los estudiantes están motivados para el aprendizaje. Las explicaciones utilizadas por los profesores en las clases de ciencias, así como las distintas formas de representar el contenido también ha sido objeto de investigación. El lenguaje utilizado por el profesor es una poderosa herramienta de comunicación que puede influir en los estudiantes. Las preguntas que realiza el profesor en clase están relacionadas con la calidad de la enseñanza y a través de ellas puede provocar intervenciones de alto nivel cognitivo en los estudiantes (Watt, 1996). Algunos estudios se centran específica-mente en el uso de analogías por los profesores al enseñar ciencias (Ogborn y Martins, 1996) ya que consideran que las analogías son una estrategia útil para el aprendizaje y para el cambio conceptual de los estudiantes. Kruger et al. (1992) defienden que las analogías no sólo son útiles al profesor para enseñar ciencias, sino también al profesor en formación para aprender a enseñar y para desarrollar el conocimiento didáctico del contenido.

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PARTE II: UN MARCO PARA APRENDER A ENSEÑAR CIENCIAS EXPERIMENTALES EN LA FORMACIÓN INICIAL DEL PROFESORADO

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2.1. Conocimientos profesionales del profesorado de ciencias experimentales. El conocimiento profesional del profesor de ciencias es complejo, en parte implícito, integra saberes epistemológicamente muy diferentes (Porlán et al., 1997), y cada profesor va evolucionando en un continuo desde la etapa escolar hasta el desarrollo profesional. Durante su etapa de formación inicial el profesor de ciencias tiene que aprender una serie de conocimientos profesionales académico-proposicionales que incluyen, entre otros, los del contenido de ciencias, los psicopedagógicos generales y los de didáctica de las ciencias (Blanco, Mellado y Ruiz, 1995; Mellado, 1996 y 1998a). Esta parte constituye un cuerpo de conocimientos, general para todos los estudiantes para profesores y el Centro de Formación debe potenciar metodologías estimulantes y ejemplares para adquirir los conocimientos académicos. Sin embargo la componente académica puede ser independiente del estudiante concreto para profesor en su faceta de futuro profesor, y del contexto específico del aula donde se vaya a desarrollar su actividad docente. La componente académica es una condición necesaria, pero no suficiente para que el profesor aprenda a enseñar, ya que el conocimiento teórico, proposicional o estático del profesor puede no afectar a su conocimiento práctico que es el que guía su conducta docente en el aula. Además, como hemos señalado anteriormente, los profesores en formación comienzan sus estudios universitarios con unos conocimientos, concepciones, actitudes, roles sobre la ciencia y su enseñanza y aprendizaje sobre los que es necesario reflexionar durante su etapa de formación inicial. Esta reflexión es una condición necesaria pero todavía

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insuficiente en el proceso de aprender a enseñar ciencias ya que la conducta docente del profesor puede no corresponderse con sus concepciones previas. En nuestra opinión, existe una componente profesional de los profesores que denominamos dinámica (figura 7), y que tiene un estatus diferente que la componente académica o estática, tanto del conocimiento del contenido, como del conocimiento psicopedagógico general o del propio conocimiento académico proposicional de didáctica de las ciencias. ANTECEDENTES

FORMACION INICIAL

DESARROLLO PROFESIONAL

Conocimiento de sí mismo (Creencias, actitudes, roles, etc.) Valores

Creencias

Componente académica

Actitudes

Incluye conocimientos de:

Roles

Conocimientos

Componente dinámica Desarrollada a partir de: - Componente académica - Conocimiento de sí mismo - Reflexión personal - Prácticas de enseñanza

- Ciencias - Psicopedagógico general - Didáctica de las ciencias - Otras materias

Desarrollo profesional del C.D.C.

Figura 7. Componentes del conocimiento profesional del profesor de ciencias

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La componente dinámica se genera y evoluciona a partir de los propios conocimientos, creencias y actitudes, pero requiere de la implicación y reflexión personal sobre el proceso de enseñanza y de la práctica de la enseñanza de la materia específica en contextos escolares concretos. Este proceso permite al profesor reconsiderar su conocimiento estático y sus concepciones, modificándolos o reafirmándolos. La relación entre el conocimiento proposicional y el conocimiento práctico, componentes académica y dinámica , no está exenta de tensiones y dificultades, sin embargo un factor decisivo en la calidad de los programas de formación del profesorado es el grado de integración entre ambas componentes (Mumby y Russell, 1998). También Shulman (1986) considera que los profesores desarrollan un conocimiento específico sobre la forma de enseñar su materia, que denomina el Conocimiento Didáctico del Contenido (CDC) que es elaborado por los profesores de forma personal en la práctica de la enseñanza, constituye un cuerpo de conocimientos que distingue a la enseñanza como profesión, y es una forma de razonamiento y acción pedagógica por medio de la cual los profesores transforman la materia en representaciones comprensibles a los estudiantes. Es importante considerar que en el proceso de aprender a enseñar el profesor tiene un desarrollo personal y social junto al desarrollo profesional (Bell y Gilbert, 1994), y sólo en la medida en que se contemplen los tres aspecto se conseguirá una formación equilibrada, sólida y duradera. Tobin et al. (1994), desde el constructivismo social, también destacan la necesidad de la interacción social con los compañeros y con los demás profesores en el proceso de aprender a enseñar. En nuestro contexto, Martínez y Sauleda (1997 a y b) están llevando a cabo investigaciones que refuerzan el aprendizaje colaborativo y la componente social en la construcción del conocimiento profesional de los profesores. La componente dinámica es la más específicamente profesional y la que distingue a los profesores de ciencias expertos de los principiantes. A lo largo de sus años de enseñanza, el profesor experto va desarrollando la

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componente dinámica e integra en una estructura única las diferentes componentes del conocimiento formando su propio conocimiento didáctico del contenido en ciencias. 2.2. La formación inicial del profesorado en la enseñanza de las ciencias. ¿Puede hacerse algo más desde la formación inicial del profesorado que tenga que impartir ciencias para que vaya desarrollando desde la misma un conocimiento profesional específico? Consideramos que la formación de profesores debe contribuir a generar y desarrollar en los profesores la componente dinámica, a partir del análisis por los profesores de sus conocimientos, creencias y actitudes en relación a la enseñanza-aprendizaje de las ciencias y de su propia práctica de enseñanza. Como señala Kagan (1992), los centros de formación de profesores no pueden limitarse a transmitir conocimiento proposicional, sino que tienen que introducir más conocimiento procedimental y esquemas estratégicos de acción; la que hemos denominado componente dinámica. En un trabajo anterior (Mellado, 1998d) hemos realizado una revisión de las investigaciones actuales sobre la formación del profesorado de ciencias experimentales, cuyos resultados más destacables resumimos a continuación. Numerosas investigaciones rechazan los modelos de formación sumativos (contenidos + didácticas + prácticas) y abogan por integrar los distintos tipos de conocimientos (Pro, 1995). En relación al conocimiento del contenido científico, las investigaciones realizadas señalan la importancia de dos aspectos: la metodología con la que se imparten los contenidos en los centros de formación (Gil, 1993b) y la relación con la propia didáctica de las ciencias. Se trataría de que el conocimiento del contenido que adquiera el profesor sea, desde el comienzo de la formación inicial, significativo, útil y relacionado con su profesión de profesores de ciencias, para que los profesores puedan desarrollar destrezas y actitudes para transformar y

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organizar el conocimiento del contenido en ciencias para su enseñanza efectiva a otras personas (Hauslein et al., 1992). Otras investigaciones (Lederman et al., 1994), coinciden en que los contenidos deben impartirse en los programas de formación de profesores de ciencias relacionados con la didáctica de las ciencias y no de una forma fragmentada. Aprender las dificultades de aprendizaje y de enseñanza de los conceptos científicos ayuda a comprenderlos mejor y a desarrollar esquemas sobre la estructura de la materia. En relación a la didáctica de las ciencias, existen numerosos trabajos en nuestro contexto que tratan específicamente los contenidos de didáctica de las ciencias en la formación del profesorado tanto de primaria como de secundaria (Furió y Gil, 1989; Furió et al., 1992). También sobre la formación en historia y filosofía de la ciencia contamos con trabajos en nuestro contexto (Jiménez, 1995; Moreno, 1995). La didáctica de las ciencias experimentales se ha desarrollado de forma espectacular en los últimos quince años, y a través de los estudios de los profesores de ciencias y de la investigación en didáctica de las ciencias, se ha generado en este área un cuerpo específico de conocimientos que se encuentran en numerosos libros, revistas y demás publicaciones especializadas. La didáctica de las ciencias experimentales se considera ya una disciplina propia con una comunidad científica que ha generando un cuerpo teórico emergente de conocimientos, y que cuentan con unos objetivos y métodos de investigación propios (Aliberas et al., 1989). Los profesores de ciencias en formación tienen que tener conocimientos de las teorías del aprendizaje de las ciencias, estrategias de enseñanza de ciencias, resolución de problemas, trabajos prácticos de ciencias y de laboratorio escolar, cambio conceptual y metodológico, ideas intuitivas de los estudiantes de distintas edades sobre cada tópico específico, características de los alumnos (actitudes, motivación, nivel de maduración, etc.), conocimiento del currículo escolar de ciencias, organización del aula de ciencias (principios, reglas y rutinas, uso del tiempo, etc.), los recursos en

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la clase de ciencias (textos, medios audiovisuales, mate-riales didácticos, etc.), la evaluación de las ciencias, etc. En la figura 8 resumimos algunos de los aspectos de didáctica de las ciencias señalados anteriormente. LA DIDACTICA DE LAS CIENCIAS * Los alumnos y el aprendizaje de las ciencias. - Teorías del aprendizaje. Ideas alternativas. Constructivismo.. - Actitudes de los alumnos y aprendizaje de las ciencias. - Características de los estudiantes y aprendizaje de las ciencias. - Aprendizaje de las ciencias para alumnos con necesidades educativas especiales. - Diagnóstico de dificultades de aprendizaje de las ciencias. * El profesor y la enseñanza de las ciencias. - El profesor de ciencias (concepciones, roles, actitudes, etc). - Estrategias de enseñanza. El cambio conceptual y metodológico. - Resolución de problemas. - Trabajos prácticos. - Representación del contenido (explicaciones, metáforas, analogías, ejemplos, mapas conceptuales, etc.) . * Currículo y organización del aula de ciencias. - Selección y organización de contenidos. - Ciencia, tecnología y sociedad.. - La historia de la ciencia en la enseñanza. - Recursos (textos, M.A.V., materiales, etc.). - Organización del aula escolar de ciencias. = Clima aula. = Reglas y rutinas. = Uso del tiempo. = Agrupamientos, etc. - La evaluación en ciencias.

Figura 8. Contenido de Didáctica de las Ciencias

Desde el final de la década de los ochenta, por analogía con los procesos de aprendizaje de las ciencias de los estudiantes, comienzan a ponerse en práctica programas de formación de

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profesores de ciencias que tienen un fundamento constructivista. Si los profesores comienzan su formación con conocimientos, creencias y actitudes sobre la ciencia y sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias, fruto de sus propios años de escolaridad, la formación tiene que partir de estas concepciones. El conocimiento de sí mismo por parte de los profesores en formación significa la reflexión de sus propias concepciones sobre la ciencia, la naturaleza del conocimiento científico, y la enseñanza y aprendizaje de las ciencias, de sí mismos como aprendices de ciencias y de su propio rol como profesores de ciencias (Furió et al., 1992). La dificultad de diagnosticar las concepciones de los profesores en formación ha sido expresamente señalada (Sequeira, Leite y Duarte, 1993) lo que obliga a utilizar en los programas de formación metodologías cualitativas de indagación, basadas en las necesidades individuales de los profesores y adaptadas al contexto específico en que se encuentren: entrevistas clínicas, entrevistas sobre ejemplos, diarios, estudios de caso grabados en video, mapas conceptuales y cognitivos, cartera pedagógica, metáforas, analogías, relatos, anécdotas, etc. Los programas de formación han ido evolucionando desde aplicar el constructivismo como un método; por ejemplo proponer estrategias de cambio conceptual de formación de profesores aplicando las cuatro condiciones de Posner et al. (1982): conocer y valorar las ideas de los profesores en formación por medio de la reflexión y de la colaboración y, si son insatisfactorias, se presentan nuevas ideas que sean inteligibles, plausibles y útiles (Gunstone et al.., 1993), rebajando al mismo tiempo el status de las ideas anteriores (Hewson, 1993), hasta considerar el constructivismo como un referente de reflexión que permite actuar de forma flexible y plural según las circunstancias.

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Sin embargo el cambio en los profesores en formación raramente implica el completo abandono de las viejas ideas en favor de las nuevas, sino que más bien son adquisiciones y retenciones parciales (Gunstone y Northfield, 1994). Porlán et al., (1996) proponen un marco evolutivo para la formación del profesorado, organizado en torno a problemas relevantes de la práctica de la enseñanza de las ciencias (Azcárate, Martín y Porlán, 1998), partiendo de los modelos didácticos tradicionales, pasando por niveles intermedios en que dominan las tendencias espontaneistas y tecnológicas, y teniendo como nivel de referencia los modelos alternativos más innovadores (Porlán y Rivero, 1998). Un aspecto que podíamos asociar con el cambio metodológico (Furió, 1994) es la consistencia entre los principios pedagógicos que se expresan en los programas de formación y la conducta docente de los formadores de profesores (Gunstone et al., 1993). Si los profesores en formación toman como referencia, positiva o negativa, para la enseñanza de las ciencias, a los profesores que han tenido a lo largo de su etapa escolar, es fundamental que la metodología utilizada durante la formación inicial por los formadores de profesores sea consistente con los modelos teóricos que propugnan. En caso contrario, los estudiantes para profesores aprenderán más de lo que ven hacer en clase, que de lo que se les dice que hay que hacer (Tobin et al., 1994). De la misma forma que el cambio conceptual de los estudiantes se ve dificultado si no va unido a cambios ontológicos y metodológicos (Duschl y Gitomer, 1991), el cambio de los profesores no sería posible si no va acompañado de cambios metodológicos y actitudinales (Gil, 1993a). Un aspecto resaltado en varias investigaciones (Kruger et al., 1992, Shulman, 1993) es el diseño de nuevos materiales y

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recursos de enseñanza durante el programa de formación, ya que se constata que el éxito de las estrategias de cambio conceptual está muy relacionado con el diseño y uso de materiales instruccionales especial-mente adaptados para ello, pues los textos y materiales tradicionales no proporcionan oportunidades para desarrollar estas estrategias. Sin embargo ya hemos señalado que aunque el profesor en formación haya reflexionado sobre sus concepciones e iniciado un desarrollo de las mismas, no está garantizado ni el cambio conceptual ni su transferencia al aula como conducta docente. Un profesor de ciencias puede tener determinadas concepciones y sin embargo no realizar una práctica de aula consistente con sus creencias, porque le falten esquemas prácticos de acción en el aula (Gess-Newsome y Lederman, 1993; Mellado, 1996; Tobin, 1993). En consecuencia es necesario que el profesor en formación pueda reconstruir sus propias teorías personales sobre la enseñanza y el aprendizaje en contextos específicos de enseñanza, y que simultáneamente pueda construir más conocimiento procedimental y más esquemas prácticos de acción en el aula (Sanders et al., 1993). En este proceso, en el que el profesor en formación va adquiriendo la que hemos denominado componente dinámica, las prácticas de enseñanza juegan un papel esencial.

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2.3. Las prácticas de enseñanza. Desde la didáctica general las prácticas de enseñanza que realizan los profesores en formación en los Centros de Primaria y Secundaria han sido uno de los temas más ampliamente tratados y una de las prioridades de la investigación educativa. En España la preocupación e insatisfacción por las prácticas del profesorado en formación, se ha manifestado en los numerosos trabajos realizados sobre el tema, en los planes de prácticas elaborados por los Centros Universitarios y en los congresos, jornadas y seminarios en los que ha sido una constante en los últimos años (Montero et al., 1994; Zabalza, 1990). Las prácticas no pueden considerarse como un fenómeno aislado sino que participan de los planteamientos y fundamentos generales referidos a la formación del profesado. Plantearnos el tipo de prácticas estará condicionado por múltiples factores, entre ellos el paradigma de profesor que se adopte (Zeichner, 1983) y la concepción que se tenga respecto del currículo y de la relación teoría-práctica dentro del mismo (Montero, 1987). La reflexión en y sobre la práctica de la enseñanza (Blázquez, 1989; Schön, 1983) permite al profesor en formación analizar su conducta en clase, contrastarla con sus conocimientos y concepciones previos, y con la conducta docente de profesores expertos y de sus propios compañeros, y, en un proceso de retroacción continuo, redefinir sus conocimientos, concepciones y estrategias de enseñanza y volverlos a poner en práctica. Este complejo proceso en el que se desarrolla la componente dinámica del conocimiento profesional requiere unas mínimas condiciones organizativas de las prácticas en los centros universitarios en que se forman los profesores. En primer lugar las prácticas no pueden ser finalistas, propias de paradigmas caracterizados por la separación y supeditación de la práctica a la teoría, sino secuénciales a lo largo de los estudios (Hacker, 1988) e interconectadas con el conocimiento académico. Un segundo aspecto es que no se puede dejar en exclusiva la responsabilidad de la práctica a lo que en el currículo de formación de profesores constituyen las Prácticas de Enseñanza, sino que hay que aprovechar el resto de las asignaturas para que contribuyan con las

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prácticas al proceso de aprender a enseñar (Marcelo, 1994). Las asignaturas de didáctica de las ciencias, concebidas en íntima conexión con las prácticas docentes, deberían ser el núcleo integrador de los distintos aspectos de la formación docente en el proceso de aprender a enseñar ciencias (Furió et al., 1992). Las investigaciones sobre las prácticas de enseñanza, desde la didáctica de las ciencias, nos aportan numerosos resultados que hay que considerar en el proceso de aprender a enseñar ciencias (Mellado, 1998d): - La necesidad de que haya varios períodos de prácticas, ya que la formación es un proceso lento y continuo, y en un sólo periodo de prácticas no se consolidan los cambios. En el primer periodo el profesor en formación adopta el rol de alumno y pasa por una fase de descontrol, como reacción durante el segundo periodo aumentan las conductas autoritarias de control del aula, y en el tercer periodo es cuando se produce mayor reflexión y aumento de las actividades de enseñanza de las ciencias. Además, si en un periodo se produce el análisis de la conducta en el aula y su comparación con las concepciones previas, es necesaria otra fase en la que, después de una nueva preparación, se pongan en práctica las nuevas estrategias y se evalúen los progresos (Mellado, Ruiz y Blanco, 1997). - La planificación y actuación de los profesores en formación durante las prácticas es distinta que la que han mostrado en el centro universitario, incluso respecto a anteriores sesiones de microenseñanza (Lederman y Gess-Newsome, 1991). - Hay aspectos importantes como la secuencia de enseñanza para un determinado contenido, que el profesor en formación organiza desde sus primeras prácticas, y que posteriormente son muy resistentes al cambio en su vida profesional (Gess-Newsome y Lederman, 1995). - Hay que considerar los aspectos sociales en el proceso de aprender a enseñar, por ello se destaca la necesidad de la interacción social con los compañeros y con los demás profesores y la reflexión en grupo, además de la personal. Las prácticas cooperativas - más de un profesor en formación en el aula- aumentan el concepto de la propia eficacia de los profesores de

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ciencias en formación (Cannon y Scharmann, 1996). - El profesor en formación va definiendo su estilo personal al enseñar ciencias cuando consigue reflexionar sobre los aspectos globales de su práctica de aula al enseñar contenidos concretos (Clarke, 1994). El análisis de sus propias metáforas, y de otras introducidas en los cursos de formación, se ha mostrado como una poderosa herramienta para ayudar al profesor en formación a analizar los aspectos globales de su práctica y a definir y cambiar su propio rol como profesor. - La relevancia para su propia práctica y la utilidad de las nuevas estrategias para el progreso de los alumnos es un factor que contribuye al cambio didáctico del profesor en formación, por lo que también se analizan durante las prácticas las ideas de los alumnos y los progresos que hacen en el aprendizaje (Ebenezer y Hay, 1995). - Durante las prácticas los profesores en formación: a) suelen encontrarse en situaciones conflictivas de disciplina y de control, b) tienen tensiones entre sus teorías personales, sus conocimientos académicos y la práctica de la enseñanza, y c) se encuentran con obstáculos que les impiden o dificultan enseñar según su propio punto de vista - falta de tiempo, falta de equipamientos, las directrices curriculares, la presión de los demás profesores, etc. - (Eiriksson, 1997). Estas circunstancias les pueden hacer generar destrezas de supervivencia más que destrezas instruccionales, que les supongan hábitos negativos para su vida profesional. - Es fundamental el apoyo que el profesor en formación reciba del tutor universitario, del tutor del centro y de sus propios compañeros. Los tutores universitarios y los de los centros de prácticas tienen que formarse específicamente para ello, para que puedan articular e interpretar el conocimiento práctico (Sequeira et al., 1993) y ayudar a relacionarlo e integrarlo con el conocimiento académico. El tutor del centro tiene que trabajar entre la responsabilidad que tiene en el aprendizaje de sus alumnos y la libertad que debe dar a los profesores en prácticas para que éstos desarrollen, reflexionen, evalúen y reconstruyan sus propias ideas sobre la enseñanza de las ciencias (Powell, 1994).

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- La colaboración entre los profesores universitarios de didáctica de las ciencias, los profesores tutores de los Colegios e Institutos, y los propios compañeros de los profesores en formación, es un aspecto que contribuye decisivamente al éxito de los programas de formación inicial (Erickson et al., 1994). Para ello se programan seminarios conjuntos para coordinar lo aprendido en el centro universitario y el centro de prácticas, que en algunos casos incluyen también a especia-listas en contenidos (Shroyer, Wrigh y Ramey-Gassert, 1996). - Los estudios de caso, en texto y en video, combinados con las prácticas de enseñanza se están utilizando en numerosas investigaciones en la formación del profesorado de ciencias. Sin embargo, hay que resaltar que los estudios de caso no nos dan recetas sobre la enseñanza eficaz, como podía esperarse en el paradigma proceso-producto, sino nuevas ideas sobre estrategias de enseñanza (Bell y Gilbert, 1994), así como elementos que ayuden al profesor a reflexionar sobre sus propios conocimientos y creencias y sobre su propia práctica. Sabemos que los contextos de las escuelas y las características motivacionales de los niños son muy diferentes (Martín-Díaz y Kempa, 1991) y que no existe una única estrategia de enseñanza válida para todos. También los profesores en formación son muy diferentes unos de otros y con este proceso no se pretende dar recetas a los profesores en formación, sino fomentar en ellos la reflexión, la capacidad de formación y desarrollo, y la confianza y motivación que les permita salir de la Universidad con un bagaje profesional mínimo que les ayude en su iniciación docente, a encontrar su propio estilo personal (Abell y Roth, 1994) y a tener la capacidad crítica para reaccionar ante diversos contextos (Lederman y GessNewsome, 1991).

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2.4. Un modelo para aprender a enseñar ciencias experimentales durante las Prácticas de Enseñanza en la formación inicial del profesorado de primaria. En la Facultad de Educación de la Universidad de Extremadura estamos iniciando el desarrollo de un modelo de Prácticas de Enseñanza para la formación inicial de maestros, basado en el marco de formación del profesorado anteriormente expuesto (Mellado, Ruiz y Blanco, 1997; Mellado, Blanco y Ruiz, 1998). El paradigma de profesor adoptado en la Facultad de Educación de Badajoz para los profesores de primaria es el del profesor reflexivo (Mellado y González, 1992). El modelo de prácticas está basado en la colaboración entre la Facultad y los Colegios de Primaria, integra en el currículo la teoría y la práctica y fomenta la reflexión en los profesores en formación. El Plan de Prácticas estaba inicialmente estructurado en tres períodos, uno en cada año de la carrera universitaria, lo que permitía una primera toma de contacto con los centros y las aulas en primer curso (dos semanas), unas prácticas con un tratamiento de los problemas generales en segundo (cinco semanas), y unas prácticas con mayor responsabilidad y especialización en tercer curso (cinco semanas). Actualmente el Plan de Prácticas se ha modificado y se han agrupado en dos períodos en segundo y tercer curso. En la Facultad de Educación de Badajoz existe una Comisión de Prácticas integrada por una representación de los supervisores universitarios, los tutores de los Colegios de Primaria y los estudiantes para profesores, encargada de la planificación, seguimiento de las prácticas. Los estudiantes de Magisterio tienen asignados tutores en los centros de primaria y tutores universitarios. Los tutores universitarios son los encargados de impartir un programa sobre las prácticas antes de las mismas y de coordinar los seminarios realizados semanalmente durante los períodos de prácticas. El programa de formación que proponemos consta de seis fases (figura 9), y a lo largo de las mismas el profesor de didáctica de las ciencias va introduciendo los distintos tópicos de la asignatura aplicados al caso personal

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del profesor en formación en el contexto de sus prácticas de enseñanza. PRACTICUM

ASIGNATURAS DE DIDACTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES FASE-I: Reflexión previa sobre las concepciones sobre la ciencia y su E/A

PRACTICAS-I

FASE-II: Grabación clases de Conocimiento del Medio Natural FASE-III: Análisis Conducta docente y comparación con concepciones previas FASE-IV: Contraste conducta docente estudiantes de Magisterio/maestros expertos al enseñar C. del Medio Natural

PRACTICAS-II

FASE-V: Grabación clases de Conocimiento del Medio Natural FASE-VI: Análisis evolución docente de los estudiantes de Magisterio y nuevas propuestas curriculares

Figura 9. Fases del programa de formación para desarrollar la componente dinámica

Fase I: La primera fase es la reflexión y el análisis por los maestros en formación de sus concepciones previas sobre la ciencia, sobre la enseñanza y aprendizaje de las mismas y de su propio rol como profesor de ciencias. Esta fase se realizaría en primer o segundo curso antes del periodo de prácticas de segundo curso. Fase II: Observación y grabación durante las prácticas de segundo curso de alguna lección de Conocimiento del Medio

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Natural. En todo el proceso resulta esencial la colaboración entre el profesor de didáctica de las ciencias, el tutor universitario y el profesor tutor de primaria. Fase III: Análisis posterior individual y en grupo de la grabación realizada, reflexionando sobre la práctica de la enseñanza, comparando la conducta docente con las concepciones previas y con otras grabaciones de profesores de primaria en formación en un proceso de retroacción. Fase IV: Comparación de las clases de los profesores de primaria en formación con las de profesores expertos. El contraste entre los profesores en formación y los expertos en la enseñanza de los temas más relevantes de ciencias en contextos concretos es un aspecto esencial para que los profesores de ciencias puedan desarrollar su propia componente dinámica. En estas fases puede fomentarse el razonamiento práctico del profesor en formación planteando casos de situaciones problemáticas reales de clase de ciencias sin una solución predeterminada, para que el profesor las analice y resuelva, y posteriormente compare con las soluciones adoptados en el aula por otros profesores en los estudios de caso disponibles. Fase V: Observación y grabación durante las prácticas de tercero de alguna lección de ciencias del currículo de primaria. Fase VI: Análisis posterior individual y colectivo de las lecciones grabadas que permita realizar un seguimiento de los progresos que se realizan y de la evolución que ha tenido el estudiante de Magisterio al enseñar ciencias. En esta fase el profesor de primaria en formación puede reflexionar y revisar sus progresos en un proceso de retro-acción. Finalmente realización individual y en grupo de nuevas propuestas curriculares. A lo largo del programa el profesor de primaria puede ir adquiriendo su cartera pedagógica personal con casos

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y situaciones de enseñanza y aprendizaje de las ciencias que les pueden ser muy útil en su futuro profesional. Este proceso se facilitaría notablemente si las asignaturas de didáctica de las ciencias experimentales se impartiesen en segundo y tercer curso de la Diplomatura, y no en primero y segundo como ocurre actualmente. No obstante el proceso puede llevarse a cabo, parcialmente para algunos alumnos, aprovechando las asignaturas optativas y de libre elección de tercer curso o la propia tutoría de Prácticas de Enseñanza.

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PARTE III: METODOLOGÍA

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3.1. La naturaleza de los datos. Hasta la década de los sesenta los paradigmas dominantes en investigación educativa eran los denominados procesoproducto, racionalista, o de racionalidad técnica y las metodologías asociadas a ellos eran de tipo positivista, principalmente de tipo experimental y estadístico, y con la atención dirigida a los datos cuantitativos. Estas corrientes buscaban verdades universales, predictivas y objetivas. La aparición de paradigmas como el etnográfico (Woods, 1987; Goetz y Lecompte, 1988), naturalista (Guba, 1983) o del pensamiento del profesor (Marcelo, 1987) se alejan del positivismo y tienen premisas metodológicas distintas y métodos de investigación más cualitativos. Los casos estudiados son más una guía que nos dan datos en contextos concretos que predictores generalizables. Estas metodologías de investigación educativa denominadas etnográficas, naturalistas, cualitativas han sido plenamente desarrolladas y validadas y lejos queda ya la queja de Guba sobre la actitud despreciativa de algunas autoridades académicas hacia la investigación naturalista: "Los tribunales de tesis, dudosos ya sobre la legitimidad de la investigación naturalista, probablemente rechazarán una tesis naturalista porque no desean arriesgar su status, de reconocidos críticos de investigación. En todas las instancias el planteamiento naturalista será barrido con el calificativo de 'investigación inconsistente'." (Guba, 1983, p. 164). En la investigación naturalista, etnográfica o interpretativa, es habitual utilizar métodos cualitativos y los datos no son numéricos susceptibles de seguir un tratamiento estadístico,

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sino más bien palabras, descripciones, mapas cognitivos, etc. que requieren un tratamiento de naturaleza distinta. En el cuadro siguiente, elaborado por Guba (1983), se comparan los aspectos básicos de los paradigmas naturalista y racionalista. NATURALISTA Naturaleza de la realidad

Múltiple e interrelacionada

RACIONALISTA Unica y fragmentable en partes independientes

Relación Investigador-Objeto

Influencia recíproca

Independientes

Los enunciados legales

El contexto no permite generalizar

Son posibles las generalizaciones

Métodos

Cualitativos

Cuantitativos

Criterios de calidad

Relevancia

Fuentes de la teoría

Los datos en sí mismos

Tipos de conocimientos utilizados

Proposicional y tácito

Instrumentos

Frecuentemente el propio investigador

Diseño Escenario

Rigor Hipotético-deductivo Hipótesis previas Proposicional Ajenos al investigador (más "objetivos")

Abierto

Preestructurado

Naturaleza (real)

Laboratorio (ideal)

Figura 10. Comparación entre los paradigmas naturalistas y racionalistas (Guba, 1983).

En todo caso, es necesario especificar la selección de los participantes en la investigación, las técnicas de recogida de datos y los procedimientos de análisis para que la investigación tenga fiabilidad y pueda validarse.

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La fiabilidad de una investigación está relacionada con la replicabilidad de los resultados. La fiabilidad externa indica si un investigador independiente en el mismo escenario obtendría similares resultados. La fiabilidad interna se refiere a si un segundo investigador, a partir de los constructos elaborados en la investigación, ajustaría a ellos sus datos como en la investigación original (Goetz y Lecompte, 1988). En cambio la validez de una investigación está relacionada con la exactitud. La validez externa indica el grado en que los resultados son comparables si se aplican a otros grupos. La validez interna indica la autenticidad de la investigación (Goetz y Lecompte, 1988). Durante unos años ha existido una fuerte polémica entre dos tradiciones de investigación en educación que de una manera reduccionista podríamos decir que enfrentaba a los métodos cuantitativos y a los cualitativos. Hoy esta dicotomía está superada para la mayoría de los autores (Estebaranz, 1992), y a menudo se emplea una combinación de métodos variados (Marcelo, 1992). Fenstermacher (1989) supedita la metodología al beneficio práctico de la investigación y defiende el pluralismo metodológico. También Liston y Zeichner (1993) abogan porque la metodología utilizada esté determinada por los problemas planteados en la investigación: "Por regla general, sostenemos que no existe una metodología de investigación ni marco conceptual general que goce de algún tipo de categoría privilegiada. Tanto los enfoques estructural, estadístico y explicativo como los más interpretativos, hermenéuticos e históricos constituyen vías adecuadas de investigación. Es posible que las cuestiones planteadas y los problemas formulados desempeñen un papel importante a la hora de determinar la metodología adecuada." (Liston y Zeichner, 1993, p.158).

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Aunque la observación participante es el método más puro en etnografía, la observación no participante es mucho más común en la investigación educativa. En la observación no participante, el investigador observa los fenómenos sin interferir en el desarrollo de los mismos. Sin embargo, aunque el investigador no intervenga es muy difícil no ejercer una cierta influencia en la situación observada. La propia presencia del investigador o de los instrumentos de grabación en las aulas condicionan en parte la actuación de los profesores y de los alumnos observados. Algunos investigadores realizan un análisis cuantitativo de las observaciones, tal es el caso de Stodolsky (1991) que realiza observaciones de clase de profesores de Primaria de matemáticas y sociales. Para ello divide las sesiones en segmentos de tiempo y cuantifica en cada uno de ellos las actividades instruccionales del profesor, las actividades de aprendizaje de los alumnos, el ritmo, los materiales empleados, etc. Roberts y Chastko (1990) utilizan la observación de clase como un instrumento para fomentar la reflexión de profesores de ciencias de Secundaria en formación durante sus Prácticas de Enseñanza en 7º grado. Las sesiones son grabadas en vídeo y transcritas en dos columnas, en la primera la transcripción de la clase tal cual y en la segunda los comentarios reflexivos del profesor en formación sobre su propia actuación. Abell y Pizzini (1992) analizan en un programa de formación en servicio de profesores de ciencias de Secundaria con experiencia las grabaciones en vídeo de las propias lecciones. Su objetivo es mejorar el conocimiento didáctico del contenido de estos profesores. Para ello codifican las lecciones y analizan la estructura de las lecciones y las conductas docentes de los profesores. Otros muchos trabajos con profesores de ciencias utilizan la observación de clase sobre todo combinándolas con las entrevistas. 3.2. Los estudios de caso.

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Dentro de la investigación educativa, los "estudios de caso" están cobrando una especial importancia en la investigación sobre la formación del profesorado. Un caso "es el examen de un ejemplo en acción" (Walker, 1983, p. 45). Marcelo y Parrilla (1991) sintetizan en los siguientes rasgos las características de los estudios de caso: a) Totalidad. Deben reflejar en una unidad todos los elementos que componen la realidad del caso. b) Particularidad. Reflejan el detalle y la idiosincrasia del caso y ofrecen una imagen única de la situación. c) Realidad. No sólo informan de la realidad sino que forman parte de ella. d) Participación. El investigador se convierte en participante y los sujetos participantes lo son también de la investigación. e) Negociación. Se negocian los roles de cada uno, el uso de la información, los significados, etc. f) Confidencialidad. El anonimato es garantía de veracidad. g) Accesibilidad. La información obtenida del estudio de caso debe ser accesible a audiencias no especializadas. Los estudios de caso no son generalizables, pero tienen la ventaja de que al estar más próximos a la realidad conectan la teoría y la práctica, y sus datos pueden transferirse para múltiples propósitos. En los estudios de caso es necesario cuidar la exactitud en la forma de representar los hechos por la propia validez interna del estudio, así como la fiabilidad y consistencia de los datos: "la fiabilidad se asegura a través del uso de procedimientos claros y explícitos que permitan a cualquier persona intentar una réplica del caso 'a través de los datos' que éste ha dejado tras de sí. Por eso, los estudios de caso, se suelen acompañar de amplias y detalladas bases de datos que posibiliten la vuelta al caso a través de los datos, y la réplica del estudio a través de este procedimiento." (Marcelo y Parrilla, 1991).

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Los estudios de caso de profesores expertos o principiantes son una herramienta importantísima para el desarrollo del conocimiento didáctico del contenido de los profesores en formación (Shulman, 1993). En la formación inicial del profesorado de ciencias experimentales se utilizan estudios de caso de profesores de ciencias del mismo nivel educativo, en distintas etapas de su desarrollo profesional: - Estudios de caso grabados en vídeo de los propios profesores en formación para que reflexionen y analicen su conducta docente en el aula al enseñar ciencias y la comparen con sus concepciones previas y con los conocimientos académicos adquiridos. - Estudios de caso de otros profesores en formación y de profesores principiantes para comparar problemas y soluciones en distintos contextos, potenciar el aprendizaje cooperativo y para facilitar la socialización de los futuros profesores (Abell y Roth, 1994). - Estudios de caso de profesores de ciencias considerados excelentes, para que a partir de ellos los profesores en formación pueden reflexionar sobre las actividades de clase, el ritmo y la secuencia de la misma, los ejemplos y analogías utilizados, el diagnóstico y la intervención en las dificultades de aprendizaje de los alumnos, la evaluación, etc. Las experiencias ejemplares de enseñanza de otros profesores, les pueden inducir a construir nuevas imágenes y metáforas de sí mismos, a mejorar las actitudes y las creencias en su propia eficacia, y a aumentar su motivación y confianza (Huinker y Madison, 1997). Una dificultad es la escasez de estudios de caso, especialmente de profesores considerados excelentes, “lo cual

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condena a cada gene-ración de profesores de ciencias a redescubrir el conocimiento de sus predecesores a través de la experiencia, en vez de construir el conocimiento sobre el éxito de los anteriores profesores de ciencias." (Anderson, 1989, p. 9). Si la investigación no recoge las experiencias de estos profesores para que sean una referencia para los que empiezan en la profesión estaremos perdiendo una de las fuentes más importantes de conocimiento profesional. Los estudios de caso pueden también fomentar el razonamiento práctico del profesor en formación planteando casos de situaciones problemáticas reales de clase de ciencias sin una solución predeterminada, para que el profesor las analice y resuelva, y posteriormente compare con las soluciones adoptados en el aula por otros profesores en los estudios de caso disponibles. Hay que tener en cuenta que cuando inicialmente los profesores en formación utilizan los vídeos de otros profesores para determinar sus propias teorías personales, a menudo se dejan llevar por juicios de valor que no tienen fundamento en lo observado sino más bien en su propia experiencia como escolares o en lo que ellos consideran otras fuentes de autoridad para el conocimiento. Otra fuente inicial de inconsistencia es que los profesores en formación observan los videos combinando tres puntos de vista distintos sobre sí mismos, que van evolucionando en las sucesivas fases de prácticas: como alumnos que aprenden ciencias, como alumnos de didáctica de las ciencias, y como profesores de ciencias (Abell et al., 1998).

3.3 El vídeo en la formación del profesorado de ciencias experimentales.

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El vídeo en nuestros días se ha convertido en un importante recurso en el proceso educativo. Ello ha sido posible como consecuencia de la gran capacidad comunicativa que puede lograrse con este medio. A través del vídeo pueden fácilmente combinarse imágenes, sonidos y textos escritos, lográndose una gran versatilidad de mensajes. Ello posibilita adecuar fácilmente un mensaje a un objetivo concebido. Este último aspecto puede perfeccionarse, utilizando las posibilidades interactivas que permite el ordenador en coordinación con el vídeo, con lo cual se potencia la acción de este recurso. A todo esto hay que añadir la facilidad de manipulación y el abaratamiento de los medios para su utilización práctica. El vídeo es un perfecto auxiliar del profesor unido a otros recursos audiovisuales que pueden utilizarse simultáneamente en el aula. Desde nuestro punto de vista, es un adecuado medio de comunicación entre el profesor y los alumnos, si los objetivos que trata el vídeo se adaptan a los fines que se plantean en el aula. Su grado de adecuación decrecerá conforme los objetivos marcados en el vídeo se desacoplen a los marcados por el profesor en el aula. En estas circunstancias, se convierte en un mero material de apoyo de mucha menor transcendencia. Este último aspecto, es la causa de que en la mayoría de los casos, el vídeo se proyecte ajeno a la dinámica que requiere un tema determinado e incluso se le desvincule en el tiempo de los objetivos marcados de forma prioritaria. Es fácil apreciar en los centros de enseñanza la proyección de videos, una vez terminada una unidad didáctica, como elemento para reforzar indirectamente determinados objetivos. En estos casos, no habrá actuado como un medio que acompaña de forma continua al proceso educativo e integrado en la propia dinámica de la clase y sí como un elemento accesorio. Este problema surge porque la mayor

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parte de los videos que se utilizan son videos comerciales, donde el autor lo gestó de acuerdo con unos objetivos difícilmente coincidentes con los proyectados por un profesor en su clase. Por ello, su utilización se convierte en estos casos en mera anécdota y su proyección no se circunscribe a la propia dinámica de la clase. Las transparencias, por ejemplo, son un recurso que el profesor utiliza normalmente, como elemento visual acoplado a la dinámica de su clase, ya que son realizadas por el propio profesor de una forma artesanal, donde su mensaje se acomoda en alto grado a los objetivos marcados y el ajuste lo realiza el propio gestor de la clase. Convertir el vídeo en un elemento artesano de fácil realización para acoplarse a la dinámica de una clase es uno de nuestros objetivos y en este logro ocupa un lugar prioritario el dominio de las nuevas tecnologías para lograr una fácil y amplia versatilidad de mensajes. Otra de las utilidades del video está en la microenseñanza como un recurso instruccional para la formación del profesorado (Villar, 1992). La microenseñanza ha sido utilizada por Roberts y Chastko (1990) en la formación inicial de profesores de ciencias de secundaria. Cada profesor prepara y enseña una lección de ciencias a tres de sus compañeros durante cinco minutos. Las lecciones son grabadas, transcritas y analizadas por el grupo. La microenseñanza sirve de preparación a estos profesores para analizar la grabación de una clase durante sus Prácticas de Enseñanza. No obstante, Lederman y Gess-Newsome (1991) señalan que el comportamiento que tienen en la microenseñanza los profesores en formación es diferente que el que tienen posteriormente en la realización de las Prácticas de Enseñanza.

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Nuestro trabajo de investigación se centra en el proceso de aprender a enseñar ciencias experimentales en la formación inicial del profesorado. En nuestro marco teórico no se pretenden obtener objetivos basados, en sí mismos, en la utilización combinada del vídeo y del ordenador, sino en la utilización de un recurso que acoplado de forma integrada y alternante a la acción del formador pueda ayudar al profesor en formación en el proceso de aprender a enseñar ciencias. Los videos en este marco tendrán un doble objetivo: por un lado, servirán de material de análisis para abordar la resolución de un problema de investigación sobre la enseñanza y aprendizaje de las ciencias; por otro, una vez que hemos llegado a determinadas conclusiones y una vez analizados los materiales utilizados en la investigación, servirán de base para la edición de vídeos que analicen las secuencias del proceso. Este material puede servir, con los retoques de edición necesarios, para elaborar distintos casos sobre situaciones de enseñanza/aprendizaje de las ciencias, que posteriormente podremos utilizar como recurso en la formación inicial del profesorado de ciencias experimentales. Con un mismo tipo de imágenes, a través de la selección de secuencias determinadas y alternando mensajes adecuados por medio de la combinación de imágenes, textos escritos, esquemas, gráficos, información oral, etc., podrán editarse videos diferentes acordes a un abanico de objetivos específicos, y cuyos mensajes finales sean distintos. Estas posibilidades que ofrece el vídeo son idóneas para ser utilizadas por el profesor en clase y poder solventar los desajustes a los que nos referíamos anteriormente; es decir, dominar la técnica al objeto de que, con una facilidad semejante a la realización de transparencias, podamos, de una

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forma artesanal, editar videos adecuados a los objetivos y particularidades que nos propongamos en el aula. Como ya hemos indicado, el profesor expresa su Conocimiento Didáctico del Contenido en el desarrollo de la clase. A lo largo de ella muestra sus peculiaridades, ejemplos, esquemas, analogías y toda una serie de representaciones que permiten a los alumnos comprender una materia determinada. Esta componente se desarrolla funda-mentalmente a través de la reflexión personal sobre la práctica de la enseñanza de las ciencias, y se diferencia de la componente académica, que aprenden los estudiantes de profesores en las distintas asignaturas de la carrera. La reflexión sobre casos y situaciones de enseñanza/aprendizaje de las ciencias, grabados en vídeo, del propio profesor en formación o de otros profesores con distinto grado de experiencia ayuda a desarrollar la componente dinámica del CDC. La componente dinámica de un profesor es personal e idiosincrásica, y tiene grandes dificultades de transmitirse a otros profesores en las clases convencionales, por lo que la ayuda del vídeo puede ser, con las peculiaridades que mostramos, de una gran utilidad para ser utilizado en el proceso de formación de profesores. A través de la edición de videos podemos, de una forma artesanal, combinar mensajes que muestren una faceta de la realidad del aula. Esta realidad puede ser un conjunto de profesores expertos, explicando un concepto, la alternancia en las intervenciones de profesores expertos, inexpertos y en formación, la conducta de los alumnos ante tales intervenciones, etc.; en suma, distintas situaciones que reflejen la componente dinámica que se desarrolla a través de la actividad profesional en el aula. El vídeo no mostrará, tan sólo la marcha lineal del transcurso de unas clases, sino que

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intentará ir a una nueva dimensión, donde mezclando mensajes, incluso de distintas clases, distintos profesores, distintas situaciones, etc., refleje un proceso, adaptado a los objetivos diseñados, para que a través de un proceso formativo podamos enseñar a los profesores en formación facetas de la componente dinámica. El esquema de la figura 11 muestra una visión global de nuestro marco de investigación en relación con el vídeo, considerando todos los aspectos que hemos ido señalando anteriormente. En la parte superior del esquema, en una primera fase, pretendemos guiar los pasos seguidos en el proceso de investigación. En la inferior, en una segunda fase, esquematiza un camino mas relacionado con el desarrollo de recursos, es decir la elaboración de vídeos, fundados en los resultados de investigación, que puedan servir a profesores en formación para obtener concepciones acerca de la componente dinámica del CDC, y por ello les ayuden a aprender a enseñar. La primera fase del esquema se corresponde con un proceso de investigación educativa con el que pretendemos llegar a una serie de conclusiones ante un problema o una serie de problemas de investigación, relativos a la componente dinámica del CDC que abordamos y relacionamos a través del marco teórico general. Las conclusiones del estudio, a las que llegamos después de analizar los problemas de investigación, pueden obtenerse a través de la observación y análisis de las cintas de vídeo o de otras técnicas de investigación que podamos aplicar a nuestro estudio. En este apartado nos centramos en la elaboración de cintas de vídeo para el análisis de los problemas de investigación ya que es, el vídeo en la enseñanza de las ciencias nuestro actual objetivo, dejando para otras partes de este trabajo la descripción de otras técnicas de investigación. Este proceso requiere una serie de pasos, el primero de los cuales es la redacción de un guión de grabación de una determinada actuación en

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el aula, que contemple de forma pormenorizada, todo el proceso de captación de imágenes. Lo que nos exigirá el conocimiento del escenario donde va a tener lugar la grabación: sonoridad, iluminación, disposición del aula, disposición del alumnado, zona de actuación del profesor, encerado, medios audiovisuales a utilizar, etc.

MARCO GENERAL

OTRAS TÉCNICAS

GUIÓN DE GRABACIÓN

GRABACIÓN

VISIONADO

CONCLUSIONES DEL ESTUDIO

GUIÓN DE EDICIÓN - A

GUIÓN DE EDICIÓN - B

GUIÓN DE EDICIÓN - C

SECUENCIACIÓN TEMPORAL

EDICIÓN A

EDICIÓN B

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EDICIÓN C

Figura 11. Fases en la elaboración del video

También se considerarán los objetivos que hayamos formulado en el planteamiento general; según estos, podrá variar, por ejemplo, la disposición de las cámaras en el aula. El número de cámaras que se utilizarán es variable y dependerá igualmente de los objetivos que nos hayamos propuesto, sin embargo un hecho a considerar es que el ambiente de la clase debe distorsionarse lo menos posible. Aunque las cámaras supongan un elemento de perturbación que se introduce en el aula, coincidimos con López-Arenas (1989) y Blanco (1991) en que no se altera sustancialmente la conducta del profesor o los alumnos. Nuestra experiencia en la grabación de las clases, nos ha hecho ver, en contra de lo que se pueda pensar, que el ambiente dentro del aula sólo se distorsiona en los primeros minutos de la actuación, donde tanto el profesor como los alumnos normalizan su actuación rápidamente. Normalmente se utilizan dos cámaras una dirigida al profesor y otra a los alumnos. No obstante determinadas circunstancias, tales como la observación de varios grupos de alumnos distribuidos en el aula, nos puede exigir el colocar un mayor número de cámaras. Ritchie (1999) utiliza hasta cuatro cámaras en un mismo aula. Posteriormente realizaremos el visionado de las cintas de vídeo que nos llevará a determinadas conclusiones acordes a los objetivos planteados. A estas conclusiones y otras complementarias se llega, así mismo, a través de otras técnicas de recogida y análisis de datos descritas a lo largo del trabajo, como se indica en el esquema general. No descartamos la obtención de nuevos datos que no habían sido planteados y que pueden ser de mucha utilidad en la formación del

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profesorado. A continuación abordamos la segunda fase del esquema, en el que nuestro fin es que queden reflejadas, a través de las imágenes grabadas, las conclusiones del estudio que posteriormente utilizaremos en el proceso educativo. No pretendemos cintas de larga duración, sino pequeños procesos de edición que enmarquen paquetes de objetivos, para que posteriormente de una forma dinámica, motivadora e integrada puedan utilizarse en el aula, tal como se utilizan otros medios, como la transparencia, aunque ésta no puede suplir para nuestros fines al vídeo. Largas ediciones no facilitan la interactividad del profesor y el vídeo con los alumnos. Para ello, realizamos varios guiones de edición asociados a los objetivos, en los que contemplaremos las imágenes a seleccionar, su secuenciación temporal, así como los mensajes orales y escritos que insertaremos para la edición final. En el proceso siguiente de secuenciación temporal realizamos el cronometrado de las cintas de vídeo que grabamos en la primera fase. Con esta operación conseguimos detallar cada grupo de imágenes conociendo el tiempo inicial y final de cada una de ellas y un breve comentario descriptivo de la acción que transcurre en cada imagen. Al realizar, a través del visionado, el cronometrado, es necesario que sincronicemos las cintas grabadas, con las distintas cámaras, para que la acción y el cronometrado vayan parejos en cada una de ellas, y sepamos en cualquier momento qué imágenes se corresponden de las distintas cintas, dentro de una acción determinada. Con esta operación y una vez definidas las distintas imágenes correspondientes a determinadas acciones y siguiendo las conclusiones del estudio, realizaremos con posterioridad los guiones de edición. Acorde con estos guiones

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se digitalizan las pequeñas secuencias, que posteriormente se ordenarán y se tratarán incluyendo los mensajes adecuados, que nos llevarán a las ediciones finales.

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3.4. Planteamiento del problema, selección de participantes y procedimientos de recogida, análisis de datos y de edición. Desde hace más de una década hemos desarrollado una línea de investigación, dirigida a conocer las concepciones y conocimiento didáctico del contenido de profesores de ciencias experimentales y matemáticas en diversos momentos de su formación y desarrollo profesional (Blanco, 1991; Mellado, 1995). En este trabajo describimos y analizamos un aspecto concreto de las investigaciones anteriores -la secuencia de la enseñanza de la energía por profesores con distinta formación inicial- y, a partir de sus resultados, desarrollamos y editamos materiales de enseñanza de estudios de caso de profesores, para aplicarlos en la formación del profesorado. El trabajo forma parte de una investigación más amplia (Mellado 1995) en la que analizamos las concepciones y la conducta docente de cuatro profesores al final de su etapa de formación inicial universitaria: dos de ellos maestros de la especialidad de Ciencias y dos de ellos licenciados en Ciencias A partir de la LOGSE, la Educación Infantil y Primaria es impartida por Maestros, con las especialidades correspondientes, y la Educación Secundaria por licenciados o titulados equivalentes. Sin embargo los maestros especialistas del Ciclo Superior de la EGB pudieron optar por seguir indefinidamente impartiendo el primer ciclo de la Educación Secundaria Obligatoria. La consecuencia, es que en el área de Ciencias de la Naturaleza del primer ciclo de la Educación Secundaria Obligatoria confluyeron dos colectivos de profesores con una formación inicial y tradiciones formativas y curriculares muy diferentes: Profesores de EGB

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Especialistas en Ciencias procedentes del BUP.

y

licenciados

en

Ciencias

El Profesor de EGB especialista en Ciencias era ante todo maestro, con conocimientos generales en psicopedagogía, y en otras materias del currículo, y con una formación un poco más centrada en ciencias experimentales y matemáticas y en las didácticas específicas correspondientes, pero abarcando todas las materias básicas de su área: Matemáticas, Biología, Geología, Física y Química. Por otra parte, el Profesor de Ciencias de BUP y COU era, y es, normalmente licenciado en una materia concreta: Física, Biología, Química o Geología y, por efecto de la oposición, profesor de dos de ellas: Física y Química o Ciencias Naturales. La formación didáctica para el profesorado de Secundaria, desde la Ley General de Educación, sólo contemplaba en ciertos casos el Certificado de Aptitud Pedagógica, que no ha conseguido generar en estos años una tradición organizativa y académica en la formación de este profesorado (Marcelo, 1993). La LOGSE opta para la formación didáctica del profesorado de secundaria por un curso de especialización de postgrado para los licenciados universitarios, pero este curso apenas se ha puesto en marcha ya que está encontrando fuertes resistencias para su iniciación. La pregunta de qué tipo de profesor se requiere para cada uno de los niveles educativos, tiene una especial pertinencia. En Infantil y Primaria existe una tradición de formación, mejorable en muchos aspectos, pero que es un punto de partida para formar a los nuevos maestros que requiere la LOGSE. Pero, ¿qué ocurre con la Educación Secundaria, y dentro de ella la Secundaria Obligatoria?, un tramo en el que se amplía la obligatoriedad de la enseñanza hasta los dieciséis

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años, y para el que no existen modelos en el marco actual. Las preguntas, que nos hacemos con Marcelo (1993: "¿Qué modelo de profesional de la enseñanza buscamos? ¿Cuales son los conocimientos, destrezas, actitudes, disposiciones que ha de poseer un profesor de Enseñanza Secundaria?", no tienen una fácil respuesta. ¿Tienen los actuales profesores de la ESO, concepciones, conocimientos y actitudes, sobre la ciencia, el currículo, y el aprendizaje y la enseñanza de la ciencia acordes con las orientaciones de la LOGSE? ¿Qué relación e influencia tienen éstos en la práctica del aula? Las respuestas a estas preguntas nos darán datos importantes sobre los profesores de ciencias de Secundaria Obligatoria y podremos planificar mejor la formación inicial y permanente que debe tener este profesorado. Participantes. Los dos profesores de EGB participantes pertenecen a la última promoción de la especialidad de Ciencias de la Escuela de Magisterio de Badajoz (1990-93), ya que en el curso 199192 comenzaron en la Escuela de Magisterio de Badajoz las nuevas especialidades del título de Maestro de acuerdo a la LOGSE. La investigación se llevó a cabo durante el curso 1992-93, cuando realizaban tercer curso. El investigador no había sido profesor de la especialidad en los dos cursos anteriores y en tercero fue supervisor de Prácticas de Enseñanza. Al comienzo de las sesiones de preparación de las prácticas de tercer curso se realizaron unas sesiones de microenseñanza que se grabaron en video y posteriormente fueron vistas y comentadas por el grupo. Después de las sesiones de microenseñanza hubo cinco estudiantes de Magisterio que

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decidieron participar en la investigación que finalmente quedaron reducidos a dos. Otro aspecto que consideramos inicialmente para la selección de los participantes fue que tuviesen concepciones diferentes. Para ello los cinco estudiantes de Magisterio realizaron el cuestionario INPECIP (Porlán, 1989; Porlán et al., 1997). Sin embargo posteriormente no utilizamos el cuestionario como criterio de selección porque los resultados no nos parecían suficientemente discriminatorios. Con la referencia del cuestionario y de la microenseñanza se ela-boró un guión específico para la entrevista, que fue realizada antes del mes de Prácticas en el Colegio de EGB. La observación de la lección "Energía y medio ambiente" se realizó al final de las prácticas en el curso que cada uno tenía asignado en el Colegio de EGB. Los maestros en formación participantes, al ser de la especialidad de Ciencias, habían cursado durante la carrera de forma obligatoria las asignaturas: Física y su Didáctica, Química y su Didáctica, Geología y su Didáctica y Biología y su Didáctica, de cuatro horas semanales cada una; y Metodología de las Ciencias de dos horas semanales. Uno de los cinco participantes iniciales no completó la recogida de datos. En otro de ellos quedó incompleta la grabación de la lección en el aula por fallos técnicos. Por tanto fueron tres los maestros en formación que completaron todo el proceso de recogida de datos. Posteriormente el volumen de datos manejados nos llevó a completar el análisis sólo de dos, seleccionando a los dos maestros que nos parecía que tenían más expresividad y podían aportar un mayor número de datos. Para mantener el anonimato a los dos profesores de EGB participantes los denominamos Ana y Julio. Ana es una profesora de EGB en formación de la

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especialidad de Ciencias. Esta profesora es natural de un pueblo de Badajoz de unos 10.000 habitantes. Sus estudios de EGB y Bachillerato los realizó en el Colegio Público e Instituto de Bachillerato de su pueblo, respectivamente. Las Prácticas de Enseñanza de tercer curso las realizó en el Colegio Público de su pueblo, en el área de Ciencias de la Naturaleza de 6º curso de EGB. Julio es un profesor de EGB en formación de la especialidad de Ciencias. Este profesor vive en la ciudad de Badajoz donde realizó sus estudios de EGB y Bachillerato en un Colegio Concertado gestionado por una Orden Religiosa. Las Prácticas de Enseñanza de tercero las hizo en 8º de EGB de un Colegio Femenino Concertado de Badajoz gestionado por una Orden Religiosa. Los dos licenciados participantes terminaron la licenciatura en Ciencias el curso 1991-92. La investigación se llevó a cabo durante el curso 1992-93 en el que ambos estaban realizando el CAP en la Universidad de Extremadura. El investigador no conocía previamente a estos participantes, ya que no había sido profesor de la Facultad de Ciencias, ni ese año era profesor del CAP. El primer contacto entre el investigador y los licenciados participantes tuvo lugar en Noviembre de 1992. En un intermedio de una de las sesiones del CAP, se le explicó a los licenciados en Ciencias del CAP el objetivo de la investigación. Inicialmente manifestaron su interés en participar en la investigación siete licenciados. Los siete realizaron una sesión de microenseñanza sobre un tema de ciencias que cada uno eligió libremente. La sesión de micro-enseñanza fue grabada en video y posteriormente comentada. Uno de los objetivos de la sesión de microenseñanza era que los participantes tuviesen más

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elementos de juicio para decidir sobre su participación en la investigación. Para seguir con la misma metodología que la realizada con los maestros, después de la sesión de microenseñanza los licenciados contestaron el cuestionario INPECIP de Porlán. Aunque, por la experiencia con los maestros, ya habíamos descartado que el cuestionario pudiese servirnos como criterio de selección. Con las referencias del cuestionario y de la sesión de micro-enseñanza se elaboró un guión específico de entrevista para cada uno de ellos, que fue realizada antes de las Prácticas del CAP. La observación de la lección "Energía y medio ambiente" se realizó al final de las Prácticas del CAP. Por diversas circunstancias no se completó la recogida de datos de cuatro de los licenciados. De los tres que se completó la documentación uno es licenciado en Biología y dos licenciados en Físicas. Uno de los físicos se descartó para la investigación ya que realizó sus prácticas en COU y la grabación se hizo en una asignatura de BUP en la que no conocía previamente a los alumnos. Los dos licenciados que participaron hasta el final en la investigación fueron observados en el curso en el que realizaron sus Prácticas de Enseñanza de CAP. A estos dos licenciados en ciencias los denominamos David y Miguel para mantener el anonimato. David es natural de un pueblo próximo a Badajoz de más de 10.000 habitantes. Sus estudios de EGB y BUP los realizó en el Colegio Público e Instituto de Bachillerato de su pueblo. La licenciatura de Físicas la cursó en la Universidad de Extremadura, terminándola en en curso 1991-1992. Durante el curso 1992-1993 realizó el CAP en el Instituto de Ciencias de la Educación de la Universidad de Extremadura. Las Prácticas del CAP las realizó en la asignatura de Física y Química de 2º de BUP en el Instituto de su pueblo. Miguel comenzó a estudiar EGB en Cataluña y la terminó en Aranjuez, donde también realizó todo el bachillerato. Participó en un programa de intercambio e hizo en Noruega un curso preuniversitario equivalente al COU español. La licenciatura de Biología la realizó en Madrid,

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terminándola el curso 1990-91. El curso 1992-93 realizó el CAP en el Instituto de Ciencias de la Educación de la Universidad de Extremadura. Durante el curso 1992-1993 y 1993-94 este licenciado ha tenido una beca de investigación en un centro de investigación biológica de Badajoz, no perteneciente a la Universidad de Extremadura. Procedimientos de recogida y análisis de datos. Los procedimientos de recogida de datos que hemos utilizado han sido el cuestionario, entrevistas semiestructuradas grabadas en audio, documentos personales, observaciones de aula durante la realización de las prácticas de enseñanza grabadas en video, y entrevistas de estimulación del recuerdo. No incluimos los diarios de prácticas, porque en investigaciones precedentes (Mellado y Bermejo, 1995) observamos que los diarios se centran en cuestiones generales y no en problemas específicos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias. El análisis de los cuestionarios y entrevistas se realizó por medio de mapas cognitivos, los cuales relacionan, de una forma parcialmente jerarquizada, unidades de información con un sentido más amplío que los conceptos utilizados en los mapas conceptuales (Mellado, 1995, 1996 y 1997). La representación por medio de mapas cognitivos permite una visión global y no fragmentada de las concepciones. Para la construcción de los mapas cognitivos de un profesor a partir del cuestionario clasificamos las respuestas a los items adscribiéndolas a una orientación. A continuación en cada grupo de respuestas se enlazan las frases de los items de las más generales e inclusoras a las más particulares, formando un mapa cognitivo de creencias, realizado con una técnica análoga a la que utilizan Novak y Gowin (1988) para los conceptos. Para la construcción del mapa a través de la entrevista, se codifica cada frase que suponga una unidad de información, a continuación se clasifican por categorías y posteriormente las unidades de información de cada categoría o subcategoría se relacionan gráficamente en forma de mapa

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cognitivo. En la figura 12 se muestra el mapa cognitivo de Miguel sobre la secuencia de enseñanza, elaborado a partir de sus respuestas a la entrevista inicial. La numeración corresponde a la codificación de las preguntas de la entrevista. la secuencia de enseñanza debe comenzar 109, 132

Descubrir las ideas intuitivas de los alumnos 109

porque pueden

y

Su proceso de formación

111

Diálogos con los alumnos

Ser válidas 112

Enfocar el tema 112

146.2 151.2

Exprese sus ideas

153

152.1

132

146.1 y 150.1

Debatir sobre las distintas ideas

Despierte su espíritu crítico

Sugerir ideas

Vea la variedad de ideas 152.1

sin

Decirle al niño que está equivocado

Sea consecuente con sus ideas 149.3 y 159

Comprenda las ideas de los demás 152.1

Figura 12. Mapa cognitivo de Miguel, elaborado a partir de la entrevista

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inicial.

La observación de clase, del tipo no participante, se realizó en los cursos en los que cada profesor estaba realizando las prácticas de enseñanza: David en la asignatura de "Física y Química" de 2º de Bachillerato (niños/as de 15/16 años), Miguel en la asignatura de "Ciencias Naturales" de 1º de Bachillerato (niños/as de 14/15 años), Ana en "Ciencias de la Naturaleza" de 6º de EGB (niños/as de 11/12 años), y Julio en "Ciencias de la Naturaleza" de 8º de EGB (niñas de 13/14 años). Cada lección fue grabada en video, posteriormente cada lección se transcribió, se codificaron las unidades de información y se analizó. En el análisis de la conducta en el aula también se tuvieron en cuenta los documentos personales aportados por cada profesor en la planificación y en la enseñanza interactiva. Consideramos el aula como un sistema complejo y multimensional que puede analizarse desde distintos posicionamientos teóricos y con objetivos muy variados, en el que las relaciones de comunicación suponen una parte sustancial de la propia dinámica del aula (Cañal, 1998). Existen dificultades para analizar la conducta docente en el aula, por la propia complejidad de la misma, y porque todavía no contamos con suficientes instrumentos y esquemas de análisis de los distintos factores del aula. Actualmente se están realizando por distintos investigadores trabajos de categorización de algunas de las variables que intervienen en el aula, y que nos serán de enorme utilidad en un futuro. En esta línea podemos citar los trabajos de García y Cañal (1995) y Cañal (1998) sobre las estrategias de enseñanza, o los de De Longhi (1997) sobre el discurso en clase del profesor y los alumnos.

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Finalmente, después de la lección, a cada participante se le realizó una entrevista de estimulación del recuerdo grabada en audio. En esta entrevista el profesor en formación participante junto al investigador analizó su propia conducta docente en el aula. Finalmente cada participante revisó el informe provisional final de su caso elaborado por el investigador y se discutieron los resultados. Elaboración del vídeo. A continuación describimos más detalladamente el proceso de recogida y análisis de datos de la observación de clase y de la elaboración del video: a) Planificación de la grabación. En este proceso incluimos el análisis de la clase donde se realizará la grabación (situación, puntos de luz, posición de las cámaras, etc), la preparación del material y la elaboración de un guión o esquema de grabación. b) Grabación de imágenes. Las clases se grabaron a los cuatro profesores utilizando dos cámaras de vídeo, una situada al final de la clase permanentemente dirigida al profesor y otra situada en la cabecera de la clase y dirigida a los alumnos. Se utilizó una cámara Panasonic SVS modelo MSI y una cámara JVC, SVHS, modelo GYX1, con las cuales se recogió tanto imagen como sonido, también para la captación de otras imágenes complementarias de ambientación utilizadas en la edición, se utilizo una cámara digital JVC, GR-DVJ70. c) Análisis de la observación de clase grabada en video. Por cada profesor se obtuvieron dos cintas de vídeo, que fueron visionadas detenidamente, teniendo en cuenta la actuación del profesor y de los alumnos. Su análisis nos permitió llegar a una serie de conclusiones sobre

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como introducen los distintos profesores el concepto de energía, considerando a su vez la distinta procedencia en su formación inicial, y que fueron complementadas por medio de otras técnicas detalladas a lo largo del trabajo. Cada clase fue transcrita, codificando y numerando cada intervención del profesor o de los alumnos. Para el análisis se estudian en primer lugar los documentos reales utilizados por el profesor en la planificación. Estos documentos nos dan una pauta de lo que el profesor pretende hacer en la clase. A continuación se observa la grabación comparándola con la planificación para ver la secuencia global de la clase y determinar si existen epígrafes diferenciados en la estructura de la lección. Aunque la observación no es más que una representación de la realidad según unos fines y actúa como una "lente" de la misma, es necesario en los estudios interpretativos ir lo menos condicionado posible para intentar observar los fenómenos desde el punto de vista de los actores (Marcelo y Parrilla, 1991). El análisis propiamente dicho se hace simultáneamente leyendo la trascripción y viendo la grabación en video. El proceso que seguimos es el siguiente: - Impresión de la trascripción en la parte izquierda de cada hoja dividida en unidades de información con sentido independiente. - En la parte derecha de cada hoja se hace un análisis gráfico secuencial de cada unidad de información con símbolos diferentes para cada unidad según sea una pregunta, una respuesta o información del profesor, o una respuesta de los alumnos. Por ejemplo, en la figura 13 se representa una secuencia, en un segmento de la clase de un profesor en formación de 1º de BUP en la asignatura de Ciencias Naturales - El análisis general de la actuación de cada profesor incorpora las secuencias gráficas anteriores más relevantes junto con los comentarios del investigador. Los textos íntegros de las transcripciones de las clases se incluyen en los Anexos.

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- En el análisis de la conducta en el aula del profesor también incluimos los dibujos y escritos que el profesor ha hecho en la pizarra durante la clase, intercalados en el momento en el que se han realizado con las secuencias gráficas y comentarios correspondientes. - Finalmente, el análisis de la clase incluye, en la secuencia en la que se han producido, las opiniones más significativas del profesor sobre su propia actuación, expresadas en la entrevista de estimulación del recuerdo.

Miguel comienza preguntando a los alumnos qué es la energía. Los alumnos intervienen tres veces relacionando la energía con la fuerza.

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¿Qué es la energía?

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La fuerza de los iones 12,14 Finalmente el profesor les dice que no hay una definición de energía sino que hay que comprender la energía por lo que hace y no por lo que es: "yo he estado mirando definiciones y tampoco te dicen exactamente lo que es la energía. La energía la definen como un fuerza o algo que es capaz de realizar un trabajo. 15 ¿Esta es la definición, no? O sea que tampoco te definen lo que es energía. No te dicen por ejemplo lo que sería Explicación una mesa, que te dicen: una mesa es una tabla con cuatro patas. No te lo definen así. Definen la energía por lo que hace y no por lo que es. O sea que realmente no se sabe muy bien lo que es la energía." (A-Miguel-15).

Figura 13. Ejemplo del análisis de la observación de la clase de uno de los profesores en formación.

d) Guión de edición. Las conclusiones del trabajo nos conducen a la elaboración

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de un guión de edición para realizar un montaje en una cinta única de acuerdo con los objetivos de la edición, referidos en este caso al comienzo de la enseñanza de la energía. Este guión contemplaba la selección de imágenes, así como la información complementaria tanto oral como escrita que figurará en el vídeo final. e) Secuenciación temporal y selección de imágenes. Este minucioso trabajo, descrito en el apartado anterior, terminó con la selección de las secuencias acotadas, considerando en primer lugar los objetivos propuestos en el trabajo y en segundo lugar las calidades en imagen y sonido de la grabación. El proceso terminaba con la elección de una secuencia por objetivo propuesto en el marco del guión. Las secuencias estaban constituidas por las siguientes imágenes: 1. Plano General del alumnado entrando en el aula y acomodándose en sus pupitres. Esta imagen lleva sobreimpresionado el título del trabajo: 17 s 2. Panorámica de alumnos en el aula 7s 3. Plano General alumnos universitarios saliendo y entrando de la Facultad de Ciencias 5s 4. Plano General alumnos universitarios saliendo y entrando de la Facultad de Educación 5s 5. Plano Medio de la maestra especialista en ciencias, Ana 6s 6. Plano General corto del maestro especialista en ciencias, Julio 6s 7. Plano Medio del licenciado en Físicas, David 6s 8. Plano Medio del licenciado en Biología, Miguel 6s 9. Plano General de Ana con sus alumnos 8s 10. Plano General de Julio con sus alumnos 8s 11. Plano General de David con sus alumnos 8s 12. Plano General de Miguel con sus alumnos 8s

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13. Plano General de la clase de Ana, mostrando a Ana y la disposición de los alumnos 14. Plano General de la clase de Julio, mostrando a Julio y la disposición de los alumnos

5s 3

s 15. Plano General de la clase de David, mostrando a David y la disposición de los alumnos

3

16. Plano General de la clase de Miguel, mostrando a Miguel y la disposición de los alumnos

3

s

s 17. Intervención de Ana con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía. 18. Intervención de Julio con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía. 19. Intervención de David con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía. 20. Intervención de Miguel con planos de los alumnos acerca de la introducción del concepto de Energía.

Para la selección de estas secuencias se utilizó el siguiente material: - Dos magnetoscopios reproductor/grabador JVC, compuestos por los modelos BR-S611E y BR-S811E. - Un videocassette recorder Panasonic NV-FSI. - Un controlador de edición JVC modelo RM-G10U. - Una mesa mezcladora y generadora de efectos Panasonic modelo WJ-MX12. - Tres monitores JVC. f) Edición. Una vez acotadas temporalmente las imágenes anteriormente enumeradas se procedió a la edición y para ello se procedió a la digitalización de las secuencias enumeradas en el apartado anterior, para lo cual se utilizó una estación de producción de vídeo digital compuesta por:

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- Un Ordenador Pentium II, 233, con 64 Mb de RAM y 9Gb de disco duro. - Software para edición digital “Videomachine” DPR Manager. - Monitor de 17”. - Monitor JVC modelo TM-1700PN. - Introducción de los mensajes orales y escritos. - Los mensajes escritos se introdujeron utilizando el programa Corell 8 así como la estación de producción de vídeo digital.

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PARTE IV: ESTUDIOS DE CASO DE PROFESORES SOBRE LA ENSEÑANZA DE LA ENERGÍA

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En esta parte del trabajo aplicamos el marco de formación del profesorado propuesto anteriormente al tema de la enseñanza de la energía (Mellado, 1998e). Para ello partimos de la investigación realizada con los cuatro estudiantes para profesores con distinta formación inicial al final de su etapa universitaria descritos en el apartado de participantes. Los datos y registros obtenidos de estos estudios de caso nos permiten realizar un montaje audiovisual sobre la conducta docente de los cuatro profesores en formación, que posteriormente puede ser utilizado como material de enseñanza en la formación de futuros profesores de ciencias. 4.1. La enseñanza de la energía. El tema de la energía ha sido ampliamente tratado en la literatura de didáctica de las ciencias desde diversos enfoques (Hierrezuelo, 1986). Valera et al. (1993 y 1995) después de hacer una revisión de investigaciones sobre las ideas espontáneas de los alumnos sobre la energía, analizan las de estudiantes de secundaria madrileños, y concluyen que los estudiantes que podríamos englobar en la actual Educación Secundaria Obligatoria asocian la energía con: fuerza, movimiento, algo material, objetos animados y aparatos que funcionan, vigor o esfuerzo físico, combustible y fuente de actividad. Pero tener ideas alternativas sobre la energía o conceptos relacionados no es exclusivo de los estudiantes y se han detectado ideas alternativas, en ocasiones coincidentes con las de los estudiantes, en profesores en formación (Kruger, Palacio y Summers, 1992; Mellado et al., 1985; Trumper, 1997) y en profesores con experiencia (Bacas, 1997), lo que demuestra que las ideas alterna-tivas tienen una larga

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permanencia en el tiempo. Además la energía no sólo es importante en el contexto de la física o de la química: Barak, Gorodetsky y Chipman (1997) han analizado a estudiantes y profesores de biología de secundaria, e indican que la concepción que éstos tienen de la energía tiene mucha influencia en sus concepciones sobre la biología, existiendo una fuerte correlación entre las ideas alternativas sobre la energía y las ideas vitalistas sobre la biología. En la Educación Primaria en España se tratan distintos tipos de energía y sus transformaciones, dejando para la Secundaria (M.E.C., 1992) los conceptos de conservación y degradación. Sin embargo Varela et al. (1993 y 1995) señalan que los estudiantes de 12-16 años tienen dificultades para utilizar los conceptos de transferencia (Duit, 1984), conservación (Hierrezuelo y Molina, 1990; Koballa, 1989; López Gay, 1987) y degradación de la energía. La enseñanza de la energía ha sido tratada en la literatura de didáctica de las ciencias desde diversos enfoques. El problema de cómo empezar la enseñanza de la energía es una cuestión importante para el desarrollo del tema, y está en parte determinado por la orientación curricular que se establece en cada caso. Koliopoulos y Ravanis (1998) analizan los currículos de varios países y establecen tres modelos para la enseñanza de la energía: El tradicional, en el que el concepto de energía se encuentra disperso en varias unidades temáticas con autonomía conceptual en cada una de ellas. La energía se introduce definiéndola a partir del trabajo mecánico. El currículo sigue la lógica fundamentalmente de la física, sin análisis epistemológico, ni social ni de la psicología del aprendizaje. El innovador, en el que la energía constituye un elemento organizador del programa. Los elementos unificadores son los

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de transferencia, transformación, conservación y degradación, considerando también los aspectos sociales. La energía se introduce como concepto básico no derivado, a través de sus distintas formas. El constructivista, que tiene además en cuenta las ideas de los alumnos, los obstáculos cognitivos a superar, y la evolución progresiva desde modelos-germen pre-energéticos cualitativos a conceptos energéticos cuantitativos. Prideaux (1995) considera que la enseñanza de la energía se ha abordado básicamente desde dos perspectivas: a) la psicológica, fundamentada en el constructivismo, y que parte de las ideas de los estudiantes, y b) la académica física, que a su vez subdivide en dos: enseñanza de la energía a partir del trabajo mecánico y a partir del principio de conservación. Este autor mantiene una posición ecléptica entre los distintos enfoques y defiende que el profesorado debe conocer las ventajas e inconvenientes de las distintas perspectivas sobre la enseñanza de la energía, para después considerando todas las cuestiones globales y de contexto que se dan en las clases, tomar las decisiones pertinentes sobre el enfoque de enseñanza. La energía, definida a partir del trabajo mecánico, es la forma habitual de iniciar el tema en los libros de texto (Michinel y D'Alessandro, 1993 y 1994; Trumper, 1991) y en las aulas (Sevilla, 1986), y ha sido defendida por algunos autores (Warren, 1983) como la forma más apropiada, aunque ello obligue a esperar a que los estudiantes manejen conceptos abstractos. "Si tomamos como indicador del tratamiento que mayoritariamente se da en las aulas al tema de la energía, el contenido de los libros de texto en uso, podemos afirmar que responde básicamente al esquema: trabajo-potenciaenergía-principio de conservación, todo ello sin ningún ejemplo extraño a la

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Mecánica y por supuesto diferenciado de otro tema que es el calor". (Sevilla, 1986, p. 249).

La definición mecanicista de energía puede también encontrarse en diccionarios de uso común. Como ejemplo valga el de la Real Academia Española (1985): "Energía es la causa capaz de transformarse en trabajo mecánico". Sin embargo, comenzar la enseñanza de la energía a partir de la definición de trabajo mecánico ha sido criticado tanto desde un punto puramente científico (Lehrman, 1973; López y López, 1983; Sexl, 1981), como desde un punto de vista didáctico. Feynman et el. (1971) señalan que no se puede comprender la energía si no es a través de la comprensión de sus distintas formas: "Hay un hecho, o si se prefiere una ley, que gobierna todos los fenómenos conocidos hasta la fecha. No se conoce excepción a esta ley - es exacta hasta donde sabemos -. La ley se llama de la conservación de la energía. Establece que hay cierta cantidad que llamamos energía, que no cambia en los múltiples cambios que ocurren en la naturaleza. (p. 4.1). Es importante darse cuenta que en la física actual no sabemos lo que es la energía. (p. 4.2). Puede entenderse la conservación de la energía si tenemos la fórmula para todas sus formas. (p. 4.3)"

López y López (1983) también rechazan comenzar la enseñanza de la energía a partir de la definición operacional de trabajo mecánico, ya que la energía no queda completamente determinada a partir del trabajo mecánico: "La energía no es sólo capacidad para producir un trabajo sino para ceder calor, producir radiación, romper enlaces químicos, etc. Además, y desde un punto de vista exclusivamente termodinámico, no toda la energía interna de un sistema puede transformarse íntegramente en trabajo." (López y López, 1983, p.

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503).

Desde el punto de vista didáctico también se ha criticado comenzar la enseñanza de la energía a partir de la definición de trabajo mecánico (Gómez et al., 1995; López y López, 1983; Sevilla, 1986; Trumper, 1991; Varela et al., 1993; Vega y Agapito, 1978), porque restringe el concepto de energía al campo de la mecánica, no proporciona una idea global de la energía ni de sus transformaciones, conservación y degradación, y tiene además mayores dificultades de aprendizaje para los alumnos: "Este tratamiento ha demostrado no ser eficaz en el aspecto de proporcionar una idea global de la energía ni de sus transferencias, transformaciones, conservación y degradación, sino más bien restringe el concepto de energía al campo de la Mecánica, produce una identificación entre trabajo y energía, y además no capacita a los estudiantes para aplicar el Principio de Conservación en situaciones variadas. Por otra parte, induce la idea de que el calor es algo que poseen los cuerpos, no diferenciando entre Energía interna y su transferencia. Tampoco resuelve el conflicto entre el Principio de Conservación y la Degradación de la Energía." (Varela et al., 1993, p. 28).

Los resultados de la investigación llevada a cabo por Hierrezuelo y Molina (1990) indican que los alumnos de Secundaria aprenden mejor el concepto de energía cuando sus profesores comienzan con un enfoque descriptivo que cuando comienzan definiendo la energía como la capacidad de realizar trabajo. En consecuencia, numerosos autores (Duit, 1987; Hierrezuelo y Molina, 1990; López y López, 1983; LópezGay, 1987; Sevilla, 1986; Varela et al., 1993) optan por introducir la energía de una forma descriptiva como una magnitud fundamental de los sistemas, por la que éstos pueden transformarse, así como actuar sobre otros sistemas originando

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en ellos procesos de transformación. En este enfoque, la energía se introduce como un concepto básico no derivado, tratándose su transferencia, transformación en distintas clases, conservación y degradación, llegándose por inclusión a un concepto más general de la energía. Sin embargo no todos los autores coinciden en la secuencia que hay que establecer. Para Ballini, Robardet y Rolando (1997) el principio de conservación de la energía juega el papel central en el aprendizaje y a partir de él pueden introducirse formas de energía que no son intuitivas para los estudiantes. Duit (1986) y Solomon (1985) en cambio sugieren la introducción simultánea en secundaria de los conceptos de conservación y degradación, e incluso Piaget (1979) consideraba que es más fácil comprender el concepto de degradación que el de conservación. Para Hierrezuelo y Montero (1988), junto a las transformaciones de la energía de unas formas a otras, debe introducirse el concepto cualitativo de degradación como una perdida de la "calidad" de la energía. De este modo puede superarse la contradicción que existe entre las expresiones del lenguaje ordinario relacionadas con la producción, consumo y ahorro energético, y el principio de conservación. Jiménez y Gallastegui (1995 y 1997) junto a la idea de transformación, recalcan las de conservación y degradación. Gómez et al. (1995) proponen una unidad didáctica para alumnos de Educación Secundaria Obligatoria, en un marco constructivista, basándose en la secuencia: Interacción

Transferencia Cambio-tansformación

Conservacióndegradación

En este enfoque las ideas clave son los cambios que se producen en un cuerpo o en un sistema a través de la interacción entre ellos, la transferencia de energía y su

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transformación en distintos tipos, y la introducción de la conservación asociada a la degradación. Sólo después de desarrollada esta secuencia consideran estos autores que sería el momento adecuado para introducir los conceptos de trabajo y calor "pero nunca antes (p. 15)". También para Michinel y D'Alessandro (1994) sólo después de conocer de forma descriptiva distintas formas de energía se tratarían el trabajo y el calor como procesos de intercambio de energía. Trumper (1991) utiliza una estrategia constructivista partiendo de las ideas alternativas de los alumnos para llegar a una posterior reconstrucción y generalización del concepto de energía. Hernández (1993) va más allá y comienza por estudiar los aspectos sociales del tema. Trata los recursos energéticos, las fuentes de energía y sus transformaciones hasta llegar a la energía útil, así como la incidencia medioambiental y socioeconómica de la energía. Después aborda los conceptos y principios energéticos. Este enfoque tiene la ventaja de que los aspectos sociales pueden interesar y motivar más. Un último aspecto a considerar es el relativo a la utilización didáctica de la historia de la ciencia para la enseñanza de la energía. Prideaux (1995) propone una analogía histórica entre los tres enfoques que establece para la enseñanza de la energía y la historia de la ciencia. La introducción de la historia de la ciencia tiene un fuerte componente motivador y aporta numerosas ventajas para la enseñanza y aprendizaje de la ciencia (Moreno, 1995). Fernández (1998) señala el paralelismo de la historia de la ciencia con las situaciones del aula y defiende la utilización didáctica de la experiencia de Joule para que los estudiantes conozcan la dimensión histórica de la ciencia, las relaciones en el contexto histórico de Joule entre ciencia, tecnología y sociedad, y la evolución de las

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teorías científicas. 4.2. Resultados de la investigación. Uno de los aspectos novedosos de la reforma educativa española es que el currículo no es impuesto de una forma cerrada desde las administraciones educativas, sino que corresponde a los equipos docentes de los centros realizar el análisis y reflexión de los contenidos, teniendo en cuenta el contexto en que se encuentren. Esto permitirá a los profesores y profesoras tomar decisiones sobre la selección, orden y secuenciación, así como sobre las distintas formas de representación de los contenidos (Pedrinaci y Del Carmen, 1997). La Educación Secundaria Obligatoria se plantea en el primer ciclo con una perspectiva interdisciplinar y un enfoque globalizador del área de ciencias de la naturaleza. El segundo ciclo va progresivamente profundizando en los contenidos de las materias del área y puede optarse por un enfoque más vinculado a las disciplinas específicas. Algunos autores (Gil y Gavidia, 1993) defienden un currículo más centrado en las disciplinas, aunque con un carácter más integrador en el primer ciclo; otros optan por un enfoque de ciencia coordinada (Carnicer et al., 1997); otros (Jiménez, Lorenzo y Otero, 1993) parten de una estructura de área para toda la secundaria obligatoria; y otros (Sanmartí, Caamaño y Albadalejo, 1993) siguen una secuencia de conceptos estructurantes para el primer ciclo, uno de los cuales es la energía, y una secuencia de ciencia coordinada para el segundo ciclo. Ya hemos señalado que como consecuencia de la LOGSE, en el área de Ciencias de la Naturaleza de la Educación Secundaria confluyen profesores con una formación inicial muy diferente. En otros trabajos (Mellado, 1996, 1997, 1998c) hemos analizado las concepciones de profesores de ambos colectivos (Maestros de Ciencias y Licenciados en Ciencias), sobre la ciencia, el aprendizaje y la enseñanza de las ciencias, así como su influencia en la conducta docente. En este apartado trataremos específicamente el

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modo en que comienzan la enseñanza de la energía, así como su enfoque y secuenciación, profesores de ciencias con una formación inicial muy diferente (Mellado, 1998e). Para ello realizamos un estudio de caso de cuatro profesores de ciencias al final de su etapa de formación inicial: dos de los profesores son Maestros especialistas en Ciencias (Ana y Julio) durante su tercer año universitario, y dos son Licenciados en Ciencias, uno de Física (David) y otro de Biología (Miguel), durante la realización del curso pedagógico de postgrado. El tema elegido para que los participantes en la investigación impartan una lección ha sido el de "Energía y Medio Ambiente", un tema que tiene influencia directa en el ciudadano, ampliamente tratado por los medios de comunicación, y que puede considerarse como integrante de la cultura general. Al proponer este tema y dar a los profesores participantes plena libertad para planificar e impartir la lección, podemos suponer que los profesores tendrán en cuenta el contexto de la clase, que no es el mismo para todos, la asignatura correspondiente y su propia formación. Además este tema no viene desarrollado como tal en sus respectivos cursos, lo que permite a cada participante darle la orientación que cada uno considere más conveniente según su propia formación y el contexto de la clase. Concepciones, planificación y conducta docente Antes de analizar el comienzo de la secuencia de enseñanza de cada participante, trataremos algunos aspectos más generales relacionados con la enseñanza de la energía de los cuatro profesores en formación analizados. Sólo la maestra (Ana) realiza una planificación completa y detallada, incluyendo objetivos, contenidos, procedimientos, actitudes, actividades individuales y de grupo, actividades de motivación y evaluación. Los otros tres profesores planifican fundamentalmente por contenidos, aunque posteriormente reconocen que tienen una planificación mental sobre la forma

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de dar la clase, pero no la escriben ni la hacen explícita. Otras investigaciones también han mostrado que los profesores no suelen planificar por objetivos específicos sino por contenidos y actividades (Lederman y Gess-Newsome, 1991; Wallace y Louden, 1992). Aunque los cuatro profesores estudiados planifican fundamentalmente por contenidos, todos tienen una meta u objetivo personal sobre lo que se proponen con el tema "Energía y medio ambiente". Tres de los profesores (David, Miguel y Julio) no hacen referencia en su planificación a este objetivo personal, por lo que es un objetivo implícito. Sin embargo este objetivo general implícito o meta es el que influye más en su conducta docente en el aula. Este resultado coincide con las investigaciones de Duschl y Wright (1989) y de Brickhouse (1993) que nos indican que los profesores de ciencias tienen unas metas u objetivos personales, distintas y de otro nivel de los objetivos curriculares, y que condicionan su actuación. En David se observa bastante coherencia entre su planificación real y su concepción de planificación expresada anteriormente. Incluso los apuntes que elabora se corresponden con su concepción previa. En cambio la planificación de Miguel no se corresponde con sus concepciones previas; si en su concepción previa señalaba que tendría en cuenta las ideas de los alumnos, en su planificación real sólo pretende transmitir contenidos, sin tener en cuenta si están o no adaptados a los conocimientos y a las ideas de los estudiantes. Los contenidos de Miguel son además demasiado extensos para desarrollar en las dos sesiones previstas. La planificación real de Ana se corresponde en gran parte con su concepción previa; para ella la enseñanza de las ciencias tiene que contribuir a la formación integral de los niños y planifica

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contenidos, actividades y actitudes, teniendo en cuenta la formación previa y los conocimientos de los niños sobre el tema; también planifica actividades de grupo para que la clase les resulte amena y divertida a los niños, tal como expresaba en su concepción previa. En el caso de Julio, su planificación es escasa y más bien se asemeja a un guión desordenado que a una planificación propiamente dicha, en el que incluye contenidos, y en menor medida procedimientos, actitudes y algún ejemplo de los que utilizará en clase; la planificación de este maestro parece que ha sido más mental que explícita. A pesar de ser muy diferente el curso en el que imparten la lección y que tenían total libertad para elegir el contenido del tema, David y los dos maestros (Ana y Julio) desarrollan unos contenidos básica-mente semejantes (figura 14). En cambio Miguel se centra casi exclusivamente en la relación entre energía y seres vivos. Los maestros tienen como principio integrador del contenido el de transformación de la energía, más claramente en Ana que en Julio. El licenciado en física tiene como principio integrador el de conservación de la energía y el licenciado en biología el de degradación. Los aspectos interdisciplinares están presentes en el contenido de los cuatro profesores aunque en distinto grado: muy alto en Ana, alto en David y Julio, más bajo en Miguel. El licenciado en física y los dos maestros dan al tema una orientación de "ciencia, tecnología y sociedad", por las implicaciones que tiene en los tres campos. Estos tres profesores consideran importante el desarrollo de actitudes en los alumnos. En cambio el licenciado en biología apenas genera actitudes en los estudiantes. La concepción más abierta de la ciencia corresponde al licenciado en física. La visión más cerrada del conocimiento

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científico la ofrece el licenciado en biología, que se limita a transmitir un cuerpo de conocimientos ya elaborados. La orientación del conocimiento científico de Miguel se contradice fuertemente con su concepción previa relativista de la ciencia. David (F) Define la energía

Miguel (B) No define la energía

Ana (M)

Julio (M)

Define la energía

Define la energía

Formas básicas

Tipos de energía

Tipos de energía

Transformación

Transformación

Transformación

E. y seres vivos - Fotosíntesis

E. y seres vivos - Fotosíntesis

Conservación Degradación

Degradación

E. y seres vivos - Fotosíntesis

E. y seres vivos - Fotosíntesis

Influencia de la E. del Sol en los ecosistemas de la Tierra Las cadenas tróficas Las cadenas tróficas E. y sociedad Fuentes de energía Transformaciones Implicaciones - Sociales - Económicas - Políticas Fuentes alternativas Influencia de la E. en el medio ambiente

E. y sociedad Fuentes de energía Transformaciones Implicaciones - Sociales - Económicas - Políticas Fuentes alternativas Influencia de la E. en el medio ambiente

E. y sociedad Fuentes de energía Transformaciones Implicaciones - Sociales - Económicas - Políticas Fuentes alternat. Influencia de la E. en el medio ambiente

Figura 14. Contenidos que desarrollan en la lección "Energía y Medio Ambiente".

En su concepción previa, los cuatro profesores reflejan una aparente

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orientación constructivista del aprendizaje, como construcción activa a partir de las ideas previas de los alumnos relacionando los nuevos conocimientos con los que ya posee el alumno. Sin embargo el valor epistemológico que dan a las ideas de los alumnos es muy diferente para cada caso. David y Julio consideran importante conocer las ideas de los alumnos, pero no les dan valor epistemológico, sino que las consideran simples errores que el profesor tiene que eliminar si no coinciden con las de la ciencia. Miguel en cambio, considera las ideas de los alumnos verdaderas teorías alternativas, con el mismo valor epistemológico que las del currículo escolar y, en consecuencia, el profesor no tiene que cambiarlas sino ayudar a los alumnos a que las refuercen y justifiquen por sí mismos. Para Ana el valor epistemológico lo tiene el currículo escolar y no las ideas de los alumnos, sin embargo da mucha importancia a las ideas de los niños, por el hecho de que han sido elaboradas por los niños, que para ella son los protagonistas de la clase. Aunque Ana considere que las ideas intuitivas son erróneas no trataría de rebatirlas, ya que para ella la adquisición de conocimientos esta supeditada a la formación integral de los niños. En relación a las concepciones previas sobre la enseñanza de las ciencias nos referiremos a orientaciones o tendencias dominantes para cada uno (figura 15), ya que existen contradicciones en algunos aspectos. Los cuatro profesores analizados, en coherencia con su intención de partir de las ideas de los alumnos, señalan que comenzarían la secuencia de enseñanza tratando de averiguar estas ideas previas a través de preguntas, ejemplos, anécdotas, etc. que tendrían también la misión de motivación. David tendría como eje de la enseñanza la explicación del profesor, aunque también consideraría una estrategia de cambio conceptual simple, basada en la contradicción entre las ideas de los alumnos y las del currículo escolar. Para David los alumnos realizarían el cambio conceptual de forma automática a través del diálogo o de la explicación del profesor. Miguel cree que los alumnos deben debatir sus ideas en clase, para reforzar y justificar sus pensamientos, y la explicación del profesor no tiene la misión de rebatir, sino de aportar un elemento más al debate. Ana defiende una estrategia de

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cambio conceptual guiado en la que el profesor debe guiar y orientar a los alumnos, a través del diálogo, de actividades y de la propia explicación del profesor, tratando de que sean los propios niños los que realicen el cambio conceptual. Julio coincide con David en que hay que eliminar las ideas erróneas de los niños a través de la contradicción o de la explicación del profesor. David (F) Motivación

Preguntas

Diálogo

Explicación del profesor como eje central de la clase

Miguel (B)

Ana (M)

Motivación

Preguntas

Debate

Explicación del profesor como un elemento màs de la clase

Cambio conceptual No cambio conceptual por contradicción (Reafirmación ideas (Método socrático) de los estudiantes)

Julio (M)

Motivación

Motivación

Preguntas

Preguntas

Diálogo

Diálogo

Explicación del profesor como guía para el aprendizaje

Explicación del profesor como guía o como eje de la clase

Cambio conceptual Cambio conceptual guiado por la por contradicción maestra

Figura 15. Concepción previa sobre la secuencia de enseñanza

Las anteriores concepciones previas no siempre se corresponden con lo que cada profesor realmente realiza en el aula. En el aula ninguno de los profesores hace un diagnóstico sistemático e individualizado de las ideas de los niños, lo que dificulta que realmente puedan partir de ellas y hacer un

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seguimiento individualizado del aprendizaje. Sus preguntas iniciales cumplen más la misión de motivación y de fomento de la participación de los alumnos, que ser un paso en la estrategia constructivista (figura 16). David (F)

Miguel (B)

Ana (M)

Introducciónmotivación

Preguntas guiadas a los alumnos para conocer ideas previas

Introducciónmotivación

Preguntas guiadas a los alumnos para conocer ideas previas

Preguntas sueltas

Refuerzo

Explicación larga

Julio (M) Introducciónmotivación

Preguntas de motivación de bajo nivel cognitivo

Refuerzo-guía

Explicación

Explicación-resumen

Explicación

Trabajo en grupo

Figura 16. Secuencia de enseñanza que realmente siguen los profesores durante sus prácticas

David comienza preguntando a los alumnos, matizando sus respuestas, y volviendo a preguntar en una estrategia de refuerzo. A esta fase sigue una explicación extensa del concepto tratado, ayudándose de la pizarra y de recortes de prensa y apuntes elaborado por el propio profesor que reparte al inicio a todos los alumnos. En el aula David utiliza el diálogo y sobre todo la explicación del profesor, en una estrategia básicamente transmisiva, aunque con participación de los estudiantes. No utiliza las estrategias de contradicción que había seña-lado anteriormente y su conducta es sólo

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parcialmente coherente con su concepción previa. En el aula Miguel considera a los alumnos meros receptores pasivos de conocimiento externo, en contra de su concepción previa. Miguel sigue una estrategia de transmisión de conocimiento externo, con poca participación de los estudiantes y basada exclusivamente en la explicación del profesor, apoyándose en la pizarra y en diapositivas cargadas de información. Su ritmo es muy rápido y sin apenas pausas, lo que dificulta la asimilación por los estudiantes. Para él es muy importante completar todos los contenidos previstos. La conducta en el aula de Miguel es completamente opuesta a su concepción previa, que pretendía reforzar las ideas alternativas de los estudiantes a través del debate y no de la explicación del profesor. En la clase Ana da valor didáctico a las ideas de los alumnos, aunque no valor epistemológico. Comienza preguntando a los estudiantes, y a partir de sus ideas plantea nuevas preguntas-guías que refuercen las ideas de los niños. Las explicaciones de Ana son cortas, de aclaración y refuerzo y para relacionar las nuevas ideas con otras anteriores que tengan los niños. Ana sigue en el aula una estrategia de cambio conceptual guiado a través del diálogo, de actividades y de la explicación de la profesora. Los alumnos de Ana son los únicos que están colocados en mesas de seis y realizan actividades en grupo. La conducta en el aula de Ana es bastante coherente con su concepción previa del aprendizaje y de la enseñanza de las ciencias. Julio comienza preguntando a las alumnas, pero sus preguntas son de bajo nivel cognitivo y las respuestas de las alumnas aportan poco información. En el aula sigue una estrategia básicamente transmisiva aunque con participación de las estudiantes. No utiliza la contra-dicción señalada en sus

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concepciones previas, y pregunta a las alumnas como una estrategia de motivación y de participación. Su conducta es sólo parcialmente compatible con su concepción previa. El comienzo de la secuencia de enseñanza de la energía En cuanto al inicio de la secuencia de la enseñanza de la energía, David comienza la clase con preguntas a los alumnos y alumnas. Sin embargo ya hemos señalado que el objetivo de las preguntas es fomentar la participación y motivación más que conocer las ideas de los estudiantes sobre el tema. A continuación define la energía como "la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo": David-12. Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo. Esto así, si yo os digo que es la energía, pues no nos sirve de nada. Pero de todos modos vosotros sabéis mas o menos lo que es la energía, lo que tenéis aquí, más o menos en el libro, pues tampoco es necesario la definición. La energía se manifiesta básicamente de dos maneras: en forma de trabajo y en forma de calor.

Al indicar que la energía se manifiesta en forma de trabajo y en forma de calor, se observa la contradicción con la definición previa de energía que sólo incluía uno de los dos aspectos. A continuación define el trabajo como "la energía que se produce cuando una fuerza realiza un desplazamiento" y el calor como "la energía que tienen los cuerpos debido al continuo movimiento de sus partículas”. (David-14). Sí, sí , en forma de trabajo y en forma de calor. El trabajo es la energía que se produce cuando una fuerza realiza un desplazamiento… (David-23). … Bueno, el calor es una forma de energía también, el calor es la energía que tienen los cuerpos debido al movimiento, … al continuo movimiento de sus partículas …

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Al dar la definición de calor como la energía que “tiene” el cuerpo se está potenciando una idea alternativa muy común de los estudiantes, ya que se está asimilando el calor con la energía interna del cuerpo y no con un proceso de transferencia debido a diferencias de temperatura. Seguidamente, intercalando a menudo preguntas de motivación, David introduce los conceptos de transferencia, degradación y conservación de la energía: (David-25). ... Entonces, aunque parezca que son dos cosas diferentes, calor y trabajo, son intertransformables, es decir, podemos transformar el trabajo en calor y el calor en trabajo. Por ejemplo... (David-33). ... Y fijaos, aquí todo el trabajo que yo haga se va a transformar en calor... Sin embargo, cuando lo que hago es transformar calor en trabajo, volvemos al ejemplo del coche, nosotros quemamos la gasolina, producimos calor y como resultado de ese calor obtenemos que el coche se mueve, tenemos una fuerza que nos va a desplazar el coche. Sin embargo, hay parte del calor que no se transforma en trabajo. ¿Por qué? Porque se calienta el motor, ¿no? parte del calor se va en calentar el motor, se calientan las ruedas, ¿de acuerdo?. Sabemos lo que ocurre cuando conducimos, o sea que tenemos esas dos formas básicas de energía que son intertransformables. Nosotros lo que hacemos es transformar la energía, que es lo único que podemos hacer con ella, no podemos crear la energía de la nada ¿eh?, ni destruirla para tener energía. Simplemente, la energía ni se crea ni se destruye, siempre se transforma ¿eh?. Dicho de otra manera, la energía que hay en el Universo siempre es la misma, podemos cambiarla en calor o en trabajo, podemos hacer que unos cuerpos cedan calor a otros cuerpos, podemos hacer que uno de los cuerpos ejerza un trabajo sobre el otro, pero lo que no podemos hacer es crear energía de donde no había nada ¿eh?. Digamos que la energía que hay hoy día en el Universo, es la misma que había hace diez millones de años, o la misma que habrá dentro de cinco millones de años...

Estos conceptos son introducidos fundamentalmente a través de largas explicaciones del profesor. A continuación señala que estos son los aspectos físicos del tema y que dedicará el

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resto del tiempo a tratar los aspectos sociales y medioambientales de la energía (necesidades energéticas, fuentes de energía, incidencia de la energía en el medio ambiente, importancia socioeconómica de la energía). El objetivo personal de David, manifestado en la entrevista final de estimulación del recuerdo, no era que los alumnos aprendiesen física, sino concienciarlos de los problemas energéticos y de las implicaciones que tiene la energía en otros ámbitos. La secuencia de clase de Ana coincide en gran parte con su planificación previa. En la entrevista final señala que quería hacer algo diferente a las unidades tradicionales: "Quería hacer algo diferente, porque las unidades que hemos hecho han sido ... contenidos, objetivos. Diferente porque yo cuando he dado la unidad didáctica no tengo en cuenta tanto las actitudes, los procedimientos, tengo en cuenta más los conceptos. A la motivación tampoco le daba mucha importancia..." (Entrevista final Ana).

En la entrevista final se le pregunta sobre lo que quería conseguir con este tema, y responde que quería que los niños viesen como la energía influye en el medio ambiente y que les sirviese para relacionarse. "Que viesen como perjudica o beneficia la energía en el medio ambiente. También desarrollar la manera de socializarse con los compañeros a través de la realización del mural" (Entrevista final Ana).

Comienza la clase preguntando a los niños lo que ellos entienden por energía, y después de numerosas preguntas de motivación y refuerzo, sugeridas por las propias intervenciones de los niños, Ana define la energía como "la capacidad para realizar un trabajo" (Ana-23).

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(Ana-23). ... Bueno, pues para daros el concepto de energía, energía es la capacidad de realizar un trabajo. Por ejemplo, vosotros cuando cogéis un objeto, levantáis un objeto en peso, estáis haciendo un trabajo, vuestros músculos se mueven...

Aunque los alumnos de Ana tienen entre 11 y 12 años y que incluso los que defienden que hay que comenzar por la definición del trabajo mecánico, restringen esta posibilidad a los niveles en que los alumnos tengan capacidad de razonamiento abstracto, Ana no puede sustraerse a incluir la definición operacional de energía a partir del trabajo mecánico. A continuación Ana se olvida de la definición anterior de capacidad para realizar un trabajo, que no vuelve a aparecer en toda la clase, y hace un tratamiento descriptivo de las distintas formas de energía y sus transformaciones, para que a partir de ellas los niños de una forma muy participativa vayan construyendo un concepto más general de energía. El resto del tema lo dedica a los aspectos sociales y medioambientales con una participación muy activa de los alumnos y alumnas de la clase. Julio comienza con una introducción, explicando que van a ver los distintos tipos de energía que pueden encontrarse en la naturaleza, pero que antes quiere saber que entienden las alumnas por energía. Algunas alumnas responden con ideas alternativas, como por ejemplo que la energía es una fuerza. Julio no hace comentarios a las respuestas de las alumnas, e indica a una de ellas que busque en el diccionario la palabra energía. La alumna lee en el diccionario que energía es: "Eficacia, fuerza, tesón, entereza de ánimo, causa capaz de transformar el trabajo mecánico". (A-Julio-20). Julio le dice que repita la última frase y no hace ningún comentario sobre ella. (A-Julio-

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21). En este momento de la clase no se sabe si Julio va a seguir un enfoque descriptivo, a partir de distintas formas de la energía, o si va a comenzar con la definición de trabajo mecánico. La definición del diccionario como "causa capaz de transformar el trabajo mecánico" parece apuntar a la segunda posibilidad, sin embargo no hace ningún comentario de esta definición, y parece dejarla como una posibilidad más de la energía. Después de leer en el diccionario la definición de energía, Julio les dice (A-Julio-23) que además del trabajo mecánico hay otras formas de energía y que lo primero que van a ver es la utilización habitual de distintas formas de energía. A partir de ese momento trata distintas formas de energía y sus transformaciones sin volver a hacer ninguna referencia a la definición de energía como trabajo mecánico. En la entrevista final se le pregunta a Julio que explique más detalladamente lo que pretendía con esta clase, y responde que pretendía que las alumnas conociesen los distintos tipos de energía y sus repercusiones en el medio ambiente. "Que supiesen que no sólo hay un tipo de energía, porque cuando se habla de energía se entiende más bien la energía mecánica. Decirles a las niñas que no sólo hay este tipo de energía, sino que también está la luminosa, la química, la nuclear... Y dentro de todas estas energías ver las que podrían ser ecológicas para cuidar el medio ambiente" (Entrevista final Julio).

También señala en la entrevista final que pensó comenzar preguntando el concepto de energía y después que lo buscasen en el diccionario. "Yo sabía que en el aula tenían diccionarios. Y entonces pensé que primero les iba a ir preguntando a tres o cuatro, sin comentar si lo que decían estaba bien o mal, y luego que una leyese en el diccionario y comprobar como habían sido las respuestas. Y después empezar hablando de la energía y de los tipos de

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energía" (Entrevista final Julio)

El comienzo de estos tres profesores es muy diferente al de Miguel, el licenciado en biología, que comienza indicando que de las muchas formas de relacionar la energía y el medio ambiente ha escogido una que le parece adecuada "desde el punto de vista de la biología": (Miguel-8). ... Hoy vamos a hablar de lo que es la energía y el medio ambiente. La energía y el medio ambiente hay muchas formas de relacionarlos. Yo he traído la que me ha parecido más adecuada desde el punto de vista de la biología. ¿De acuerdo? Para vosotros yo no sé lo que significa energía. ¿Hay alguna proposición por ahí? ¿Qué es energía?

Después de algunas intervenciones de los alumnos, en las que también introducen ideas alternativas a las que el profesor no hace referencia, Miguel rechaza explícitamente definir la energía a partir del trabajo mecánico, aunque para ello al relacionarla con la fuerza puede reforzar esta idea alternativa tan común. Seguidamente señala que "realmente no se sabe muy bien lo que es la energía" e, intercalando algunas preguntas iniciales a los estudiantes, comienza a describir situaciones que requieren energía en los seres vivos, y lo que hacen éstos para conseguirla. (Miguel-15). ... Teóricamente, yo he estado mirando definiciones y tampoco te dicen exactamente lo que es la energía. La energía la definen como una fuerza... o algo que es capaz de realizar un trabajo. ¿Esta es la definición, no? O sea que tampoco te definen lo que es energía. No te dicen por ejemplo lo que sería una mesa: una mesa es una tabla con cuatro patas. No te lo definen así. Definen la energía por lo que hace y no por lo que es. O sea que realmente no se sabe muy bien lo que es la energía. Desde el punto de vista del medio ambiente, simplemente el estar hablando, el estar moviéndome de un lado para otro, el pegar un salto, el pensar, todo requiere energía. Tanto en mi como en una planta como en un animal. Entonces, ¿cómo hacemos nosotros para cubrir esta energía?...

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A continuación desarrolla el concepto de transformación de la energía en los ecosistemas a partir de la energía que le llega a las plantas del Sol, uniéndolo en todo el desarrollo de la clase al concepto de degradación: (Miguel-26). ... La energía la captan las plantas del Sol. ... veremos como captan las plantas la energía del Sol. Y vamos a ver como repercute en la distribución en el planeta de la vegetación, la energía solar. El próximo día, que será mañana, vamos a ver como la energía que capta la planta va a través de un ecosistema: como pasa de la planta a un animal, como pasa de un animal a otro, y al final del animal ¿qué ocurre? ¿desaparece esa energía? ¿pasa al aire o pasa al suelo? ¿qué ocurre?... (Miguel-148). ... Bueno de todo lo que había producido el árbol, al final es una parte muy pequeña lo que aprovecho... De toda la energía que llega, primero el vegetal o la planta utiliza muy poca parte para aumentar de tamaño. Capta parte, pero parte la gasta, porque las plantas también gastan en respiración, y al final fijaros que de 900.000 calorías que llegan, la planta sólo aprovecha ... 900. Cuando la planta es aprovechada por los herbívoros, sólo aprovechan noventa. Y cuando el herbívoro lo come un carnívoro y queda en nueve. A medida que se lo va comiendo otro animal va disminuyendo la proporción de materia que es proporción orgánica...

Para Miguel la degradación es un concepto básico central en su lección. Sin embargo el principio de conservación de la energía no se formula explícitamente como tal. (Miguel-150). ... El vegetal produce por ejemplo... Olvidaros de lo de las calorías e imaginaros que son gramos. Un vegetal produce 900 g entre hojas, frutos, etc. La parte que aprovecha el herbívoro de este vegetal, al final son 90 g. Y el carnívoro cuando se come al herbívoro son nueve gramos. Y los descomponedores, cuando muere el carnívoro y se descompone, pues de esos nueve aprovecha igual, nueve, pero porque recibe parte del vegetal, del herbívoro y del carnívoro... (Miguel-178-181). ... Llega una cebra y se come diez kilos de hierba o de pasto. De esos diez kilos, seis kilos no los asimila y los echa con las heces. Entonces la producción bruta final ha sido de cuatro kilos, ¿no?. Si come diez y

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seis no los asimila, cuatro son asimilados. Y los cuatro asimilados hemos dicho que eran la producción bruta. La producción bruta de cuatro kilos. De esos cuatro kilos, 3'3 kilos los pierde, por ejemplo, corriendo delante del león, y le quedan … 0'7, que es lo que se va a comer el león. ... Parte se pierde en respiración, parte no es asimilada, y la producción neta asimilada, realmente ... es de un diez por ciento.

Otras investigaciones (Barak, Gorodetsky y Chipman, 1997) ya han mostrado que en el contexto de las asignaturas de biología los estudiantes, y también algunos profesores, tienen dificultades para aplicar el principio de conservación de la energía. También Trumper (1997) señala que los estudiantes de la licenciatura de biología tienen más dificultades que los estudiantes de la licenciatura de física (ambos posibles futuros profesores de secundaria), para comprender el principio de conservación de la energía.

4.3. Conclusiones e implicaciones sobre el comienzo de la secuencia de la enseñanza de la energía David, el licenciado en física, y Ana parten de la definición de energía como capacidad para realizar trabajo mecánico. Una definición descontextualizada y a la que no vuelven a hacer referencias posteriores. El otro maestro, Julio, también comienza buscando en el diccionario la energía como capacidad para realizar trabajo mecánico, con la diferencia de que desde el comienzo indica a las alumnas que además del trabajo mecánico hay otras formas de energía. En cambio Miguel, el licenciado en biología, reconoce la dificultad de definir la energía, rechaza explícitamente la definición a partir del trabajo mecánico y trata la energía de una forma descriptiva resaltando el concepto de degradación.

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Las investigaciones realizadas nos indican que a lo largo de su experiencia profesional los profesores de ciencias integran el conocimiento de la materia y el conocimiento pedagógico en el conocimiento didáctico del contenido (Hauslein et al., 1992; Lederman et al., 1994), lo que parece indicar que para los profesores de ciencias el conocimiento del contenido está inseparablemente unido con el proceso de enseñarlo. En nuestra investigación, tres de los profesores en formación analizados comienzan la enseñanza de la energía a partir de la definición operacional de la capacidad para realizar trabajo mecánico. Esta conducta docente podría considerarse lógica en el licenciado en física, ya que ha sido la dominante en su formación científica y, además, apenas ha tenido formación didáctica. Sin embargo, aunque con matices diferentes, los dos maestros también comienzan por la definición operacional de energía como capacidad para realizar trabajo mecánico, a pesar de haber tenido formación didáctica y unos conocimientos científicos menos extensos pero más generales. Estos tres profesores no pueden sustraerse en el aula al punto de vista operacional, que es el dominante en la mayoría de los libros de texto de física de todos los niveles educativos. En estos profesores la tradición de la enseñanza del contenido parece superar sus planteamientos didácticos, que no se trasfieren al aula de forma automática. Sólo el licenciado en biología, Miguel, que apenas tiene conocimientos didácticos, opta por un enfoque descriptivo alejado de la definición operacional de la energía como la capacidad para realizar trabajo. Pero el enfoque de este profesor no está condicionado por sus conocimientos de didáctica de las ciencias, sino por la propia tradición de la enseñanza de la biología, muy distinta de la física en este aspecto. Sin embargo este profesor tiene dificultades para

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aplicar el principio de conservación en el contexto de la biología, porque tiene una visión muy centrada en la biología y menos interdisciplinar que los otros profesores. Gess-Newsome y Lederman (1995) señalan que la transferencia de la estructura del contenido a la práctica del aula no es un proceso automático, incluso para los profesores de ciencias con experiencia, e influyen factores como las intenciones del profesor, el conocimiento del contenido y el pedagógico, los estudiantes, la autonomía del profesor y el tiempo. Los resultados de nuestra investigación nos indican el enorme peso que tiene la tradición de la enseñanza disciplinar recibida en la conducta docente de los profesores analizados.

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REFLEXIONES FINALES

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Los resultados refuerzan nuestra opinión de que aprender a enseñar ciencias experimentales va más allá que aprender conocimientos académicos de didáctica de las ciencias. Los conocimientos académicos de ciencias, los psicopedagógicos generales, y los de didáctica de las ciencias son necesarios, pero no son suficientes para que el profesor aprenda a enseñar ciencias, ya que el conocimiento teórico, proposicional o estático del profesor puede no afectar a su cono-cimiento práctico, que es el que guía su conducta docente en el aula. En nuestra opinión hay que reforzar la componente dinámica en la formación del profesorado, componente que se genera y evoluciona a partir de los propios conocimientos, creencias y actitudes, pero que requiere de la implicación y reflexión personal y de la práctica de la enseñanza de la materia específica en contextos escolares concretos. Las asignaturas de didáctica de las ciencias, estrechamente unidas a los períodos de prácticas de enseñanza, deben jugar un papel integrador de los diferentes aspectos de la formación del profesorado de ciencias y ayudar al profesorado a desarrollar el proceso específico de aprender a enseñar ciencias, reflexionando sobre sus propias concepciones y sobre su propia práctica de enseñanza. Para el profesorado de Infantil y Primaria existe una tradición formativa que, aunque mejorable en algunos aspectos, dispone de un marco legal y organizativo que permite desarrollar este enfoque profesional en la formación inicial. En el caso de la formación inicial del profesorado de Educación Secundaria en España el problema es de mayor calado, ya que los licenciados en ciencias, futuros profesores de esta etapa, tienen una formación centrada casi exclusivamente en una de las materias (física, química,

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biología o geología), y un enfoque hacia la investigación básica, la empresa o la industria y no hacia la enseñanza, por lo que la didáctica de las ciencias, y aún más las materias de psicología y pedagogía, están totalmente ausente de la mayoría de las licenciaturas de ciencias. El propio curso de postgrado que establece la LOGSE, y que tantas resistencias está encontrando para su impartición, creemos que sólo paliaría en parte estas carencias, con el inconveniente de que la didáctica de las ciencias estaría desconectada de los contenidos disciplinares. Pensamos que sería mucho más adecuado que el licenciado que fuese a dedicarse a la enseñanza en secundaria tuviese una formación científica específica, con las materias de didáctica de las ciencias, las psicopedagógicas generales y las prácticas de enseñanza integradas en la propia licenciatura. Los resultados que hemos obtenido en esta investigación, no pueden sin embargo generalizarse y habría que realizar nuevas investigaciones con más profesores de ciencias, con distinta formación científica inicial. Otra limitación, es que con nuestra investigación hemos realizado una "foto fija" al final del periodo de formación inicial de cuatro profesores, lo que nos da un cuadro incompleto de la situación. Sería necesario realizar estudios longitudinales que nos aportasen datos de distintos períodos de la vida profesional de los profesores y profesoras, así como la relación en cada caso entre los distintos enfoques de la enseñanza de la energía y el aprendizaje de los estudiantes. También habría que analizar la influencia que tienen otros elementos del contexto del aula. En cuanto a la edición en video de estudios de caso de profesores de ciencias, pensamos que es un excelente recurso para el desarrollo de la componente dinámica del conocimiento didáctico del contenido en la formación del profesorado de ciencias. Sin embargo habrá que realizar

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muchas más investigaciones que nos permitan, en primer lugar, disponer de una amplia muestra de vídeos con distintas situaciones de clase y, en segundo lugar, tener más datos sobre la incidencia de este recurso en el proceso de aprender a enseñar ciencias en el profesorado en formación. Finalmente, señalar que la propia participación en la investigación ha hecho a los cuatro profesores reflexionar sobre su planificación y conducta docente en el aula. En este sentido el estudio de caso es una buena herramienta de intervención didáctica para la formación del profesorado.

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