Ciencias Naturales y Matemáticas, el reto interdisciplinario

En estos tiempos de cambio curricular sale a relucir en la educación venezolana la necesidad de dar un nuevo enfoque a los procesos de enseñanza y aprendizaje, en particular en lo referido a las Ciencias Naturales (Cs. N.) y las Matemáticas.

Es indudable que se requiere de cambios en estas dos áreas del conocimiento. Ya un estudio promovido por el Ministerio del Poder Popular para la Educación (MPPE), llevado a cabo por el Centro de Formación e Investigación Padre Joaquín de Fe y Alegría (Parra, Hurtado, Méndez, Noguera, y Borjas, 2014), salieron a relucir opiniones de los y las estudiantes de Educación Media que daban cuenta de cómo percibían las Cs. N. y las Matemáticas y qué representaban estas áreas del conocimiento en sus vidas como futuros profesionales. Los alumnos y alumnas encuestados indicaron que las percibían como disciplinas académicas cerradas, estructuradas lógicamente sin mayor incidencia en la vida de las personas (Parra y otros, 2014). De igual manera expresaban sentir que las clases de Cs. N. eran sumamente teóricas, mientras en las de Matemáticas predominaban los ejercicios más que la resolución de problemas (Parra y otros, 2014).

De acuerdo a estos resultados se evidencia que en el país estamos ofreciendo una visión descontextualizada, ajena a los intereses y necesidades de nuestros estudiantes en dichas áreas. Esta percepción de las Cs. N. y las Matemáticas, así como su enseñanza, traen como consecuencia que nuestros estudiantes no vean en ellas unas herramientas teórico–prácticas que les sean útiles en la vida y mucho menos, las perciban como una opción de vida profesional ya sea investigando o como profesionales de la educación que formarán a las nuevas generaciones.

Esta percepción mostrada por el estudiantado choca con las exigencias que plantean las políticas públicas y las académicas en relación a las Cs. N. y a las Matemáticas. En lo político, instituciones aun con diferentes posiciones como el MPPE, la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) o la Organización de las Naciones Unidas para la Educación (UNESCO) coinciden en abogar por unas Matemáticas y unas Cs. N. escolares que muestren su utilidad y la pertinencia de sus conocimientos en la vida personal y profesional de cada uno (MPPE, 2016; OCDE, 2006; UNESCO, 2005).

En lo académico, diversas corrientes del pensamiento también coinciden en apoyar que estas áreas sean comprendidas como disciplinas cuyo origen teórico se va constituyendo a partir de la aplicación o uso que se haga de esos conocimientos en la vida (Cantoral, Reyes-Gasperini y Montiel; Skovsmose y Valero, 2007; Freudenthal, 1991). Debido a estas exigencias a la institución escolar se le está solicitando formar en una cultura científica y matemática a sus estudiantes para que vean en ellas unas disciplinas útiles y para la conformación de una sociedad más democrática. Se está pidiendo que formen la generación de relevo, de manera que nuestro país crezca en el campo de las Cs. N. y las Matemáticas.

Si queremos cambiar esta situación, la institución escolar debe transformar radicalmente su modo de concebir y desarrollar los procesos de enseñanza y aprendizaje en estas disciplinas; y para que esto suceda hay que cambiar la concepción así como el modo de interactuar con ellas.

Cambiar el modo de entender las Ciencias Naturales y las Matemáticas

Para transformar la manera de enseñar las Cs. N. y las Matemáticas primero debemos cambiar la manera cómo las concebimos (Adúriz-Bravo, 2005; Parra, 2005; Gascón, 2001; Ernest, 2000). Si las asumimos con un enfoque absolutista, es decir, como un cuerpo incuestionable de conocimientos, nuestras clases se caracterizarán por presentarlas a través de demostraciones inobjetables, donde lo teórico sea lo dominante y los aspectos prácticos sólo se asumirán de manera marginal como demostración o reafirmación de las teorías. De parte de los y las docentes, esta visión absolutista también tiene su manifestación cuando colocamos el centro de atención en los contenidos a enseñar y no en las competencias que deberían desarrollar nuestros estudiantes para enfrentar diferentes situaciones en la vida, apoyándose en los conocimientos que les proporcionan ambas disciplinas.

Ante esta visión absolutista optamos por una visión radicalmente diferente. En el caso de las Cs. N. optamos por el enfoque denominado “Ciencia, tecnología y sociedad” (CTS). Esta manera de entenderlas aboga por unas ciencias naturales escolares que, desde los conocimientos científicos y tecnológicos, tomen en cuenta también su relevancia e implicaciones sociales, económicas y ambientales, derivando en consecuencia un esfuerzo por fomentar el gusto por las Ccs. N. y el fomento de las vocaciones científicas (Quintero, 2010). Este enfoque implica abordar el estudio de las Cs. N. de manera global y no parcelada, de forma interdisciplinaria y contextualizada.

Las Matemáticas, por su parte, deben superar también la visión absolutista que la limita a un conjunto de reglas bien estructuradas e inmodificables. Nosotros optamos por unas matemáticas escolares concebidas como un conjunto de conocimientos en continua evolución, asumiendo los retos que la historia le vayan presentado y resolviendo problemas de la realidad (Ernest, 2000). Se trata de unas matemáticas que no se limiten exclusivamente a la resolución de ejercicios, sino que desde el contexto aborden diferentes problemas, cotidianos, científicos–escolares o de índole pública y ofrezcan soluciones al respecto (Instituto Nacional de Evaluación y Calidad del Sistema Educativo, 2005).

Si asumimos estas visiones de las Cs. N. y las Matemáticas vamos a encontrar que, al abordar diferentes situaciones de la vida, requeriremos del apoyo de otras disciplinas. Así, por ejemplo, si nos planteamos unas Matemáticas y unas Cs. N. contextualizadas podremos abordar el estudio del problema de la basura en nuestra comunidad y sus consecuencias: con la ayuda de las Cs. N. podremos entender mejor el problema y proponer soluciones apoyándonos en las Ciencias biológicas, la Química y la Física, así como las Matemáticas. Las Ciencias biológicas podrán ayudarnos en la realización de un “compost”, la Química nos permitirá entender los procesos químicos inherentes a la descomposición de los desechos orgánicos, mientras que la Física podrá ayudarnos en el diseño de un compactador de basura en el que la presión sobre los desechos podrá aumentar su eficiencia; en todos estos conocimientos las matemáticas son un apoyo fundamental porque podremos auxiliarnos en ellas para hacer los cálculos correspondientes, determinar las probabilidades de ocurrencia de algunos escenarios previstos o elaborar gráficos que indiquen la energía generada por los procesos de degradación o recomposición de elementos orgánicos. Este ejemplo involucra además de la interdisciplinariedad, procesos de problema-tización, experimentación y modelación que a continuación describiremos.

Una enseñanza de las Ciencias Naturales y las Matemáticas problematizadas

Con el fin de lograr una enseñanza contextualizada de estas disciplinas, un primer paso debe ser la problematización, es decir, la identificación de una situación de la realidad no resuelta que llame la atención de los y las estudiantes, a la vez que nos permita atender sus necesidades de formación en ambas disciplinas. La finalidad de la problematización es que el o la estudiante desarrolle diferentes estrategias y reflexiones sobre ellas y los resultados obtenidos. Para lograr lo planteado sugerimos identificar diversas situaciones problemas a través de la observación, alentando así la curiosidad; luego debemos proceder a redactar el planteamiento de esta situación y promover la comprensión de lo planteado (¿de qué trata el problema?, ¿por qué lo plantean como problema?). Una vez clarificada la situación problema, se procede a identificar los datos que de ella emergen de manera directa e indirecta, así como las diferentes interrogantes de la situación. Una vez realizados estos pasos, se plantean las diferentes alternativas para su solución y el papel de cada estudiante o grupo de estudiantes en ese proceso. Esta fase es muchas veces eliminada o minimizada por los y las docentes, sin embargo, es aquí cuando interactúan distintos conocimientos, se desarrollan variados procedimientos y salen a relucir actitudes que ayudan a la formación integral del estudiante.

Luego de estos pasos hay que accionar lo planificado, buscando la o las soluciones que exige la situación problema tratada, para luego compartir las estrategias o actividades desarrolladas, así como las soluciones encontradas, bien sea a través de exposiciones, debates o la redacción de informes donde la reflexión sobre los proceso vividos y la argumentación salgan a relucir. Finalmente no debemos dejar de lado la evaluación de los procesos vividos a través de la auto, co y heteroevaluación.

La experimentación y la creación de conocimientos científicos y tecnológicos

Formar en la cultura científica implica vivir el hacer ciencia. Y en ese hacer la experimentación juega un papel fundamental, pues es la oportunidad para que nuestros estudiantes desarrollen una cultura científica, es decir, aprendan sus valores, procedimientos, se apropien de su lenguaje. La experimentación contribuye a fomentar la curiosidad e indagar sobre los fenómenos naturales de una manera sistemática.

La experimentación no puede ser una “verificación” de la teoría, sino una experiencia donde la curiosidad se fomenta y la siste-matización de lo observado se desarrolle. Para eso proponemos que, a partir de una situación problema derivada de algún fenómeno natural, los y las estudiantes formulen interrogantes con sus respectivas hipótesis que luego deberán ser corroboradas en un proceso de contrastación entre los hechos observados y las teorías que aportan las Cs. N. Este proceso debe llevarlos a hallar respuestas a las interrogantes inicialmente planteadas para reflexionar y concluir si esos resultados son replicables o podrían responder a otros fenómenos de la naturaleza.

Ver la realidad bajo la óptica matemática

A las Matemáticas se les asocia con cantidad. Números y matemáticas parecieran ser sinónimos. Esta visión limitada es lo que ha contribuido a fomentar una visión mecánica de esta disciplina, pero, la matemática además de cantidad, es espacio y forma, variación y cambio, incertidumbre. Optamos por esta visión más amplia que permitirá hacer de su enseñanza una experiencia contextualizada a los intereses y necesidades de los alumnos y alumnas.

Dentro de ese cambio en el modo de ver las matemáticas escolares en los últimos años y a partir de las exigencias sociales, económicas y políticas de hacer unas matemáticas en y para la vida, se ha promovido incorporar al currículo la modelación matemática. Diversos son los significados que se le han dado a este término, pero podríamos hacer una especie de analogía y decir que la modelación matemática es una especie de “fotografía matemática” de un ámbito de la realidad que se desea analizar para su comprensión y actuación sobre ella. Por ejemplo, si recopilamos información en nuestra comunidad acerca de los tipos de alimentos que se están consumiendo en la actualidad en nuestra comunidad estudiantil, podemos organizar esta información apoyados en la estadística y los gráficos obtenidos serían esa “fotografía” que llamamos modelación de esa realidad. Igual podríamos apoyarnos en la tecnología computacional, ver la variación que sufriría un resorte que soporta un colchón de acuerdo al peso de la persona que lo utiliza. Otro ejemplo podría ser que, basados en las observaciones y encuestas realizadas a los y las estudiantes acerca del recorrido que hacen para llegar a sus casas, diseñemos un modelo que nos indique cuáles son las esquinas críticas del mismo y, a partir de ahí, establecer un plan para coordinar de la manera más segura el trayecto que realizan.

Para desarrollar los procesos de modelación matemática sugerimos los siguientes pasos: formulación del problema (la realidad que se pretende representar), sistematización (indagar de manera planificada una o más acciones), traducción de la información en un lenguaje matemático (representar en tablas y gráficos) e interpretación de los resultados, evaluación (planteamos interrogantes que lleven a los y las estudiantes a inferir conclusiones) y reflexión metacognitiva (autoevaluación del proceso vivido para la autorregulación).

La argumentación de ideas, núcleo de la cultura científica

Pese a lo planteado anteriormente, la problematización, la experimentación y la modelación matemática de los fenómenos naturales serían insuficientes si no están acompañadas de la argumentación. El progreso del conocimiento científico está en el debate de las ideas (Popper, 2001). Este debate se sustenta fundamentalmente en la argumentación (Sarda y Sanmartí, 2000).

Argumentar es exponer las ideas y dar razones para sostenerlas; sobre esta base y, de acuerdo a Sarda y Sanmartí (2010), tres son las finalidades de la argumentación en el desarrollo de una cultura científica en la escuela. La primera de ellas es que la argumentación de las ideas surgidas de las experiencias científicas vividas por nuestros estudiantes contribuye a la comprensión de los conceptos científicos: a través de la argumen-tación el y la estudiante fijan posición personal ante las teorías científicas estableciendo relación entre las hipótesis, los fenómenos, los experimentos, la modelación matemática y los aportes hallados en la teoría. Por ejemplo, si realizamos un análisis del nivel de PH de ciertos alimentos que consumimos y estos son representados mediante gráficas que muestran la “fotografía” de lo hallado, los alumnos y alumnas no deberían anotar exclusivamente los resultados y, mucho menos, tratar de explicar lo sucedido copiando del libro de texto la explicación del fenómeno. Al contrario, si queremos cultivar el espíritu científico, debemos desarrollar en ellos y ellas las competencias necesarias para que, mediante las hipótesis inicialmente planteadas, contrasten éstas con los resultados obtenidos y las expliquen desde su perspectiva apoyándose en la teoría. Estos argumentos, posiblemente plasmados en el informe, deberían ser expuestos y debatidos bajo la orientación del o la docente quien, más que ofrecer respuestas durante el debate, deberá plantear interrogantes que los hagan reflexionar y ahondar en sus argumentos iniciales. Esta experiencia es la esencia y vida de las comunidades científicas y es la segunda finalidad de la argumentación que mencionan Sarda y Sanmartí (2000), quienes señalan que la argumentación ofrece al estudiante la posibilidad de entender por sí mismo la racionalidad de la actuación científica.

Finalmente, la argumentación tiene una tercera finalidad, la formación de un estudiante crítico, capaz de optar ante la variedad de argumentos presentados (Sarad y Sanmartí, 2000), lo que le permitirá tomar decisiones con fundamento y no por impulso. Este objetivo es clave en la formación de ciudadanía democrática, en la formación de un espíritu verdaderamente libre, contrario a la polarización o al dogmatismo de ideas. Se trata de asumir la toma de decisiones sustentándose en la racionalidad de las ideas, producto del diálogo respetuoso donde cada uno puede exponer su punto de vista y, finalmente, aceptar razonada y respetuosamente la posición de los demás.

La interdisciplinariedad

La tradición que favorece el aprendizaje por disciplinas científicas está siendo cuestionada porque no permite desarrollar en el y la estudiante las competencias necesarias para un mundo cada vez más complejo, por lo cual se propone como alternativa fomentar la interdisciplinariedad. Este planteamiento no es nuevo: desde la década de 1980 se han ejecutado en varios países del mundo diferentes intentos por desarrollar en la institución escolar proyectos interdisciplinarios entre áreas afines como estrategia metodológica (Vaideanu, 1987).

La interdisciplinariedad la entendemos como el proceso mediante el cual diferentes disciplinas científicas se encuentran y se complementan para estudiar, comprender y dar soluciones de manera conjunta a una situación problema. Cada una de esas disciplinas, desde sus esquemas conceptuales y sus modos de analizar, aporta a esa solución. No es un proceso fácil, ni mucho menos automático; por el contrario, es un proceso que requiere además de un gran dominio disciplinar, una actitud de diálogo y colaboración.

En Venezuela desde la década de 1980 también se realizaron intentos para incorporar la interdisciplinariedad en los procesos de enseñanza y aprendizaje a través de lo que se denominaron Unidades Generadoras de Aprendizaje. Luego, en los años 1990, la reforma curricular establecida para la Educación Primaria planteó los Proyectos de aprendizaje y ahora, nuevamente en la propuesta de transformación curricular de la Educación Media, sale a relucir este plan-teamiento (MPPE, 2016). Las razones para que estas propuestas no se hayan podido concretar obedece a múltiples causas y una de ellas es la manera de cómo se asume la construcción del conocimiento (dimensión epistemológica), es decir, existe una tendencia a favorecer el estudio unidisciplinar cuando se favorecen los procesos de aprendizaje sustentados en disciplinas aisladas, donde lo teórico prevalece y es previo a lo práctico. Para ir rompiendo este cerco epistemológico debemos abordar también el plano metodológico y por ello proponemos el desarrollo de proyectos conjuntos entre las diferentes disciplinas escolares. Un primer paso sería plantearse un trabajo conjunto entre los y las docentes de las Cs. N. y/o Matemáticas. La idea es que a partir de este deseo de trabajar en equipo, se organicen y propongan a sus estudiantes la realización de un diagnóstico en torno a un fenómeno natural. Dicho diagnóstico daría precisión a la situación problema a estudiar y sería la plataforma de inicio de la planificación de un conjunto de actividades donde se establezcan responsables y tiempos de ejecución. Luego, se debe pasar a un tercer momento, que es el desarrollo de lo planificado; durante este momento la acción y la reflexión en y sobre lo que se hace deben estar presentes permanentemente. Finalmente, cuando se hayan ejecutado las diferentes actividades los y las docentes pasan a promover entre alumnos y alumnas un momento exclusivamente dedicado a la evaluación de lo realizado; esta evaluación deberá estar acompañada de la reflexión personal y colectiva (auto, co y heteroevaluación) que les permita sustentar la socialización de los aprendizajes entre los diferentes miembros de la comunidad educativa (ver Figura 1).

Esta manera de abordar los aprendizajes facilitará la formación del espíritu científico en el marco de la interdisciplinariedad, recordemos el ejemplo señalado anteriormente sobre la basura, cuando a partir de esa problemática se pudiera configurar una mirada interdisciplinaria de una situación donde las Matemáticas y las Cs. N. explican la situación problema desde diferentes perspectivas.

Finalmente, el trabajo interdisciplinario ofrece la ventaja de responder a la inquietud de nuestros estudiantes y de la sociedad en general a ofrecer unos conocimientos en y para la vida. En particular, los proyectos interdisciplinarios en la institución escolar ayudan a ver desde diferentes disciplinas una misma problemática; además esta forma de trabajar desde diferentes áreas del conocimiento permitirá al estudiante identificar los límites conceptuales, epistemológicos y metodológicos de cada disciplina involucrada. Añadido a esto podemos decir que, desde el punto de vista práctico, el desarrollo de este tipo de proyectos minimiza la repetición de contenidos y sirve de inspiración a los y las estudiantes, lo cual minimiza y resuelve el temor al consumo del tiempo y a la apatía que muchas veces manifiestan hacia nuestra área de conocimiento.

Y las disciplinas científicas escolares, ¿qué papel juegan ahora?

Promover la interdisciplinariedad no es abandonar el estudio de las disciplinas científicas como unidad; tampoco significa dejar de lado la profundización del estudio de la Biología, la Química, la Física o las Matemáticas. El trabajo interdisciplinario ante fenómenos o problemas de la realidad contribuye a la ampliación del horizonte de los y las estudiantes en cuanto al uso de los conocimientos científicos y matemáticos en situaciones reales, pero, igualmente es necesario que a partir de estos proyectos conjuntos cada disciplina ahonde y amplíe los conocimientos de su especialidad.

La interdisciplinariedad con el abordaje en el estudio de fenómenos y situaciones problemas nos ofrece una mirada extradisciplinar y la profundización de determinadas áreas, desarro-llándose así el conocimiento intradisciplinar. Ejemplo de lo que planteamos es el proyecto antes mencionado acerca de la problemática de la basura en la comunidad. A partir de esa problemática no sólo desarrollamos situaciones de aprendizaje donde vemos la aplicación de los conocimientos aportados por las Cs. N. y las Matemáticas sino que también, a partir de ese proyecto, podríamos aprovechar la motivación generada entre los y las estudiantes para estudiar en profundidad otros conocimientos derivados de la experiencia como los procesos de descomposición orgánica de los desechos y sus manifestaciones químicas, y cómo ahondar en el estudio de la presión como fuerza a partir del diseño de una compactadora de basura. En el caso de las Matemáticas, los resultados de una encuesta, podrían ser el punto de partida, por ejemplo, para estudiar lo que son las medidas de tendencia central o las medidas de dispersión. De ninguna manera el estudio interdisciplinario implica el abandono de las disciplinas. Lo importante es que estas disciplinas se vean como un campo de conocimiento que si bien tiene su objeto de estudio propio, también son el apoyo para abordar problemáticas conjuntamente con otras ramas del conocimiento.

A modo de conclusión

Estamos en un momento donde es necesario revalorizar las Cs. N. y las Matemáticas en nuestro sistema educativo. Este relanzamiento implica replantear la manera cómo concebimos estas disciplinas escolares, su enseñanza y su aprendizaje; de ahí que nos planteemos unas Cs. N y unas Matemáticas en y para la vida. Eso implica asumir estas disciplinas de forma contextualizada, donde el y la estudiante reconozcan el valor de los conocimientos que estas ciencias nos aportan para la solución de los problemas económicos, sociales y políticos que enfrentamos.

Para que estas ideas se concreten propusimos algunas estrategias o líneas de acción como la problematización, la experimentación y la modelación matemática donde, en cada una de ellas, es fundamental la argumentación porque constituye el núcleo del hacer científico. Todas estas estrategias reforzadas por la argumentación se circunscriben al estudio interdisciplinario de las Cs. N., sin embargo, lo interdisciplinario no deja de lado o desvaloriza los aportes individuales de ellas y las Matemáticas. El estudio de los fenómenos naturales a través de estas disciplinas puede ser un punto de partida para la profundización del conocimiento en los diferentes tópicos que nos ofrecen.

Para que estos cambios se den supone, al menos, un cambio epistemológico y un modo diferente de organizarnos como docentes. En lo epistemológico, implica asumir ambas áreas como disciplinas “en construcción”, donde la teoría y la práctica interactúen de forma constructiva y contextualizada. En lo organizativo, requiere de un trabajo en equipo, donde cada disciplina aporta en el tratamiento y estudio de diferentes fenómenos naturales de manera complementaria. Consideramos que trabajar los proyectos de aprendizaje de esta forma es la más idónea y con mayor potencial.

Estos primeros pasos son fundamentales porque nos permiten avanzar en los cambios requeridos, pero igual requiere estar acompañados de procesos formativos en tres diferentes niveles:

Nivel I: El personal. Cada uno de nosotros debe hacer de esta propuesta un reto que se transforme en una experiencia que le permita reflexionar en y sobre su actuación profesional.

Nivel II: El que podemos organizar en nuestros liceos, en nuestras escuelas. Es reunirnos aquellos que estamos interesados por cambiar nuestro modo de enseñar Cs. N. y Matemáticas, con el objeto de hacer que nuestros estudiantes descubran un modo diferente de percibirlas y experimentarlas. En equipo debemos pensar y reflexionar nuestra práctica de aula, nuestro modo de enseñar Cs. N. y Matemáticas, identificando las fortalezas y las debilidades y, desde ahí, construir alternativas de actuación que deben ser continuamente revisadas.

Nivel III: Es el más complejo, pues requiere que desde lo institucional –Ministerio, gobernaciones, alcaldías y universidades– se promuevan políticas de formación docente basadas en la problematización de las prácticas educativas para así planificar los dispositivos de desconstrucción y reconstrucción de los aprendizajes (Borjas, Ortiz, Rodríguez y Soto, 2015). De esta manera formaremos educadores y educadoras que hagan de las Matemáticas y las Cs. N. un aprendizaje gozoso, contextualizado en la vida de nuestros estudiantes y de su futuro como ciudadanos y ciudadanas de este país.

Hugo Parra Sandoval