La educación científica es un tema de sumo interés, que en la actualidad despierta preocupaciones tanto en las organizaciones internacionales, los Gobiernos, los directivos de los sistemas educativos, como en investigadores y docentes, dada su contribución a la formación de ciudadanos competentes que actúen reflexivamente en una sociedad marcada por los crecientes cambios científicos y tecnológicos (OEI, 2012; Unesco, 2005).
El conocimiento científico y el desarrollo tecnológico no solo han influido en la sociedad actual, desde el punto de vista del incremento del conocimiento, sino también en el aumento del riesgo; de hecho, son la ciencia y la tecnología las que permiten poner de manifiesto las nuevas formas de peligrosidad asociadas al mundo desarrollado actual (Sanz y López, 2012). Al respecto, Cámara y López (2015) consideran que los ciudadanos deben tomar decisiones que requieren una cuidadosa evaluación de los beneficios y riesgos que suponen las oportunidades tecnológicas, y que a veces estas decisiones se realizan bajo una gran incertidumbre y sin suficiente conocimiento científico. De lo apuntado se infiere la trascendencia que tiene la educación científica para la sociedad actual.
La pandemia del covid-19 puso en evidencia la importancia de la investigación y la ciencia, de la cual vino la respuesta para combatir un virus desconocido y devastador. Si en este episodio dramático que fue la pandemia la ciencia ganó fuerza y reconocimiento, existe también el surgimiento del negacionismo científico. La campaña contra la vacuna ganó adeptos y tiene graves consecuencias para la salud de toda la población. La formación de una cultura científica en la sociedad es necesaria pues, además de los impactos evidentes en la salud y el bienestar de la población, una sociedad informada apoya inversiones en investigaciones y valoriza la dedicación de los profesionales.
Propósitos y Desafíos de la Enseñanza de las Ciencias Naturales
Algunos programas de educación superior buscan preparar científicos o ingenieros, pero no siempre es claro el propósito que debe perseguir la enseñanza de CN en educación básica. Se puede iniciar la preparación de futuros científicos, o bien, dar una cultura general en ciencias naturales o alfabetización científica a todo futuro ciudadano. Los documentos oficiales suelen combinar ambos objetivos, considerando que hay que iniciar la preparación de científicos, pero también que se debe dar esa alfabetización a todos los alumnos, y se acepta que en educación básica debe prevalecer el segundo propósito, ya que pocos egresados seguirán carreras profesionales de ciencias, pero todos necesitarán ser usuarios informados de los conocimientos científicos.
Sin embargo, hay fundamento para conjeturar que la enseñanza de ciencias que se ha dado a los futuros ciudadanos no ha podido cumplir con el propósito de formar esa cultura científica que permita tomar decisiones informadas en cuestiones en las que están involucrados estos conocimientos. Parece, pues, que el loable propósito de desarrollar en los futuros ciudadanos una sólida cultura o alfabetización científica no está siendo alcanzado, no solo en países que tienen sistemas educativos precarios, sino en los más desarrollados.
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Evolución del Concepto de Alfabetización Científica
A lo largo de la historia de la humanidad, las concepciones acerca de la ciencia han ido evolucionando en el tiempo, y con ello también se han transformado las ideas sobre la educación científica. Luego las ideas sobre enseñanza de ciencias naturales avanzaron, con la revolución detonada en 1957 y con el lanzamiento del primer satélite artificial por la Unión Soviética se llegó a un currículo que promoviera vocaciones de científicos y pusiera las bases de una buena formación científica desde educación básica (American Association for the Advancement of Science, 1993). En las décadas de 1970 y 1980 se advirtió el escaso impacto de esa revolución en las aulas, y nació otra, marcada por temas del medio ambiente y el cuestionamiento del positivismo.
Con base en una amplia revisión de literatura, Roberts (2007, 2011) dice que hay dos formas de entender la noción: la visión I centra la atención en la ciencia misma como disciplina, con ciertos procesos, productos y características; la visión II abre la perspectiva para incluir otras dimensiones de la vida en las que la ciencia desempeña un papel importante. Martins afirma que, más allá de un aparente consenso, la noción de scientific literacy es muy discutida en el campo de educación en ciencias, lo que muestra su carácter polisémico. Según Snow y Dibner (2016:27-28), la noción se hizo cada vez más compleja, lo que llevó a Roberts (2007:737) a afirmar que llegó a ser “un paraguas, con sentido suficientemente amplio para denotar todo y, a la vez, nada específico, sobre la educación en ciencias y la competencia que pretende describir”. Lo anterior no impide que la noción tenga un papel destacado en la política educativa. Las varias dimensiones de la noción de alfabetización o cultura científica dificultan su estudio.
Medición de la Alfabetización Científica y sus Limitaciones
El primer intento por medir empíricamente conocimiento básico de temas científicos se hizo en Estados Unidos en 1957, poco antes del Sputnik. Se usaron cuatro ítems de temas entonces relevantes, pero que dos o tres décadas más tarde perdieron interés: lluvia radiactiva, potabilización del agua con flúor, vacuna anti-poliomielitis y satélites artificiales. Esto mostró que debían buscarse formas de medir el constructo que trataran de ideas centrales de las CN y mantuvieran su actualidad a lo largo del tiempo. En Estados Unidos, Miller (1998:206-207) desarrolló un instrumento para la National Science Foundation y en el Reino Unido, Durant, Evans y Thomas (1989) elaboraron la Oxford Scale of Scientific Knowledge. Desde entonces, en varios países se han utilizado, con ligeras adaptaciones, ítems de respuesta cerrada (falso/verdadero) de esos instrumentos.
Desde la década de 1980 Estados Unidos y los países de la Unión Europea, que eran solo 12, han hecho encuestas utilizando esos ítems, y luego fueron otros países como Rusia, China, Japón, Corea del Sur y la India (Snow y Dibner, 2016:36-37 y tabla 3.1, pp). Se reconoce que estos ítems solo distinguen a personas con nivel de conocimiento bajo, pero no identifican a las de conocimientos medios o avanzados, ya que solo miden un nivel elemental y no una comprensión más profunda de las nociones de que se trate, para lo que serían necesarias preguntas abiertas de mayor dificultad cuya aplicación llevaría un tiempo mayor al que se puede manejar con una muestra grande y que requerirían una compleja codificación a posteriori. Además, trabajos de validación de la escala realizados por Miller (1998) con análisis factorial y Teoría de Respuesta al ítem han mostrado consistencia en las comparaciones y coincidencia en las dimensiones medidas. Los esfuerzos para medir alfabetización científica usan encuestas de opinión como las mencionadas, y no parece haber muchos estudios que exploren comprensiones complejas.
Otros trabajos estudian la naturaleza de la ciencia, las diferencias entre ciencia, pseudociencia y conocimiento de sentido común, los procedimientos que se usan en investigación, las actitudes hacia la ciencia, la imagen de los científicos y la confianza que inspiran y opiniones sobre sus implicaciones éticas. Incluso en los países con mejores resultados, el porcentaje de respuestas correctas ronda solo 50% para ideas relativamente recientes, pero bien establecidas, como las del papel de los genes del padre en la definición del sexo de un bebé, el papel de los antibióticos, el tamaño de los electrones o los rayos láser. Es posible que las diferencias tengan que ver con la cobertura de esos temas por los currículo de los diversos países.
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Estudios de Caso y Percepciones Inadecuadas
Resultados en México
En México, en 1997 el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) levantó la primera Encuesta sobre la Percepción Pública de la Ciencia y la Tecnología (Enpecyt); a partir de 2001, el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi, 2005, 2017) ha hecho cada dos años encuestas similares, con muestras de 3,200 sujetos, 100 por entidad, solamente de áreas urbanas.
En 2017 un diplomado sobre enseñanza de ciencias para docentes de educación básica aplicó un instrumento para explorar conocimientos y concepciones del ámbito de las ciencias. Se pidió a los participantes expresar su opinión sobre 15 frases, en una escala de cinco posiciones, según que la idea expresada fuera científicamente: Segura, Sólida, Con algún fundamento, Poco probable o Descartada. El instrumento tiene 15 pares de frases sobre ciencia o tecnología. Cada par se refiere a un tema; una de las dos expresa una idea considerada sólida por la ciencia, y la otra la idea contraria, que la ciencia descarta.
Tratándose de ideas científicamente sólidas, los porcentajes de la primera columna deberían ser cercanos a 100, pues no solo incluyen a quienes consideran que la idea expresada es segura, sino también a quienes juzgan que tiene fundamento sólido, pero ni siquiera la idea de que la Tierra gira sobre su eje y alrededor del Sol alcanzó 100% de respuestas en la primera columna, y las cifras en ella bajan rápidamente, mientras aumenta la proporción de respuestas que se ubican en la columna intermedia y en la tercera. Una idea tan importante de las CN como la fotosíntesis (6A) es considerada sólida por 91% de los docentes, pero el porcentaje baja a 81% respecto de la teoría de la evolución (9A), y a 79% en cuanto a la tectónica de placas (3A).
La Tabla 5 sintetiza opiniones respecto de ideas descartadas por la ciencia, por lo que lo esperable es que las cifras de la primera columna tiendan a cero y las de la tercera a 100%. Es razonable que casi todos los participantes (96%) descarten la idea de que las predicciones astrológicas son confiables, pero que las cifras de la segunda columna y las de la primera aumenten muestra que proporciones no menores tienen dudas o incluso consideran seguras o con fundamento ideas descartadas por la ciencia.
Percepciones de Docentes Mexicanos sobre Ideas Científicas (2017)
| Idea Científica/Anticientífica | Porcentaje de docentes que la consideran Segura/Sólida/Con fundamento | Porcentaje de docentes que tienen dudas o consideran válidas ideas descartadas por la ciencia |
|---|---|---|
| La Tierra gira sobre su eje y alrededor del Sol | <100% | |
| La fotosíntesis (6A) es una idea científicamente sólida | 91% | |
| La teoría de la evolución (9A) es una idea científicamente sólida | 81% | |
| La tectónica de placas (3A) es una idea científicamente sólida | 79% | |
| Las predicciones astrológicas son confiables | 4% | |
| Los humanos convivieron con dinosaurios | 17% | |
| Los humanos fueron creados en su forma actual | 18% | |
| La Tierra tiene 6,000 años de antigüedad | 25% | |
| El Sol gira alrededor de la Tierra | 29% | |
| Extraterrestres visitan la Tierra | 38% | |
| Los hongos son especies de plantas | 57% | |
| La homeopatía es tan eficaz o más que la medicina científica | 77% | |
| Las plantas se alimentan de materia orgánica y agua del suelo | 89% |
La exploración mostró que los participantes comparten, en general, concepciones congruentes con esa postura intermedia, pero muchos tienen algunas que son inadecuadas, tanto de tendencia positivista como posmoderna, con posturas no del todo claras en cuanto a la relación de ciencia y conocimiento no científico, al método, al potencial de las ciencias para resolver problemas prácticos, al papel de las ciencias naturales en decisiones que las involucren, a la imagen de los científicos y a las relaciones entre ciencia y religión. Los resultados de las mediciones en varios países confirman lo que se plantea como conjetura en la introducción: que la enseñanza de ciencias naturales que se ofrece en las escuelas de educación básica ha fracasado en su propósito de dar cultura o alfabetización científica que permita tomar parte en decisiones que involucren estos conocimientos.
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La exploración tuvo claros límites porque el instrumento no fue validado ni se aplicó a una muestra aleatoria, sino a docentes inscritos voluntariamente en un diplomado sobre el tema, lo que muestra interés. Sobre el conocimiento de contenidos de ciencias, la comparación de las Tablas 2 y 4 muestra que la comprensión de los docentes es mejor que los de la población mexicana. La Tabla 1 permite afirmar también que los conocimientos del grupo de docentes estudiado son comparables a los de la población de países desarrollados. Hay que añadir que los conocimientos y las concepciones sobre ciencias de los docentes probablemente no sean diferentes de los que tienen otros profesionales con estudios universitarios, ya que lo que un adulto sabe de ciencias, y lo que cree al respecto, se basa en lo que aprendió en educación básica y media, pues fuera de las carreras científicas, en licenciatura no se ven estos temas. Otra reflexión lleva a pensar que el nivel observado está lejos del deseable.
Contexto de Brasil: Desafíos en la Educación Científica
Brasil ha participado en evaluaciones internacionales sobre el aprendizaje de Ciencias. La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) realiza cada tres años el examen PISA, en el que participan 78 países, inclusive Brasil y otros países latinoamericanos. Los resultados de esta prueba en el dominio de Ciencias en 2018 traen un alerta para la educación brasilera. En una escala de 1 a 7 niveles, en la cual 6 es el mayor y 1b, el menor, alcanzar el nivel 2 es particularmente relevante, pues indica que los jóvenes están aptos para participar de forma plena en la vida social, económica y cívica de la sociedad contemporánea.
La realidad brasilera tiene números muy bajos en tres factores. En los primeros años de la Enseñanza Fundamental, solamente el 77 % de los profesores de Ciencias tienen una formación adecuada, según datos del Instituto Nacional de Estudios e Investigaciones Educativas Anísio Teixeira (INEP). En cuanto al aspecto de la infraestructura escolar, los resultados son muy desiguales, tanto entre los sectores público como privados, en cualquiera de los estados del país. Considerando datos de 2018, el 44 % de las escuelas de Enseñanza Media cuentan con laboratorio de Ciencias, valor medio entre los datos extremos de un 21 % en el estado de Amapá y un 82 % en el Distrito Federal de Brasilia. Para agravar esta situación, el país viene disminuyendo los recursos aplicados a la ciencia. Para el doctor en Educación y profesor visitante de la Universidad Federal de ABC, Tárcio Minto Fabrício, Brasil va a precisar de dos a tres décadas para retomar los niveles en que se encontraba la ciencia cinco años atrás. Para finalizar, queda un dato asustador: en 2012 Brasil invertía 11 500 millones de reales en el área de Ciencia y Tecnología.
Los desafíos son muchos: formación de profesores en las disciplinas del área, infraestructura laboratorial en las escuelas y un ambiente académico en el que la investigación científica sea estimulada por medio de políticas públicas.
Componentes Clave para una Educación Científica Efectiva
Para resumir lo tratado, se señala que la idea esencial en la que se centra la educación científica en la época actual es educar a las personas en los contenidos científico-técnicos, lo cual se puede analizar desde diversas aristas. En este sentido, se presenta una aproximación teórica de la educación científica que destaca, como sus componentes, el cognitivo, el procedimental, el afectivo, el valorativo y el participativo; en esta modelación, se han considerado como referentes teóricos las fuentes mencionadas y otras que por la extensión del trabajo no ha sido posible incorporar en el presente artículo y, en particular, se han tomado en cuenta las ideas que aparecen en Asencio, (2012c).
El componente cognitivo se vincula con la actualización de los conocimientos que toma como referencia el desarrollo científico-técnico actual y los conocimientos esenciales relacionados con los problemas actuales de la ciencia y la técnica como procesos sociales, que tengan implicaciones en la vida diaria, incluyendo información no solo acerca de los beneficios potenciales, sino también de sus incertidumbres, de sus riesgos y de las cuestiones éticas asociadas a ellos.
El componente procedimental se relaciona con las habilidades y capacidades que deben ser asimilados por las personas, que crearán las bases intelectuales para una ciudadanía responsable con énfasis en el desarrollo de un pensamiento abierto y crítico.
El componente valorativo destaca el papel de la formación de valores en las personas, que posibilite la reflexión crítica acerca de las implicaciones que tienen los asuntos sociales de la ciencia y la técnica para la vida pública en las democracias actuales, y la valoración de la ciencia como empresa humana en continua evolución, comprometida con las prioridades y los intereses de la sociedad, y ajena a posiciones de lucro y enriquecimiento personal de unos pocos.
El componente participativo distingue la educación científica como un elemento que puede potenciar en las personas un comportamiento social al generar: opiniones, decisiones, iniciativas y acciones ciudadanas, desde la comprensión práctica de las cuestiones debatidas.
Es importante considerar que esta separación por componentes solo responde a un propósito analítico, pues ellos se encuentran indisolublemente interrelacionados entre sí, complementándose mutuamente; así, para poder valorar y participar en debates sobre aspectos tecno-científicos que implican a la ciudadanía, es preciso conocer y comprender la esencia de la cuestión, desde un pensamiento abierto y crítico, pero también es esencial que la persona esté motivada intrínsecamente, por lo que su actitud estaría sustentada por sentimientos y emociones hacia los temas abordados (Asencio, 2012c).
Valdés (2012) coincide en reconocer el énfasis que se hace en los aspectos axiológicos como una de las principales aportaciones de la orientación CTS a la educación científica; la consideración de la naturaleza social de la ciencia y la tecnología, los intereses económicos y políticos que la condicionan, así como las implicaciones éticas y para el medioambiente de sus resultados, conduce a tomar partido acerca de dichas cuestiones y, por consiguiente, a desarrollar importantes actitudes y valores en los estudiantes.
Estrategias para Superar la Poca Asimilación
Los especialistas coinciden en indicar que las clases de ciencias no deben centrarse en exposiciones del docente, ni en acciones de los estudiantes que solo llevan a la memorización de términos o nociones mal entendidas, ni en “experimentos” que se reducen a reproducir instrucciones mecánicamente sin un propósito claro, una idea a entender o una pregunta a responder. En cambio, se recomienda privilegiar el papel activo de los alumnos, sin reducir eso a manipular objetos; partir de sus ideas previas y confrontarlas con observaciones para detectar su insuficiencia para dar cuenta de los fenómenos y combinar observación con reflexión para llegar a ideas que lo consigan mejor, congruentes con la ciencia.
Pero transformar prácticas tradicionales ineficaces en otras que propicien realmente el desarrollo de comprensiones complejas no es sencillo. Si se quiere cambiar realmente la enseñanza es indispensable que los docentes mismos tengan la cultura científica que deberán promover en sus estudiantes, lo que implica modificar la formación inicial y la actualización en servicio.
La asimilación de conocimientos y habilidades por parte de un individuo o colectivo responde a un fenómeno complejo de intercambio de información, en el que los individuos implicados procesan y asimilan el mensaje a través de filtros valorativos, sociológicos, culturales y prácticos. De lo anterior se infiere la importancia en la educación científica de enriquecer el objetivo de educar para valorar y participar, en cuanto estrecha aún más la vinculación que existe entre la adquisición de conocimiento desde una posición afectiva, y una aproximación valorativa y participativa en la preparación activa de los futuros ciudadanos para la vida pública que los habilite para transformar y llevar a cabo innovaciones que den respuesta a las necesidades y demandas de la sociedad actual (Valdés, 2012).
Por todo lo apuntado, se advierte la complejidad del tratamiento de la educación científica en las condiciones de la sociedad actual. En particular, la escuela debe promover la educación científica en el trabajo docente en todas las áreas, desde una mirada interdisciplinar que involucre a todos los docentes y alumnos; pero, además, no puede dejar a un lado su función estratégica como centro cultural y científico más importante en la comunidad, de ahí la importancia de su contribución a la educación científica de la sociedad en general.
Para lograr una mejora significativa, es crucial:
Actualizar el currículo escolar, de manera que refleje lo más fielmente posible el desarrollo alcanzado en las ciencias particulares de las que se derivan las disciplinas que lo integran, y las implicaciones sociales y éticas del desarrollo científico-técnico, así como los avances de las ciencias pedagógicas, atendiendo, por supuesto, a las características de los escolares hacia los cuales se dirige y a su contexto.
Promover una nueva cultura de aprendizaje que permita superar estilos tradicionales, empleando métodos y procedimientos que dinamicen el proceso de aprendizaje y potencien el desarrollo cognitivo, con énfasis en el pensamiento y la inteligencia y la motivación y el interés por el estudio.
Favorecer en la estructuración del proceso de enseñanza-aprendizaje el empleo de procedimientos de la actividad científica, que promuevan la reflexión, la interpretación, la modelación, la formulación de hipótesis, la búsqueda de la información desde diferentes fuentes.
En otro orden de ideas, todavía se advierten limitaciones en promover una educación científica que se adapte a las necesidades y características personales de los alumnos, y sus contextos sociales y culturales de procedencia. Por último, no se deben pasar por alto las potencialidades de otras instituciones sociales, para incidir en la educación científica de todos los ciudadanos, las cuales no siempre se aprovechan suficientemente para este fin. En este sentido, se destacan los medios masivos de comunicación, los centros científicos, los centros de recreación, entre otros, que pueden desarrollar propuestas atractivas dirigidas a elevar la cultura científica de los miembros de la sociedad en su conjunto.