Nadie llega a la ciencia con la mente en blanco. Antes de recibir instrucción científica formal, los alumnos ya han tenido tiempo de formarse ideas propias acerca de cómo funciona la naturaleza. Han hecho observaciones, quizá inconscientemente, y han sacado conclusiones de sentido común; pero que generalmente no se ajustan al conocimiento científico aceptado.

Un ejemplo bien conocido es el concepto aristotélico de la relación entre fuerza y movimiento: con base en su experiencia, los alumnos concluyen que las cosas se mueven sólo en tanto una fuerza actúe sobre ellas. Pero hay muchos preconceptos más. En un artículo acerca del diseño de exposiciones museográficas científicas y el problema del "conocimiento ingenuo", unas investigadoras estadounidenses * identifican e investigan los siguientes preconceptos:

* Si no hubiera presión de la atmósfera los objetos no caerían.

* Es verano cuando la Tierra se encuentra más cerca del Sol.

* La rotación de la Tierra es la causa de la gravedad.

Estos conceptos erróneos por lo general no se corrigen con el tiempo, ni con la información que se imparte en el aula. Persisten aunque el alumno sepa recitar de memoria la definición newtoniana de fuerza y la ley de la gravitación universal. Peor aún: suelen persistir en los adultos.

Así pues, la instrucción científica no consiste en llenar de información una página que antes estaba en blanco. "Las investigaciones acerca del conocimiento ingenuo --dicen las investigadoras-- están transformando nuestra visión de la educación. Hoy en día aprender se entiende como un proceso activo, en el cual quien aprende selecciona información, la transforma y elabora sobre ésta para extender o corregir estructuras cognoscitivas previas. Aprender es, pues, pasar de estructuras `ingenuas' o `de principiante' a estructuras `de experto' en cada disciplina; es ir hacia explicaciones cada vez más precisas y eficaces que se aplican a un rango de condiciones cada vez más amplio. Enseñar, por tanto, no es sólo transmitir conocimientos correctos a quien no tenía ninguno; más bien implica un proceso de cambio conceptual de una organización conceptual simple a una más elaborada".

El conocimiento ingenuo puede ser tan pertinaz, que el alumno interpreta y adapta a su modelo erróneo incluso una presentación clara de los conceptos científicos correctos. El conocimiento previo --derivado del sentido común-- actúa como un filtro que distorsiona la información. En un estudio las investigadoras pidieron a varios visitantes de un museo que leyeran un texto que decía: "La rotación de la Tierra no genera gravedad". Luego les preguntaron si los objetos caerían si la Tierra dejara de rotar. Una buena proporción de los participantes contestaron que no, pese al texto que acababan de leer.

Aunque el estudio se llevó a cabo en un museo de ciencias, y por lo tanto el interés principal de las investigadoras era diseñar equipos museográficos, algunos de sus resultados podrían aplicarse al salón de clase. Un primer resultado importante es que las frases enunciadas en negativo (como "La rotación de la Tierra no genera gravedad") no son útiles para efectuar el cambio conceptual, e incluso pueden reforzar los preconceptos (los alumnos recuerdan que la frase relacionaba rotación con gravedad, pero olvidan que la relación era una negación).

Una conclusión que se puede sacar del estudio es que para ayudar a los visitantes (o a los alumnos) a desechar sus preconceptos y adoptar las explicaciones científicas correctas, es preciso mostrar los fenómenos en vez de sólo narrarlos; y sobre todo mostrarlos de una manera que ponga en conflicto los preconceptos de los alumnos con la realidad experimental.

Para erradicar la idea de que la presión de la atmósfera es la causa de la gravedad, las investigadoras y sus colaboradores construyeron un prototipo que consistía en un tubo cerrado herméticamente, dentro del cual había una pelota. El tubo estaba conectado a una bomba de vacío y un manómetro, cuya aguja se veía bajar cuando se extraía el aire del tubo. El visitante podía hacer el experimento de hacer girar el tubo para ver caer la pelota con aire y sin aire.

En el salón de clase no es fácil mostrar los fenómenos. ¿Qué se puede hacer? Una posibilidad es aplicar un cuestionario como el siguiente, o usar estas preguntas como guía para una discusión dirigida.

Es verano cuando la Tierra se encuentra más cerca del Sol

1. ¿Por qué hay estaciones?

2. La órbita de la Tierra es casi circular. La distancia máxima al Sol es de 152 millones de kilómetros. La distancia mínima al Sol es de 147 millones de kilómetros. Calcula el promedio de estos dos valores.

3. Calcula la diferencia de estos dos valores. ¿Qué porcentaje del promedio es la diferencia? ¿Será suficiente para que se note en la energía que recibimos del Sol?

4. La Tierra llega al punto de su órbita más cercano al Sol (perihelio) en el mes de enero. ¿Qué estación es en el hemisferio norte en enero?

5. ¿Qué estación es en el hemisferio sur?

6. Si no es la misma estación en el hemisferio norte que en el hemisferio sur, ¿a qué podemos atribuir la diferencia?

7. El diámetro de la Tierra es de 12,800 kilómetros. Una ciudad en la que es mediodía está más cerca del Sol que una ciudad en la que es medianoche, pero la diferencia máxima posible es de 12,800 kilómetros. ¿Qué porcentaje es esta cifra de la distancia promedio al Sol?

El maestro puede obtener pronósticos de temperaturas para varias ciudades del hemisferio norte y del hemisferio sur. Comparar las temperaturas en ciudades que estén en la misma latitud, pero una en el norte y otra en el sur.

Incluso un ejercicio, como aplicar este cuestionario, puede ser ineficaz para erradicar el concepto erróneo de que las estaciones se deben a que la tierra se acerca y se aleja del Sol. Quizás sea útil, al final del ejercicio, enunciar claramente la conclusión a la que conduce el cuestionario y luego repetirla en clase cuantas veces sea posible. Los preconceptos son como la mala hierba: sí mueren, pero ¡cómo cuesta trabajo matarlos! Ánimo maestros.

* Borun Minda, Lutter Tiiu and Maffey Christine, Naive Knowledge and the Design of Science Museum Exhibits.

Sergio De Régules Ruiz-Funes
Asesor de Red Escolar