La Enseñanza de la Física en secundaria: Pasión y Visión

Emilio Aliss

Departamento de Ciencias Exactas e Ingenierías
Universidad Católica Boliviana
Cochabamba, Bolivia
e-mail: aliss@ucbcba.edu.bo

Introducción

La experiencia ganada en la docencia universitaria y los múltiples problemas detectados en la formación de los bachilleres nos llevan a plantear la necesidad de reformular la enseñanza de las ciencias a nivel escolar. Ahora más que nunca, es necesario reflexionar profundamente sobre el significado y el valor de la EDUCACIÓN, para actuar de inmediato. En esta época en la que la tecnología multiplica los medios didácticos y nos sumerge en un vasto océano de información, necesitamos atacar los problemas reales que tienen nuestros estudiantes, interactuando de manera más eficaz con esos seres humanos que necesitan adaptarse rápidamente a un mundo de cambios vertiginosos y muchas veces agresivos. Es por esto que en este trabajo se intenta responder de una manera pragmática y real a cuatro preguntas básicas que debe plantearse un docente al comenzar su año escolar:

•  ¿Qué enseñar?

•  ¿Cómo enseñar?

•  ¿Qué aprender?

• ¿Cómo aprender?

Como educadores, tenemos la responsabilidad, sobre todo cuando trabajamos con estudiantes de edad escolar, de contribuir a la formación plena de los mismos, ayudándolos a construir una significación global del mundo que los rodea. Para ello, es preciso recordar que no sólo debemos avocarnos a la enseñanza de elementos técnicos de la materia elegida, sino a generar reflexiones significativas que ayuden al estudiante a crecer como persona. Es en este sentido que responderemos a cada pregunta en dos partes: la primera está centrada en la formación humana del estudiante y la segunda en su formación técnica.

¿Qué enseñar?

Enseñar al estudiante a creer en sí mismo

Cada estudiante es un científico en potencia y debe actuar como tal dentro y fuera del aula. Es importante tener el convencimiento de que hay muchas cosas que deben ser descubiertas, corregidas y mejoradas y que nosotros somos capaces de descubrirlas, corregirlas y mejorarlas.

Enseñar al estudiante a cuestionar

En los libros pueden haber errores. Los modelos tienen restricciones. Los docentes tenemos limitaciones. Todo lo que ha hecho la ciencia hasta ahora es perfectible. Aún existen muchas cosas por descubrir. Es por eso que es importante motivar en el estudiante el deseo de buscar los errores y de romper los paradigmas.

Enseñar a pensar

Detrás de cada ecuación hay un significado que puede ser aprehendido. Detrás de cada capítulo hay una pregunta que tratamos de responder. Detrás de cada modelo hay una realidad que intentamos describir. Es fundamental inculcar en el estudiante el deseo de buscar siempre el significado que espera ser aprehendido, la pregunta que queremos responder y la realidad que queremos describir.

Enseñar a trascender el lenguaje

La matemática es el lenguaje científico por excelencia, que nos permite traducir los modelos de la realidad en ecuaciones. Las ecuaciones, sin embargo, no son la realidad, sólo la codifican. Podemos decir que la ecuación es el significante. Es imprescindible encontrar el significado. Es ahí donde está escondida la realidad. No es útil aprender de memoria el significante sin conocer el significado. Es por eso que resulta imperativo evitar que los estudiantes memoricen las ecuaciones y las conviertan en "formularios", que utilizan para desparramar "fórmulas" sobre la mesa, cuando pretenden resolver un problema, esperando que se encadenen milagrosamente, para ayudarlos a encontrar la solución, una solución que, si es encontrada, tampoco buscarán entender ni interpretar. La realidad es siempre más compleja y más sutil que el modelo. Es por eso que necesitamos buscar siempre más allá del modelo, recordando constantemente que el objetivo es conocer, describir y comprender el mundo real, para emprender su transformación, sin olvidar el respeto del equilibrio hombre-naturaleza.

Creo profundamente que una persona es capaz de llegar tan lejos como es capaz de imaginar que llega. Si el estudiante es capaz de tener visiones claras de si mismo y de su vida, es probable que utilice su energía vital y creativa para cristalizar esas visiones.

Enseñar a plantearse objetivos

Si el estudiante tiene los objetivos claros y cree en ellos, buscará los medios adecuados para cumplirlos. Es importante que entienda que su presencia en el colegio tiene un objetivo, la asignatura de física responde a un objetivo, cada tema de la asignatura intenta alcanzar un objetivo. Si detrás de cada capítulo hay una pregunta, entonces hay un objetivo por el cual se estudia el capítulo. Es necesario tenerlo claro.

Enseñar a estudiar

¿Cuáles son los ingredientes fundamentales de un estudio productivo?

1. Búsqueda de objetivos de cada unidad temática. ¿Cuál es la pregunta que hay detrás de cada tema y que el estudio del mismo intenta responder?. Formular esa pregunta claramente y establecer un objetivo claro para cada unidad temática, que ayude al estudiante a autoevaluarse al final de la unidad.

2. Lectura inteligente, atenta y crítica. Aceptando la posibilidad de encontrar errores.

3. Análisis. Cuestionar y buscar el significado de cada concepto, de cada ecuación.

]]> 4. Asociación. Buscar la relación de los nuevos conocimientos con conocimientos ya adquiridos de la misma materia y de asignaturas afines.

5. Síntesis. Buscar las ideas centrales y las ideas secundarias. Hacer resúmenes, recolectando las ideas centrales y dibujar esquemas, asociando a cada idea central, las ideas secundarias.

6. Aplicación. Buscar la relación de los conocimientos adquiridos con la vida diaria, para que todos los nuevos conceptos adquieran significación. Buscar problemas nuevos, en distintos libros, con aplicaciones de los conceptos aprendidos a distintas ramas del conocimiento.

7. Investigación bibliográfica. Motivar en el estudiante la búsqueda de lecturas complementarias, sea en bibliotecas, sea en Internet, planteando cuestionamientos dirigidos a ampliar los temas propuestos en clases.

8. Trabajo en grupo y co-evaluación. Motivar la discusión y análisis de conceptos en grupos de estudiantes, enfatizando sobre la necesidad de aprender a expresar claramente las ideas y a respetar las ideas de los demás.

9. Autoevaluación. Motivar al estudiante a la autoevaluación constante de sus logros, en función de los objetivos que él mismo se ha planteado.

Para terminar de responder a esta pregunta desde el punto de vista formativo, podemos decir que si el estudiante sabe lo que busca (tiene visiones y objetivos claros) y conoce los medios para encontrarlo (sabe estudiar), lo más probable es que encuentre lo que está buscando. En la segunda parte de nuestra respuesta, nos concentraremos sobre los aspectos técnicos de la enseñanza de la física misma.

Contexto histórico y grandes ideas de la física

Una visión global histórica de la física permitirá al estudiante asociarla con el progreso de la humanidad y su estudio tomará significación. Un recuento de las ideas principales de Aristóteles y de sus grandes errores; una recapitulación de las ideas antiguas sobre el universo y de la evolución de las mismas; un análisis del oscurantismo de la Edad Media y de sus consecuencias sobre la humanidad entera. Después de esta visión histórica, el estudiante estará preparado para asimilar las ideas principales que encierra cada uno de los grandes modelos de la física, desde la mecánica clásica hasta la cosmología, pasando por la mecánica relativista y la mecánica cuántica. Una visión global, así sea rápida de estas ideas, le ayudará a comprender la importancia de la física como ciencia y a establecer una estructura general dentro de la cual irá insertando todos los conceptos aprendidos. Estudiar la física sin tener una visión global de la misma es algo así como armar un rompecabezas sin tener una imagen previa del cuadro que queremos formar.

La mecánica clásica

Otros temas de estudio

Es necesario tocar otros temas, con la idea de enfocar los conceptos fundamentales y sus aplicaciones, que permitan al estudiante simplemente mirar el mundo que le rodea con ojos atentos y cuestionadores. Los temas sugeridos son:

•  Luz, calor y sonido

• Astronomía

•  Electricidad y Magnetismo

De modo general, los temas tocados en el colegio, además de enriquecer la percepción que tiene el estudiante del mundo que le rodea y motivarlo a plantearse cuestionamientos múltiples sobre el mismo, deberían estimular su deseo de profundizar sus conocimientos en cada uno de ellos.

¿Cómo enseñar?

Si tenemos una visión negativa de nuestros estudiantes, considerándolos mediocres, flojos, desorganizados y desmotivados y mostramos esa visión con nuestra actitud, será difícil que logremos formar estudiantes excelentes, activos, organizados y motivados. Es difícil pedirles que crean en ellos mismos si nosotros no creemos en ellos.

Con el ejemplo

Mostrándoles que nosotros hacemos lo que queremos que aprendan. Que creemos en nosotros mismos y en ellos, que pensamos, que cuestionamos, que trascendemos el lenguaje, que construimos visiones claras y que tenemos objetivos bien definidos.

Actualizándonos constantemente y buscando el dominio conceptual de la materia

Es uno de los temas más delicados, porque esto requiere un esfuerzo permanente de nuestra parte y tiempo. Es muy fácil acostumbrarse a repetir lo que ya sabemos, sin buscar problemas, ejemplos, técnicas y conocimientos nuevos. Si el docente tiene una comprensión profunda de los conceptos que enseña, será para él más fácil explicarlos y evitar la utilización mecánica de fórmulas.

Mostrando la importancia de la física

Mostrándoles las razones por las cuales vale la pena aprenderla: porque nos da la posibilidad de ampliar nuestra comprensión del mundo que nos rodea, porque nos da la posibilidad de transformarlo, porque su estudio contribuye al desarrollo de nuestra intuición y de nuestra capacidad abstracta, porque para entender y contribuir al progreso de la ciencia es importante conocer el estado actual del arte.

Incentivando a la reflexión y a la observación

No es difícil encontrar, en los temas de la física, pretextos para generar asombro y reflexión en los estudiantes. Tomemos dos ejemplos sencillos.

• Ley de gravitación universal. Cuando estudiamos la Ley de Gravitación Universal, es interesante remarcar que la Tierra atrae a la tiza con la misma fuerza con la que la tiza atrae a la Tierra y que no solamente la tiza cae hacia la Tierra, sino también la Tierra hacia la tiza. Podemos sugerir que calculen la aceleración con la que la Tierra cae hacia la Tiza.

• La imagen del cielo no es real. Las enormes distancias entre los astros en el universo hacen que la imagen del cielo sea una superposición de épocas diferentes. Es posible que varias de las estrellas que vemos en el cielo nocturno ya hayan llegado a la etapa terminal de su existencia, convirtiéndose en enanas blancas, estrellas a neutrones o agujeros negros.

Recurriendo a la historia y a un equipo humano amplio

Motivando al estudiante con aspectos marcantes de la historia de la física y de las grandes figuras de la física y recurriendo a personas con una formación especializada. Contamos, en nuestro país, con físicos que tienen nivel de maestría y doctorado y que se dedican a la docencia universitaria y a la investigación. La visión que tienen de la física puede ser de gran ayuda para la motivación de los estudiantes de secundaria.

Enfrentando al estudiante con problemas

Planteando problemas que prioricen la comprensión de los conceptos a la aplicación del álgebra y del cálculo y no ejercicios que motiven a la aplicación mecánica de "fórmulas".

Utilizando los recursos multimedia

Tenemos actualmente a disposición muchos recursos multimedia: imágenes, videos, simulaciones cortas de fenómenos específicos (applets), software educativo. Internet es un banco de recursos extraordinario que vale la pena utilizar.

Con convicciones e ideas claras y seguridad

Con pasión por la enseñanza

Aun sin quererlo, el docente, sobre todo a nivel escolar, se convierte en un modelo para sus estudiantes. Tomar conciencia de ello, significa buscar la manera de construir modelos adecuados para el crecimiento humano de nuestros estudiantes. Transformar, con nuestra misma actitud, el debo por el quiero, motivando a los estudiantes a realizar sus actividades porque quieren y no porque deben. Esto les ayudará a convertirse en gestores de su propio proceso de crecimiento. La pasión que inyectemos en nuestro trabajo será una medida del deseo que tenemos de cumplir nuestros objetivos como educadores.

En esta segunda parte de la respuesta, nos enfocaremos más sobre los aspecto? técnicos de la enseñanza de la física.

Dando una visión global del modelo:

Tomando, por ejemplo, los temas de la mecánica clásica que han sido propuestos en la segunda sección (¿Qué enseñar?), podemos dividirlos en tres grandes capítulos, cada uno de los cuales está enfocado a la búsqueda de una respuesta eficaz a una pregunta que guía el estudio del capítulo.

• ¿Cómo se produce el movimiento? Estudio descriptivo del movimiento => Cinemática

• ¿Porqué se produce el movimiento? Estudio causal del movimiento => Dinámica

• ¿Existen leyes que trascienden al modelo? => Leyes de conservación

Dando una visión global del capítulo

Es también importante, al inicio de cada capítulo, dar una visión global que permita al estudiante tener una imagen clara del mismo, que le ayude a establecer la importancia de cada uno de los conceptos nuevos aprendidos e insertarlos dentro de la estructura completa. Para contribuir a fortalecer esta visión global, creo que vale la pena cuidar cada uno de los detalles mencionados a continuación:

• Mostrar las limitaciones del modelo

• Brindar una visión sintética del capítulo

• Explicar claramente los conceptos principales y mostrar su importancia

• Detectar posibles confusiones y aclararlas

¿Qué aprender?

Somos lo que creemos que somos. El hombre se hace a sí mismo a imagen y semejanza de su propia visión.

Aprender a tener visiones claras

A corto plazo y a largo plazo. A corto plazo, construir visiones sobre el rendimiento de una materia, de un año escolar, sobre el bachillerato. A largo plazo, construir visiones sobre la vida familiar y profesional.

Aprender a plantear objetivos

Establecer objetivos para las actividades que realizamos y para las pequeñas o grandes empresas que iniciamos, nos ayudará a focalizar nuestras energías para conseguir lo que sabemos que queremos.

Aprender a aprehender

Recrear las ideas y los conceptos, tratando de comprenderlos en toda su significación. No tratar nunca de memorizarlos. Recordar que todos los conceptos han sido formulados por primera vez por algún ser humano. Cuando el hombre vivía en las cavernas, no había ningún libro escrito.

Aprender a cuestionar

Recibir toda la información con serenidad crítica, aceptando la posibilidad de que los modelos que estamos aprendiendo puedan tener errores.

Es importante aprender a traducir correctamente nuestras ideas con palabras, para que nuestros interlocutores entiendan exactamente lo que deseamos transmitir. Es importante también aprender a interpretar los mensajes que recibimos de nuestros interlocutores.

Aprender a plantear claramente las preguntas

Para plantear correctamente una pregunta, es preciso identificar claramente las dudas que tenemos, dentro del contexto general. Necesitamos, además, establecer si nuestras dudas están enfocadas a los conceptos expuestos o a los cálculos realizados. Es por esto que, antes de preguntar, vale la pena organizar nuestra ideas.

Aprender a resolver problemas

La resolución de problemas requiere de un proceso mental ordenado, que permite el reforzamiento de los conceptos aprendidos y la puesta en evidencia de las dudas existentes. Podemos sugerir la sistematización de este proceso, proponiendo los siguientes pasos:

1. Lectura cuidadosa del problema. El primer paso para resolver un problema es entenderlo y eso requiere de una lectura inteligente. Un gráfico ayuda muchas veces a la comprensión.

2. Identificación de datos e incógnitas. Resolver un problema significa expresar las incógnitas en función de los datos proporcionados. Es por esta razón que es imprescindible identificar claramente los datos y las incógnitas existentes.

3. Identificación de los conceptos. Situar el problema dentro del tema correspondiente, de acuerdo a los conceptos que entran en juego.

]]> 4. Identificación de las ecuaciones a utilizar. Una vez que el tema está identificado, debemos elegir las ecuaciones que nos conviene utilizar para buscar la solución.

5. Sistema de n ecuaciones con n incógnitas. Utilizando estas ecuaciones, debemos construir un sistema de n ecuaciones con n incógnitas (preferiblemente sólo las incógnitas que hemos identificado inicialmente) para buscar una solución.

6. Distinguir entre la parte conceptual y la parte de cálculo. El análisis conceptual nos permitirá descubrir los conceptos más importantes que serán utilizados, las estrategias de solución y las ecuaciones más útiles para nuestros fines. Una vez que está planteado el sistema de n ecuaciones con n incógnitas, es necesario abordar el proceso de cálculo, que es más mecánico que el anterior.

Aprender a estudiar

Un estudio organizado y disciplinado es un instrumento muy poderoso para el cumplimiento de los objetivos académicos, con economía de esfuerzos y optimización de resultados.

Aprender a identificar los conceptos nuevos y a entenderlos

Cada nuevo concepto que aparece en el estudio de una materia, debe ser catalogado, analizado, comparado con otros y relacionado con los anteriores.

Aprender el contenido previsto para la materia

El estudiante debe intentar cubrir con solvencia, por lo menos todo el contenido previsto por la materia. Será mucho mejor si hace esfuerzos por ampliar cada uno de los temas gracias a una investigación bibliográfica sugerida por el docente.

Dando significación a los nuevos conocimientos

Para esto, el estudiante puede emplear varias técnicas. Sólo menciono algunas:

• Interpretando todos los conceptos nuevos.

• Haciendo una investigación bibliográfica permanente.

• Discutiendo los resultados con sus compañeros y con el docente.

• Resumiendo y haciendo esquemas sintéticos de todos los capítulos.

Respetándose a sí mismo

Si el estudiante es consciente de su capacidad y reconoce sus límites y posibilidades inmediatas, medirá la magnitud de sus objetivos y podrá calcular en forma adecuada el tiempo y el esfuerzo que necesita invertir para alcanzarlos. No tendrá frustraciones inútiles por tratar de alcanzar objetivos para los cuales aún no está preparado y buscará la manera de recorrer constantemente sus límites, de manera que sus objetivos puedan ser cada vez más ambiciosos, pero en forma gradual.

Una actitud honesta del estudiante consigo mismo le permitirá detectar problemas en su rendimiento, para buscar rápidamente acciones correctivas, que no lo alejen de sus objetivos. Es importante que el estudiante recuerde que está aprendiendo para sí mismo y no para el profesor.

Rumiando el conocimiento

Pienso que la mente, para asimilar bien los conocimientos nuevos y darles la significación adecuada, necesita digerirlos varias veces. Recibir la información nueva, analizarla varias veces, entenderla varias veces, cada vez con un enfoque nuevo, y probablemente, olvidarla también varias veces, antes de asimilarla completamente.

Cuestionando permanentemente

El cuestionamiento es un poderoso taladro que nos incita a llegar implacablemente hasta el fondo de las cosas y de los conceptos y nos permite utilizarlos en su verdadera dimensión, después de hacernos dueños de ellos.