¿Qué son los contenidos Procedimentales?

Teniendo en cuenta ambas perspectivas, así como las nuevas metas de la enseñanza de las ciencias, desde lo que se ha denominado “alfabetización científica”, Jiménez y Sanmartí (1997) consideran que la educación debería abarcar cinco tipos de capacidades: a) el aprendizaje de conceptos y la construcción progresiva de los modelos de la ciencia; b) el desarrollo de destrezas cognitivas y el razonamiento científico; c) el desarrollo de destrezas experimentales y de resolución de problemas; d) el desarrollo de actitudes y valores; y e) la transmisión de una imagen de la ciencia que se corresponda con las concepciones actuales sobre la misma. Capacidades que coinciden con las señaladas, entre otros autores, por Hodson (1993) y Pro (2000), y que a nivel curricular se han agrupado y diferenciado en torno a tres tipos de contenidos: conceptos, procedimientos y actitudes.

Dada la finalidad de este trabajo, a lo largo de este apartado nos vamos a centrar en analizar cuál es el significado y la naturaleza de los contenidos procedimentales, cómo se han clasificado, y qué consideraciones deberíamos tener en cuenta para favorecer su aprendizaje por parte del alumnado. Posteriormente revisaremos cómo ha incorporado este tipo de contenidos el currículo correspondiente a la etapa de Educación Secundaria Obligatoria en la que se ha centrado nuestra investigación.

2.3.1. ¿Qué son los contenidos procedimentales?

La inclusión de los procedimientos como contenidos de enseñanza en la educación científica se remonta, como ya hemos señalado, a los currículos desarrollados por los países anglosajones durante las décadas de los años 60 y 70. Entre otros ejemplos podemos citar el National Curriculum Council de Inglaterra y Gales, el proyecto Science for all Americans de la AAAS, los programas de la Junior High School de Alberta, en Canadá, las orientaciones de la UNESCO durante la Conferencia sobre Educación en Ciencia y Tecnología de París en 1984, o los nuevos enfoques del currículo como Ciencia-Tecnología-Sociedad (Aikenhead y Ryan, 1992; Gilbert, 1992; Roberts, 1995).

Como indica Pro (1998b), también la investigación en Didáctica de las Ciencias ha mostrado su interés por los contenidos procedimentales, bien para analizar las exigencias que conlleva incorporarlos al aula, la opinión del profesorado sobre los mismos, su carácter innovador..., o para proponer nuevos enfoques en la utilización de los trabajos prácticos y la resolución de problemas.

Aunque no existe una definición única de los contenidos procedimentales, de las aportaciones realizadas por diversos autores pertenecientes al ámbito de la Didáctica de las Ciencias sobre sus características y su papel en la educación científica (Harlen, 1989; Lawson, 1994; Sevilla, 1994; Del Carmen, 1995; Duschl, 1997; Jiménez y Sanmartí, 1997; Pozo y Gómez Crespo, 1998; Pro, 1998b; Izquierdo et al. 1999) podemos deducir un denominador común: los contenidos procedimentales son las habilidades, destrezas y estrategias, cognitivas, manipulativas, comunicativas y de investigación, de mayor o menor complejidad, que los alumnos deben utilizar para construir el conocimiento o dar solución a un problema. O, como se puede leer en el Proyecto PISA (2003), “las acciones mentales (y a veces físicas) empleadas en la concepción, obtención y uso de las pruebas o datos para obtener conocimiento o comprensión”.

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No obstante, hay que señalar que los procedimientos en la educación científica no se limitan a aquellos aprendizajes relacionados con la metodología de la investigación o los procesos de la ciencia, sino que, como indica Monereo (1995), desde el punto de vista psicopedagógico abarcan otros ámbitos: tienen una función comunicativa y expresiva (escribir texto, comunicar oralmente las propias ideas...), una función cognitiva (que facilita el procesamiento mental de la información, como son las técnicas de memorización, de organización de datos...), una función metacognitiva (para indagar sobre la propia manera de aprender y pensar) y una función pragmática (para solucionar conflictos o problemas).

Para clarificar el significado de los contenidos procedimentales es necesario hacer una serie de consideraciones: a) Los contenidos procedimentales no deben confundirse con los procesos de la ciencia (Wellington, 1989). Aunque existe una evidente relación entre ambos aspectos, ya hemos señalado que los procesos de la ciencia se corresponden con los pasos, fases o etapas que utilizan los científicos cuando hacen ciencia, y con las habilidades o capacidades de diverso tipo (manuales, cognitivas, comunicativas...) que aplican. En todo caso, de acuerdo con Jiménez (1992), Izquierdo et al (1999) y Pro (2000), el alumno no hace de “científico”, no construye conocimientos científicos nuevos, sino que hace de “científico escolar” reconstruyendo algunos de esos conocimientos en el aula. Según este último autor, el origen de algunos de los problemas que se producen en las clases de ciencias en Educación Secundaria se encuentra en ignorar estas consideraciones y sus implicaciones en el proceso de enseñanza y aprendizaje. b) Los contenidos procedimentales no se deben confundir con las actividades de enseñanza que se proponen a los alumnos (Coll y Valls, 1992; Pro, 1995, 1998b), tampoco con una determinada metodología de enseñanza (García et al., 1992).

Son un tipo de contenidos que hay que aprender y que requiere que el profesor planifique su enseñanza, lo cual incluye el diseño de actividades orientadas específicamente a que los alumnos aprendan a “hacer ciencia”. c) No es cierto, como consideran algunos profesores, que los contenidos procedimentales sólo aparecen en las actividades de laboratorio (Pro, 1998b).

Hay que considerar que cualquier tipo de actividad puede desarrollarlos, aunque algunas, como los trabajos prácticos, que permiten una mayor presencia de estos contenidos, junto con los conceptuales y actitudinales. d) La separación de los contenidos en tres tipos (conceptos, procedimientos y actitudes) es de naturaleza pedagógica, para propiciar que el profesorado analice las características de cada uno de ellos y el mejor modo de incorporarlos al proceso de enseñanza y aprendizaje. Pero la ciencia forma un cuerpo cohesionado de conocimientos y, por tanto, es más integrada que sumativa, en la que los conceptos están relacionados entre sí y, a su vez, son consustanciales con sus métodos de trabajo y con sus implicaciones sociales. Como señala Pro (1995), no existe una ciencia conceptual, una ciencia procedimental y una ciencia actitudinal.

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La larga tradición de una enseñanza de las ciencias centrada en la estructura conceptual de cada la disciplina, ha dificultado y dificulta la incorporación de los contenidos procedimentales por parte del profesorado y, en consecuencia, su apropiación por parte del alumnado.

Además de entender su significado y su naturaleza, es muy importante clarificar la diversidad de procedimientos que podemos trabajar en la educación científica, así como los criterios que deberíamos tener en cuenta para secuenciarlos a lo largo de la Educación Secundaria Obligatoria.

2.3.2. Clasificación de los procedimientos. Criterios para secuenciarlos Al no existir un marco teórico unificado sobre la naturaleza de los procedimientos como contenidos de enseñanza, es lógico que se hayan elaborado clasificaciones que, aunque en la mayoría de los casos presentan características comunes, difieren en el listado que proponen cada uno de ellos, así como en los criterios utilizados para llevar a cabo cada clasificación (Del Carmen, 1996).

Una de las primeras clasificaciones realizadas en el ámbito de la Didáctica de las Ciencias, es la propuesta por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (Science-A Process Approach, 1970), que incluye exclusivamente los procedimientos más directamente vinculados a los procesos de la ciencia, agrupándolos en dos categorías de diferente complejidad: procesos básicos (observación, relaciones espacio/tiempo, cuantificación, medición, clasificación, comunicación, predicción, inferencia) y procesos integrados (interpretación de datos, emisión de hipótesis, control de variables, definición operacional, diseño experimental). Esta clasificación tuvo una amplia difusión en los modelos de aprendizaje por descubrimiento, que como ya hemos indicado fueron criticados, entre otras razones, por la visión inductivista y empirista de la ciencia que transmiten.

También se han clasificado en función del enfoque dado a las actividades de enseñanza.

Así, se han estructurado en torno a los trabajos prácticos, aunque con planteamientos antagónicos (empírico-inductivista, como la realizada por Lock, 1992; o hipotéticodeductiva, como la propuesta por Tamir y García, 1992); otros criterios se han relacionado con las habilidades necesarias para adquirir el conocimiento y para abordar la investigación científica (Hodson, 1992); desde la perspectiva de la resolución de problemas (como la clasificación de Kischener et al., 1993), o basadas en las destrezas necesarias para el desarrollo de los esquemas operatorios que, según Piaget, caracterizan el pensamiento formal (Lawson, 1994).

Finalmente, y desde una orientación psicopedagógica, Pozo y Postigo (1994) y Monereo (1995) agrupan los procedimientos en cinco categorías: a) adquisición de la información, b) interpretación de la información, c) análisis de la información y realización de inferencias, d) comprensión y organización conceptual de la información, y e) comunicación de la información.

En un intento de integrar las clasificaciones más claramente orientadas a los planteamientos epistemológicos, psicológicos y didácticos actuales, Pro (1998b), propone organizar los procedimientos en tres categorías: habilidades de investigación,

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destrezas manuales, y habilidades, destrezas y técnicas relacionadas con la comunicación (tabla 2.1.).

A.9. Transformación e interpretación de datos Organización de datos (cuadros, tablas...)

Representación de datos (gráficas), extrapolación A.1. Identificación de problemas datos Conocimiento del motivo del problema Interpretación de observaciones, datos, medidas...

Identificación de variables, obtención de datos, A.10. Análisis de datos contexto...

Formulación de tendencias o relaciones cualitativas Identificación de partes del problema Realización de cálculos matemáticos y ejercicios Planteamiento de cuestiones numéricos A.2. Predicciones e hipótesis Identificación de posibles fuentes de error Establecimiento de conjeturas contrastables Deducción de predicciones a partir de experiencias, A. 11. Utilización de modelos Uso de modelos analógicos a escala resultados...

Uso de fórmulas químicas, de modelos matemáticos Emisión de hipótesis a partir de un marco teórico y teóricos A.3. Relaciones entre variables A.12. Elaboración de conclusiones Identificación de variables Establecimiento de relaciones de dependencia entre Inferencias inmediatas a partir de los datos o del proceso variables Establecimiento de procesos de control y exclusión Establecimiento de conclusiones, resultados o generalizaciones de variables Juicio crítico de resultados y del proceso de A.4. Diseños experimentales Selección de pruebas adecuadas para contrastar una obtención afirmación Establecimiento de una estrategia de resolución de B. Destrezas manuales B.1. Manejo de material y realización de montajes un problema Manipulación del material, respetando normas de A.5. Observación seguridad Descripción de observaciones y situaciones Manipulación correcta de los aparatos de medida Representación esquemática de una observación, Realización de montajes previamente hecho... especificados Identificación de propiedades, características...

B.2.Construcción de aparatos, máquinas, Registro cualitativo de datos simulaciones...

A.6. Medición Registro cuantitativo de datos C. Comunicación Selección de instrumentos de medida adecuados C.1. Análisis de material escrito o audiovisual Estimación de medidas “sin medir” Identificación y reconocimiento de ideas Estimación de la precisión de un instrumento Inferencia próxima a partir de la información A.7. Clasificación y seriación Establecimiento de implicaciones y consecuencias Utilización de criterios de clasificación C.2. Utilización de diversas fuentes Diseño y aplicación de claves de categorización Búsqueda de datos e información en diversas propias fuentes Realización de series a partir de características o Identificación de ideas comunes, diferentes, propiedades complementarias...

A.8. Técnicas de investigación C.3. Elaboración de materiales Utilización de técnicas elementales para el trabajo Informe descriptivo sobre experiencias y procesos de laboratorio Utilización de estrategias básicas para la resolución vividos Informe estructurado a partir de un guión de de problemas preguntas Informe abierto o ensayo A. Habilidades de investigación

Tabla 2.1. Clasificación de los contenidos procedimentales (Pro, 1998)

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Desde nuestro punto de vista, esta última clasificación responde a los fundamentos que orientan este trabajo, ya que recoge tanto los procedimientos relacionados con la metodología de la investigación desde una perspectiva actual de la ciencia, como otros que, sin ser específicos de la actividad científica, están directamente vinculados al aprendizaje desde planteamientos constructivistas, son consecuentes con las nuevas orientaciones de la educación científica en los niveles de enseñanza obligatoria y responden a las exigencias de la sociedad de la información y del conocimiento. En consecuencia, ésta será la clasificación que tomaremos como referencia para nuestro estudio en relación con los contenidos que propone el currículo de la ESO, para investigar los aprendizajes que han desarrollado los estudiantes, en el análisis de los libros de texto y para conocer cómo los tienen en cuenta los profesores de ciencias.

Ahora bien, para poder llevar a cabo esta delimitación, es preciso tener en cuenta algunos criterios que nos informen de su grado de dificultad y/o complejidad, del orden lógico con el que deberían estudiarse, o de las relaciones intrínsecas entre algunos de ellos. Aunque no son muchas las investigaciones o propuestas en este sentido, podemos diferenciar dos tipos de análisis: uno relacionado con la naturaleza del procedimiento, y otro en el que se tienen en cuenta factores más directamente relacionados con su enseñanza y aprendizaje.

En la primera perspectiva se sitúan estudios como los realizados por Del Carmen (1995), Monereo (1995) o Pozo y Gómez Crespo (1998), al considerar la naturaleza técnica o estratégica del procedimiento. Se habla de técnicas para referirse a aquellos procedimientos con menor demanda cognitiva y que tienen un marcado carácter algorítmico ya que implican una serie de pasos fijados de antemano, como el uso de material de laboratorio o de campo, y el empleo de recursos bibliográficos. Según Del Carmen (1995), su mayor o menor complejidad depende básicamente del número de pasos implicados en el procedimiento, de la dificultad de los mismos, de las opciones que deban tomarse en su aplicación y de la sofisticación de los instrumentos utilizados.

En el extremo opuesto estarían las estrategias, procedimientos más globales, con una demanda cognitiva más alta, que difícilmente responden a una serie de pasos establecidos, y que responden a decisiones y propuestas de planificación a desarrollar en el marco de una investigación global.

El carácter técnico o estratégico de un procedimiento dependerá también de la práctica previa y de la autonomía de quien lo aplica. El manejo del microscopio puede ser una técnica para un estudiante al que se le proporcionan las instrucciones a seguir, o para el que con la práctica repetida ha interiorizado los pasos que debe dar; pero se convertirá en una estrategia, en un verdadero problema a resolver, para el estudiante que sin previa experiencia y sin instrucciones intente obtener resultados positivos. En este caso, según Pozo y Gómez Crespo (1998), más allá de la ejecución de unas técnicas, se requieren recursos cognitivos que permitan: a) la selección y planificación de los procedimientos más eficaces en cada caso; b) el control de su ejecución o puesta en marcha, y c) la evaluación del éxito o fracaso tras la acción de la estrategia.

Desde una perspectiva más relacionada con la enseñanza de las ciencias, Pro (1997, 1998b) sugiere que para secuenciar los contenidos procedimentales se tengan en cuenta tres factores: en qué consiste el contenido procedimental, en qué contexto va a ser utilizado y qué prerrequisitos tiene su aprendizaje.

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El primer factor hace referencia a los procesos asociados a cada procedimiento, es decir, las operaciones cognitivas o de otro tipo necesarias para su ejecución. Por ejemplo, cualquier proceso de observación pasa, en primer lugar, por la capacidad de describir lo que se observa (verbalmente, dibujando, mediante una representación...), pero posteriormente por las fases de situación (descripción abierta de un sistema), identificación (localización de objetos que tengan o no una cualidad determinada), regularidad (localización de objetos que tengan cualidades o atributos comunes), discriminación (localización de objetos que tengan cualidades o atributos diferentes) o el uso adecuado de instrumentos.

El segundo factor es complementario al anterior, pues las características de un determinado procedimiento pueden variar en función del contexto de su aplicación. Así, la observación dependerá de si tenemos aislado el objeto o no, del campo de visualización del observador, de la necesidad de utilizar o no algún instrumento, etc.

Todo ello determinará que el procedimiento sea más simple o más complejo.

Por último, aunque quizás sea el primer criterio a tener en cuenta, es fundamental conocer las exigencias cognitivas que se precisan para aprender en relación con un determinado procedimiento y para secuenciarlo de una forma lógica. En ese sentido, las taxonomías propuestas por Shayer y Adey (1984) pueden resultar de gran utilidad para que el profesor seleccione los contenidos a enseñar en función de las dificultades que plantea su aprendizaje y de la edad del alumnado al que se propone.

A partir de estos criterios, Pro (1995, 1997, 1998b) ha realizado diversas propuestas sobre la secuencia de procedimientos y ha analizado el currículo de Ciencias Naturales para la Educación Secundaria Obligatoria, contribuciones que constituirán una referencia fundamental de este trabajo de investigación a la hora de analizar los aprendizajes de los estudiantes y las actividades de los libros de texto.

2.4. LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LOS CONTENIDOS PROCEDIMENTALES DESDE LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS Caracterizar las actividades y recursos que habitualmente se utilizan para la enseñanza y aprendizaje de las ciencias es una tarea compleja, dada la gran cantidad de variables que intervienen en las decisiones que tomamos los profesores para seleccionarlas. Entre ellas, quizás la más importante sea el modelo didáctico en el que nos basamos. Desde un planteamiento de enseñanza por transmisión, dichas actividades y recursos (exposición verbal del profesor, preguntas a los alumnos, actividades rutinarias del libro de texto...), son mucho más limitadas que las que se emplean cuando ésta se enfoca desde planteamientos constructivistas (ya hemos dicho que desde esta perspectiva se concibe el currículo como un programa de actividades) Organizar la enseñanza en torno al programa-guía de actividades (Gil y Martínez 1987a; Sánchez y Valcárcel, 1993) supone pasar de identificar cada Unidad Didáctica con el libro de texto en el cual se desarrollan los contenidos conceptuales, a un aprendizaje basado en un conjunto bien planificado y secuenciado de actividades de diverso tipo (resolución de problemas, interpretación de un hecho científico, realización de experimentos, explicaciones puntuales del profesor, debates, puestas en común...), que, como señala (Sanmartí, 2000) y resumimos en el esquema de la figura 2.2, posibilitan el flujo de interacciones entre el alumnado, y entre el alumnado y el profesorado.

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