6 Una revisión del movimiento CTS en la enseñanza de las ciencias

Pedro Membiela

¿QUE ES EL MOVIMIENTO EDUCATIVO CIENCIA, TECNOLOGÍA, SOCIEDAD?

EL PROPÓSITO de la educación as es promover la alfabetización en ciencia y temología, de manera que se capacite a los ciudadanos para participar en el proceso democrático de tomas de decisiones y se promueva la acción ciuda-dana encaminada a la resolución de problemas relacionados con la ciencia y la tecnología en nuestra sociedad.

Esta puede ser una definición del movimiento CTS, aunque tal como han seña-lado diversos autores (Aikenhead, 1989, 1990; Cheek 1992; Eijkelhof, 1990), en este punto todavía hay mucho debate y poco consenso entre la comunidad CT'S.

El movimiento educativo CTS surgió en los años seSenta y setenta en los campus universitarios, y se extendió a la educación secundaria en la década de los ochenta.

El movimiento CTS nace en Norteamérica como respuesta a la crisis que comenzó a aflorar a comienzos de los años sesenta en la relación que mante-nía la sociedad con la ciencia y tecnología, y que en su momento reflejaron los escritos de intelectuales tales como c.r. Snow al hablar dos culturas, científi-ca y humanista, o los de Denrús Meadows que señalaban Los límites deL creci-miento, de Lewis Mumford aL comentar las consecuencias sociales de la tec-nología o los de Rachel Carson al llamar la atención sobre la problemática ambiental. Otros tales como Schumélcher e Illkh, introdujeron una visión crítica del impacto de la tecnología en la

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CTS EN LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS

La importancia del enfoque CTS en la enseñanza de las ciencias experimenta-les ya aparece reflejado en los docunentos de la ASE Altematives for Science Education (ASE, ]979) Y Education through Science (ASE, 1981) o el documento de la NSTA Science-tedmology-sociely: Sciel1ce education lar the 1980s (NSTA, 1982)

La NSTA en 1982 (NSTA 1982), ya aprobó una recomendación en el Sen-tido de que todos los estudiantes norteamericanos recibieran formación CTS, cuantificada en un porcentaje del 5% en el nivel elemental, un ]5 %en los cur-sos más bajos de la secundaria y un 20 %en los más altos.

El desarrollo del movimiento CTS en las ciencias experimentales se ha concretado fundamentalmente en el diseño y puesta en práctica diversos pro-yectos curriculares (por ej. se puede citar el ChemCom en EEUU, el curso de nivel 11 de Scíence and Technology en Canadá, el Siscon in Schools en el Reino Unido, el PLON en Holanda, el Science, Technology nnd Society en Australia, etc..).

... " . Este movimiento ha adquirido tal importancia, que Yager y Roy (1993) señalaban que en el año 1990 en EEUU había centenares de centros de secun-daria que ofertaban cursos as. Además, este enfoque ha sido reconocido como orientación para la reforma en la educación científica en diversos países del mundo (Ver por ej. N5TA, 1993), e incluso la UNESCO ha cambiado su énfasis desde la ciencia integrada hacia el enfoque CTS (Yager, 1992a).

Hay muestras evidentes de que ese interés va en aumento, y como mues-tra tenemos desde la aparición de libros tales como los de Cheek (1992) o Solo-mon (1993), de Solomon y Aikenhead (1994) o de Yager (1996), de números monográficos de revistas científicas tal como el [ntemalional foumal of Scíence Education aparecido en 1988 y de Theory inio Practice en ] 991 Y1992, de libros del año dedicados al tema tal el correspondiente a 1992 del ICASE (Yager, 1992a), a 1985 de la NSTA (Bybee, 1986) O del AETS Uames, ]986), o de un volumen de la colección de la NSTA W/Ult Research Says la the Science Teacher (Yager, 1993). Además, se ha incrementado el número y la diseminación de algunos importantes proyectos curriculares de ciencias de orientaó6n CTS, tal es el caso de SATIS en el Reino Unido O de Science for Live and Living en EEUU.

¿CUÁL ES LA RELACIÓN ENTRE CTS y LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES?

Dentro del movimiento crs, y siguiendo básicamente a Ziman (1980) y Solo-mon (1988), se pueden considerar al menos cinco dimensiones u orientacio-nes no excluyentes, y que son:

93 revisión del movimiento crs en la enseñanza de las ciencias

• La primera es la aproximación cuItW'al, consecuencia del cambio de énfa-sis de la educación cientffica desde preparar a los más capaces para la universidad hasti! una formación científica dirigida a todos ciudadanos, 10 que Se' ha venido denominando alfabetización científica.

• La '·('gunda dimensión sería la edljcnción poWica para la acción; de acuer-do con esta orientación la nueva enseñanza ciel1tffica debería centrarse en li! formación de ciudadanos preparados para una adecuada acción política, de tal manera que la propia acción sería uno de los objetivos fundamentales. Esta influencia proviene del movimiento Science Jor the Pcop/c y los movimientos educativos para la reconstrucción sociaL

• La tercera dimensión rec ge la orientación de educación il1lcrdisciplil1ar. En este sentido, frente al enfoque di. ciplinar que pr enl'a habitualmen-te la educación científica, la orientación CT5 se extiende hacía los estu-dios sociales, la geografía o la historia.

• La cuarta dimensión el enfoque de aprendizaje de cuestiones pro-blenuíficas; esta orientaciún es atractiva porque habitualmente se ocupa de problemas locales que Jiectan a la comunIdad de estudiantes, tales como la fluoridación del agua o la problemática de las drogas.

• La orienlación vocacional o teenocrática se centra en la visión de la cien-cia )' la tecnología como un producto de la irldllstrill. En los cursos crs con esta orientación, el estudio de la industria se justifica en sí mismo, y no por su trascendencia social, pues se pretende dar a conocer a Jos estu-diantes su fuluro puesto de trabajo. '-:'0 obstante, el papel jugado por la industria en muchos temas CTS (por ejemplo en la generación de ener-gía, la problemática ambiental y de las nuevas tecnologías) cuestiona y pone en entredicho su presencia como subvencionadores de muchos de esos cursos CTS.

¿CUÁLES SON LAS METAS as EN LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES?

Diversos autOres e instituciones han reilli/,.ldo propuestas sobre cuáles' deben' ser las meta del enfoque CTS en la ensenanza de la ciencia.

Una de las más aceptadas es que el fin último de la integración de CTS en la enseñanza de la ciencias es lograr ciudadanos científica y lecnológica-mente alfabetizados, capaces de tomar decisiones informndas y acciones res-ponsables (Rubba y Wiesenmayer, 1988).

Aiken.head (1987) añade otro objetivo, que es el de alcanzar pensamiento crítico e independencia intelectual.

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¿CÓMO ABORDAN LOS PROFESORES LA ENSEÑANZA CTS DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES?

Las opiniones de los profesores sobre temas CTS son similares a las de los estudiantes, tal como han señalado algunos autores (Brunkhorst, 1987; Fle-ming, 1990).

Por tanto, una de las primeras acciones a emprender en su formación es ayudar a los profesores a conocer sus propias creencias y valores acerca del enfoque CTS y la enseñanza de las ciencias, para más tarde intentar transfor-marlas adecuadamente (Aikenhead, 1984; Mitchener y Anderson, 1989; Rubba, 1989, 1991),

Han sido señaladas otras acciones a desarrollar para ayudar a los profe-sores en su formación (Spector, 1986), tales como:

.. Conocer diversas modalidades de integración del enfoque CT5 en el currículo escolar de ciencias. I

.. Analizar programas escolares ya existentes), para conocer la6· . posibilidades reales de introducir el enfoque CTS.

..

.. Evaluar los materiales curriculares ya existentes tales como los libros de 1 texto y otros materiales escritos, los programas informáticos, las gu(as de prácticas de laboratorio, etc.

.. Diseñar nuevas actividades y materiales, para lo que pueden ser utili-zados los ya existentes.

.. Conocer vías para identificar y acceder a la utilización de los recursos comunitarios en C1'$.

.. Desarrollar técnicas para la evaluación de las mejoras durante todo el proceso de puesta en práctica.

CÓMO SE DEBE REALIZAR LA INTEGRACIÓN DE CTS EN EL CURRÍCULO

La problemática de la integración del enfoque crs en el currículo escolar es similar al de otras temáticas' transversales.

Hickman, Patrick y Bybee (1987) han señalado diversas vías para intro· ducir la perspectiva C1'$ en unos currículos ya habitualmente saturados, y que son:

.. La inclusión de mód ulos y / o unidades CTS materias de orientación disciplinar,

.. La infusión del enfoque CTS en materias ya existentes, a través de Tepe- _ tidas inclusiones puntuales a lo largo del currículo.

I

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r Una revisión del movimiento CTS en de ciencias

• La creación de una materia CTS. • La transfomación completa de un tema tradicional ya existente, median-

te [a integración a todo 10 largo del mismo de la perspectiva as.

UN MODELO CONSTRUCTIVISTA DE DESARROLLO CURRICULAR CTS

Ha sido propuesto por Cheek (1992) un modelo constructívista de desarrollo curricular CTS, que está basado en el de Driver y Qldham (1986). En este modelo se considera que los componentes fundamenlales en el diseño de los materiales curriculares son:

• El primero es el denominado componente teórico, que incluye los cons-I lmctos teóricos y los esquemas explicativos de la psicología cognitiva, 1". , del desarrollo moral, de los procesos de grupo, del pensamiento crítico

y de las destrezas de resolución de problemas y de la comunicación per-suasiva.

• El segundo componente incluye conocer las visiones de los estudiantes sobre los temas científicos, tecnológicos, sociales y sobre su proceso de enseñanza y aprendizaje. En este sentido, hay que señalar la escasa investigación realizada hasta ahora sobre las ideas previas de )os estu-diantes en relación con las interacciones entre ciencia-tecnología-sode-dad. El autor señala que también se debe tener en cuenta la motivación de los estudiantes.

• El tercer componente comprende los conocimientos y destrezas de los pro-fesores.

• El cuarto componente se refiere a las cuestiones relativas al ambiente de escolarización, en aspectos tales como el tiempo y los recursos disponi-bles o el propio ambiente físico.

• Por último hay que considerar el componente contenidos, que evidente-mente no puede quedar reducido a un enfoque exclusivamente discipli-nar.

La información recogida sobre estudiantes y profesores, sobre el ambien-te y los contenidos son los elementos, que mediatizados por el componente teórico, determinan el diseño de los materiales. Una vez. diseñados se ponen en práctica, y se evalúa su efectividad para promover el aprendizaje de los estudiantes.

96 Mel'l'lbiela

MODELOS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

Uno de los modelos más conocidos de enseñanza-aprendizaje CTS, se trata de la denominada espiral de responsabilidad de Waks (1992), en la que se diferen-cia dnco fases sucesivas:

• Autocomprensión, en la que el que aprende considera sus necesidades, valores, planes y responsabilidades.

• Estudio y reflexión, en ella el estudiante toma conciencia y conocimiento de la ciencia y tecnología y sus impactos sociales, y esto supone conec-tar con las denominadas disciplinas base que son las ciencias experi-mentales, las matemáticas, la tecnología y las ciencias sociales.

• Toma de decisiones, en ella el estudiante aprende sobre los -procesos de toma de decisiones y de negociadón, para más tarde tomar realmente dedsiones y defenderlas con razones y evidencias.

• Acción responsable, el estudiante planifica y )leva a cabo la acción, tanto de manera individual como colectiva.

• Integración, en ella el estudiante debe aventurarse más allá del tema espeáfico hacia consideraciones as más amplias, incluyendo el trata-miento de valores personales y sociales.

lOS CONTENIDOS CTS

La selección de los contenidos CTS plantea problemas similares a los que se presentan con otros tipos de contenidos, y según Hickman, Patrick y Bybee (1987) cinco serían los criterios fundamentales a considerar:

• ¿Es directamente aplicable a la vida actual de los estudiantes?

• ¿Es adecuado al nivel de desarrollo cognitivo y a la madurez social de los estudiantes?

• ¿Es un tema importante en el mundo actual para los estudiantes y pro-bablemente permanecerá como tal para una proporción significativa de ellos en su vida adulta?

• ¿Pueden los estudiantes aplicar su conocimiento en contextos distintos de los científicos escolares?

• ¿Es un tema por el que los estudiantes muestran interés y

Los modelos de organización de los contenidos CTS son básicamente dos (Holman, 1987), pues según cuál sea el contenido en torno al que se organiza

Una del movimiento crs en la enseñanza dI' las ciencias 97

el currículo, se habla del modelo centrado en la ciencia (Nuffield Co-ordinaled Scíences o SATIS) o del modelo centrado en la aplicación de la ciencia o las cuestiones sociales (The Salters' Science o CEPUP).

Según cuáles sean los problemas sociales asociados a la enseñanza CTS se han definido dos perspectivas (Rosenthaí, 1989);

• Tratar cuestiones sociales externas a la comunidad científica, tales como c:el calentamiento global, la guerra química o los pesticidas en los ali-mentos. e

• Tratar cuestiones sociales internas a la comunidad científica, los deno- minados estudios sociales de la ciencia, donde la propia ciencia es el estudio de las ciencias sociales al ocuparse de sus implicaciones filosó- ficas, sociológicaS, históricas, políticas, económicas y culturales. Por ejemplo, se ocupada de la problemática asociada a la discriminación que han suirido las mujeres en la profesiones médicas.

......eEn el enfoque CTS no debe COl'itetrtphme'sótó'las' ctlestió'r'ies' sociaLes' extéY-' nas a la ciencia (Aikenhead, 1990), sino también las internas tales como los aspectos filosóficos, históricos y sociológicos asociados a la propia comuni- e dad científica.

Como ejemplo concreto, se presenta una selección de temas CTS realiza-da por un grupo de especialistas (Bybee, 1987; Bybee y Mau, 1986), en la que los primeros 12 temas recomendados por orden de importancia fueron: lJ!

1. El hambre en el mundo y los recursos alimentarios 2. El crecimiento de la población Qt 3. Calidad del aire y de la atmósfera 4. Recursos de agua al:5. Tecnología de guerra 6. Salud humana y enfermedad 7. Escasez de energía a: 8. Uso del suelo 9. Substancias peligrosas al!

10. Reacciones nucleares 11. 'Extinción de plantas y animales al:12. Recursos minerales

Fensham (1987) recogió Las respuestas de especialistas en educación cien- tífica de 33 estados en relacíón con la introducción de CTS en el currículo cien-¡(fieo en los niveles de primaria, secundaria y universidad, en relación con 23 al: temas que consid:ró importantes, y aunque según el propio autor la muestra no es representativa, todos los encuestados menos uno C9nsideraban que en Qll:la última década se ha producido un aumento de estos temas en el cu-rrículo

QJ:

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al menos en dos niveles y que aquellos temas que parecen haber penetrado en todos los niveles son por orden relativo: uso de la energía, conservación de los recursos naturales, nutrición, salud de la pobladón, contaminación, y tecno-logía y medios de comunicación.

LAS ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE EN CTS

Aunque resulta inadecuado decir que alguna estrategia de enseñanza sea exclusiva del enfoque CTS, si se puede señalar que la enseñanza CTS exige un repertorio de estrategias más variado que el utilizado en otros tipos de ense-ñanza (Aikenhead, 1988; Soloman, 1989). Entre las metodologías más utiliza-das podemos mencionar las siguientes:

• Trabajo en pequeños grupos • Aprendizaje cooperativo

...... . ..... ..Discusiones .centradas .en .los estudiantes • Resolución de problemas • Simulaciones y los juegos de roles • Toma de decisiones • Debate y las controversias

MATERIALES CURRICULARES EN CTS

Uno de los problemas fundamentales en la integración del enfoque as en la enseñanza de las ciencias es la escasez de materiales curriculares adecuados (Aikenhead, 1992; Bybee, 1991), debido a que son pocos los profesores que tie-nen el tiempo, la energía y los recursos necesarios para diseñar sus pwpios materiales.

Condiciones que deben cumplir los materiales CTS

A modo de ejemplo, se pueden considerar los criterios propuestos por el equi-po de un proyecto as (Sciel1ce t1Jraugh Sclence, Techl1ology and Sacie/y) para considerar como tal un material determinado (Waks, 1990): .

- En primer lugar, que potencie la responsabilidad, desarrollando en los estudiantes la comprensión de su papel como miembros de una socie-dad, que a su vez debe ser integrada en algo más amplio como es la naturaleza.

- En segundo lugi.!,r, que contemple las influencias mutuas entre Ciencia, Tecnología y Sociedad.

99 Una revisión del movImiento CTS en las ciencIas

- En tercer lugar, que promueva los puntos cUl!, "-«¡uilibrados, para que los estudiantes puedan elegir conociendo ¡¡_.:&sosas opiniones, sin que el profesor deba ocultar necesariamente

- En cuarto lugar, que ejercite a los estudiantes de decisiones y en la solución de problemas.

- En quinto lugar, que promocione la acción a los estudiantes a comprometerse en la acción considerado sus propios valores y los efectos que pueden,tet.....las distintas posi-bilidades de acción.

- En sexto lugar que busque la integración, a los estu-diantes hacia visiones más de la ciencia, y la socie-dad, que incluyan cuestiones éticas)' de

- En último lugar, que promueva la confianza elill b""ia, en el sentido de que [os estudiantes sean capaces de us¡¡rla en un marco ers,

LA PRACTICA EDUCATIVA CTS: VENTAJAS E INCONVENIENTES

Evidentemente, la puesta en práctica CTS comportla -uRJ¡serie de ventajas e inconvenientes.

Entre las dificultades señaladas en la puesta CTS se pueden mencionar (Cheek, 1992):

- La especialización disciplinar que el profesoradi<o en su formación choca con el enfoque interdisciplinar que se desde la pers-pectiva CT5.

- Las concepciones previas gue poseen tanto los eshlda&Ves como los profe-sores sobre la temática O'S, en particular sobre b 0Gwia y los científicos.

- La ausencia de investigación que ofrezca claramente positi-vos en la puesta en práctica de [a enseñanza C'T$_

- La influencia de los exámenes externos sobre eC educativo, en el sentido de que habitualmente no contemplan la. crs.

- El número de conceptos científicos asimilados pu. ser menor, y esto puede comprometer seriamente [os resultados aCldémicos posteriores (Aikenhead, 1990).

- El miedo de los profesores de ciencias a perder SQ Klentidad, definida básicamente por su papd como iniciadores a la cienda de [os estudiantes-

100 Membiela

Respecto de las ventajas de la práctica educativa crs, según Aikenhead (1990), de la investigación existente se pueden sacar diversas conclusiones sobre las ventajas que para los estudiantes puede tener la práctica educativa as:

- Una mejora en su comprensión de los retos sociales de la ciencia y de las interacciones entre la ciencia y la tecnología, y entre ciencia y sociedad.

- Una mejora en sus actitudes hada la ciencia, hacia Jos cursos de ciencia. hacia el aprendizaje del contenido CTS y los métodos de enseñanza que utilizan la interacción entre los estudiantes.

- Que no se van a ver comprometidas de manera importante sus adquisi-ciones en las materias tradicionales, que pueden necesitar para pasar a Jos niveles superiores de la educación científica (por ej. de secundaria a la universidad). Sin embargo, este autor matiza que esto debe aplicarse fundamentalmente a aquellos estudiantes singularmente brillantes.

- Por último, que van a sacar provecho del enfoque CTS si u,l1a, enseñanza con una orientación clara en esta línea, si disponen de un material curricular adea.tado, y si hay correspondenda entre el modelo de ensenanza de la-ciencia puesto en práctica yla aproximación as ele-gida.

CTS y ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS EN LA PENÍNSULA IBÉRICA

La influencia del movimiento CTS en los sistemas educativos portugués y español ha sido hasta ahora reducida, tanto en la universidad como en la enseñanza secundaria o en los niveles elementales,

En la universidad cabe destacar la labor realizada en España por el grupo INVESClT, entre cuyas actividades cabe destacar la promoción de la colección Nue.va Ciencía en la editorial Ant/lropos y en Portugal por el Centro lllterdisci-plinar de Ciencía, Tecn%gra e Sociedade de la Universidad de Lisboa.

Existen materiales curriculares de amplio espectro, como el proyecto APQUA que incluso tiene propuestas para la .formación científica ciudadana, junto a importantes proyectos para enseñanza de jas ciencias en secundaria de orientación explícita crs, como la adaptación del proyecto SALTERS o el proyecto Ciencia a través de Europa, y otros proyectos que de forma más o menos confesa y extensa se pueden incluir en este movimiento educativo.

En la enseñanza elemental de las ciencias se da la paradoja de que Siendo probablemente los niveles en los que se pueden considerar más extendidas las perspectivas CTS, porque se ha fomentado más la interdisciplinariedad, resultan al mismo tiempo los niveles donde menos casos se explicitan.

1/

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Una revisión del movimiento CTS en la ensenan"", de las ciencias 101

Un hecho importante y polémico ha sido la aparición en sistema educati-vo español de una materia optativa de Bachillerato denominada Ciencia, Tec-nología y Sociedad.

En el campo de la investigación e innovación educativa ha ido aumenta-do el número de trabajos, se han ido incorporando nuevas personas, e inclu-so se han ido definiendo en cierta media campos de especialización. En este proceso continuo de desarrollo no debemos olvidar el papel clave de algunas iniciativas, tal como el número monográfico en enero del 1995 de la revista Alambique sobre La Educación Ciencia-Tecnologfa-Sociedad o el Seminario Ibérico sobre Ciel1da-Tecnologfa-Sociedad en la Enseñanza-aprendizaje de [as Ciencias Expe-rimentales celebrado en Aveiro en julio del 2000.

Parece, y tal como ocurre en otros países, que asistiremos a un notable aumento de In importancia del movimiento as al menos en la enseñanza de las ciencias experimentales en los niveles obligatorios.

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