Jordi Domènech-Casal

Professor de Biologia i Geologia

Institut Marta Estrada

Granollers (Vallès Oriental)

La competència científica es pot estruc-turar en tres dimensions: conceptual, procedimental i epistèmica. La dimensió conceptual inclou els coneixements de ciència i el seu ús, els fets, conceptes, teories i models, i saber aplicar els models científics a contextos reals. La dimensió procedimental s’ocupa de les pràctiques, enfocaments i habilitats de raonament científic (presa
i anàlisis de dades, disseny d’experiments) en els quals es basa la recerca empírica, mentre que la dimensió epistèmica s’ocupa de la comprensió del marc lògic i social en què es genera el coneixement científic i la funció que desenvolupen en la ciència les preguntes, observacions, teories, entre d’altres coses, per tal de diferenciar el que és ciència del que no ho és.

La indagació, una proposta incompleta?

Una de les vies didàctiques explorades els darrers anys és l’ensenyament de les ciències basat en la indagació (ECBI), que proposa seqüenciar l’aprenentatge seguint l’itinerari del treball investigador en la resolució d’una pregunta o recerca, estructurant-se en diverses etapes: 1) formular preguntes, 2) observar, experimentar i analitzar les evidències, 3) formular una explicació basada en les evidències connectada amb el coneixement científic, i 4) comunicar i justificar l’explicació i reflexionar sobre el procés i l’aprenentatge.

Segons l’ECBI, al llarg de l’activitat l’alumnat analitzaria fenòmens usant procediments científics (procedimental), participaria en discussions i dinàmiques de creació del coneixement científic (epistèmica) amb l’objectiu d’aprendre per descobriment el model científic (conceptual) que els regeixen. Però la via ECBI és complexa, perquè és difícil que els alumnes puguin construir a partir de petites recerques al seu abast models científics complexos i formar un marc prou complet de models científics globals. A més a més, en les activitats d’ECBI en la pràctica les etapes d’argumentació i modelització solen ser pobres o poc completes.

L’aprenentatge basat en projectes (ABP), una proposta no prou científica?

El treball per projectes abasta enfocaments molt diversos que comparteixen entre si  l’existència en l’activitat d’un propòsit o objectiu extern a l’aprenentatge (p. e.: construir una catapulta), que s’usa com a via per tal de contextualitzar i instrumentalitzar els continguts (p. e.: manipular la fusta, palanques de força).

Això suposa una diferència important entre l’ECBI (en què el propòsit de l’activitat és obtenir coneixement sobre els models científics) i l’ABP (en què el coneixement dels  models científics és un instrument més per assolir un propòsit de l’activitat que els és extern). Algunes modalitats d’ensenyament de les ciències han adoptat aquest enfocament ABP, en què els alumnes aprenen models i conceptes científics tot aplicant-los a la resolució de conflictes contextualitzats i testant-los en l’anàlisi i confrontació de fenòmens. En són exemples el Tinkering i el Design Thinking (orientats a la creativitat tecnològica), el STEM (treball integrat de ciència, tecnologia, enginyeria i matemàtiques), les controvèrsies sociocientífiques (resolució de conflictes socials contextualitzats participats per la ciència) o enfocaments orientats al desenvolupament de la component científica de la ciutadania com la ciència ciutadana o la recerca i innovació responsable. Aquestes modalitats continuen, però, presentant algunes mancances: sovint el conflicte a resoldre acaba centrat excessivament en el context («construir una catapulta») i desvinculant-se dels models científics que hi pretenem transposar (manipular la fusta, palanques de força), i en l’aplicació pràctica, predominen les dinàmiques expositives de producte final per davant de les dinàmiques epistèmiques pròpies de la ciència.

Els projectes d’indagació

Les dues orientacions didàctiques, ECBI (orientada a la construcció del model) i ABP (orientat a la instrumentalització del model) podrien combinar-se de forma potent si generéssim activitats didàctiques orientades a la resolució d’un conflicte en context, instrumentalitzant els models científics i les dinàmiques científiques. De fet, una de les primeres fórmules d’èxit de l’ABP, els estudis de cas, realitzada a la Universitat McMaster, del Canadà, es basava a proposar als estudiants universitaris de medicina casos mèdics (evidències fictícies o versemblants i conflictes en context) i dinàmiques i models científics com a instruments per resoldre’ls. Seguint aquesta aproximació, s’han construït projectes d’indagació en què:

Els alumnes parteixen d’unes evidències inicials que han d’interpretar.

Els alumnes treballen en equips, seguint diverses etapes preestablertes en un itinerari estructurat en format d’indagació.

Es desenvolupen habilitats de pensament científic (contrastar evidències amb un model, dissenyar experiments, inducció, deducció…) i es transmeten models i científics a instrumentalitzar per tal de resoldre el repte.

S’estableixen dinàmiques epis-temològiques pròpies de les cièn-cies (Lab seminars, consensuar mo-
dels provisionals i refer-los…) en contextos propis de les ciències (excavacions arqueològiques, anàlisis biomèdiques…).

S’elabora un producte o esdeveniment final en format científic (article, pòster, congrés, informe tècnic, peritatge…).

En el projecte Gondwana Tales (4t ESO, <https://sites.google.com/a/xtec.cat/gondwanatales/home>), els alumnes parteixen d’evidències relatives a la distribució de fòssils, i altres evidències per tal de reconstruir la història geològica del planeta imaginari Gondwana, instrumentalitzant els models científics de la tectònica de plaques, el cicle de les roques i l’estratigrafia. Al llarg de diverses anàlisis parcials els alumnes elaboren un model interpretatiu global que presenten en forma de vídeo de divulgació científica.

A Drug Research (4t ESO, <https://sites.google.com/a/xtec.cat/drugresearch/>) els alumnes parteixen d’imatges de diverses biòpsies en tumors abans i després del tractament amb diferents medicaments, dosis, combinacions i durades del tractament. Analitzant les mitosis de les imatges segueixen diverses etapes per tal d’investigar l’eficàcia de determinats tractaments i publicar-ne els resultats en un article científic de recerca.

A Hunting Exos (1r ESO, <https://sites.google.com/site/huntingexos/>) els alumnes parteixen de diverses observacions (trànsits planetaris, espectrometries…) i el treball amb un simulador astronòmic per tal d’investigar la mida, el període orbital, la composició i la temperatura de diversos exoplanetes. A partir de l’anàlisi de les dades, han de recrear imatges representant-los i publicar la notícia del descobriment en forma d’article de diari.

És important identificar mitjançant una roseta de dimensions les oportunitats que suposa cada projecte per treballar les diferents dimensions de la competència científica. Per exemple, a la figura 3 es pot veure la roseta de dimensions del projecte Chasing after Caminalcules –en què els alumnes parteixen d’imatges de diferents fòssils desconeguts, amb l’objectiu d’organitzar i participar com a científics en un Congrés Científic Escolar (4t ESO, <https://sites.google.com/a/xtec.cat/caminalcules/>).

Valoracions i consideracions sobre la proposta

La metodologia d’estudis de cas és útil per treballar les tres dimensions de la competència científica (conceptual, procedimental, epistèmica). És important incorporar les evidències de forma paulatina al llarg de la seqüència (noves evidències canvien les interpretacions) i que les evidències permetin diverses interpretacions (serendípia), sempre parcials, de manera que es conservi un cert grau d’incertesa. Demanar als alumnes «quant segurs estan de les seves conclusions i per què» és una manera d’engegar una reflexió amb components epistèmiques i de metaaprenentatge. Convé connectar les propostes a l’entorn temporal immediat: per exemple llegint amb antelació notícies de diari relacionades o ubicar-ho en alguna controvèrsia sociocientífica local o rellevant.

El procés de construcció d’un projecte d’indagació

Els passos següents poden ésser d’ajut al professorat que vulgui construir projectes d’indagació:

1)    Establir el conflicte i les evidències: quin serà el punt de partida? Què han d’interpretar/resoldre els alumnes?

2)    Seqüenciar les etapes de creació de productes parcials i les dinàmiques socials de creació del coneixement.

3)    Crear les bastides didàctiques i suports per a cada pas/producte.

4)    Revisar amb una roseta de dimensions si s’estan aprofitant les oportunitats del context per al desenvolupament de les competències conceptual, procedimental i epistèmica.

Per saber-ne més

Domènech-Casal, J. (2017) «Proyectando BioGeo, un itinerario de trabajo por proyectos contextualizados basado en la indagación y la Naturaleza de la Ciencia». Alambique, Didáctica de las Ciencias Experimentales 89, 54-61. [<https://sites.google.com/site/proyectandobiogeo/>]

— (en edició). «Contexto y modelo en el Aprendizaje Basado en Proyectos: Apuntes para el ámbito científico». Alambique, Didáctica de las Ciencias Experimentales.

Figura 1. Esquema general de l’estructura didàctica dels projectes d’indagació.

Figura 2. Alguns exemples d’evidències inicials dels projectes Drug Research, Gondwana Tales i Hunting-Exos.

Figura 3. Roseta de dimensions de la competència científica. S’hi identifiquen les oportunitats didàc-tiques que ofereix el context.