Ciencias Experimentales - Unidad 2 - PDF

Ciencias Experimentales Unidad 2. Las ciencias y sus métodos UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos ÍNDICE Orientaciones para el estudio de la unidad...............................................

Ciencias Experimentales Unidad 2. Las ciencias y sus métodos UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos ÍNDICE Orientaciones para el estudio de la unidad............................................................... 2 1. Introducción......................................................................................................... 2 2. El trabajo de laboratorio...................................................................................... 5 3. El Método Científico............................................................................................. 6 3.1 ¿Por qué sigue siendo una metodología necesaria en el siglo XXI?....................... 6 3.2. El concepto............................................................................................................. 7 3.3 Características del Método Científico..................................................................... 8 3.4 Etapas de Método Científico................................................................................. 11 3.4.1 Observación.................................................................................................... 12 3.4.2 Descripción del problema.............................................................................. 12 3.4.3 Formulación de la hipótesis........................................................................... 13 3.4.4 Experimentación............................................................................................ 14 3.4.6 Comunicación de resultados.......................................................................... 15 3.5 El Método Científico y las competencias clave en educación.............................. 16 4. Bibliografía recomendada................................................................................ 19 BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................ 21 1 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos Orientaciones para el estudio de la unidad - Complementar el material de la asignatura con la información que se aporta en las clases, tanto en las presenciales como en las videoconferencias. - También pueden apoyarse en los recursos que se ponen a disposición al final de este documento. Entre los que destacan las referencias que apoyan lo dicho en la unidad y recursos web de este tema. Cabe destacar el apartado de bibliografía recomendada. - Además de esto, no debe olvidarse que la formación no será completa si no se desarrollan las competencias en la búsqueda de la información, el procesamiento de ésta y el contraste de la misma, elaborando el propio alumno la información que se lee, además de lo que se escuche en las clases y se obtenga por otras vías. 1. Introducción El aprendizaje científico es un proceso que nace de la curiosidad natural por conocer y comprender los fenómenos que rodean al ser humano. Niños y niñas observan y se asombran por las cosas, pero también necesitan manipular y experimentar. Cuando juegan, entran en un proceso de experimentación constante con el entorno y con los objetos que utilizan. ¿Por qué no se cansan de bajar por un tobogán? Porque, una vez dominado el aparato (tobogán), conocen la pendiente, se dan cuenta de la velocidad… comienzan a pensar más actividades posibles: bajar del revés, subir la rampa, deslizar objetos… El repetir acciones les permite afianzar las primeras ideas, familiarizarse con lo que ya conocen y usarlo para sus intereses. Se encuentran motivados y preparados para aprender acerca de todo lo que les rodea, por lo tanto, sus experiencias cotidianas en el entorno conforman su desarrollo y crecimiento personal (Canedo et al., 2006). Los niños pequeños interaccionan con el ambiente y en esa permanente relación van construyendo gran cantidad de conocimientos cotidianos vinculados con las ciencias. A través de las informaciones que les aportan los adultos, los medios de comunicación o aquellas que obtienen de manera espontánea, por ejemplo, cuando juegan, los pequeños, descifran los interrogantes y sucesos de la vida diaria. La curiosidad innata de los niños les lleva a plantear preguntas y a explorar sobre ello (García, 2006). Las investigaciones, en este ámbito, han demostrado que se plantean cuestiones y encuentran respuestas, dentro de su nivel de desarrollo, sobre lo que pasa, sobre cómo pasa, sobre cómo son las cosas (hechos y situaciones) y, también sobre qué cosas son posibles y cuáles no lo son. Después (o simultáneamente) adecuan su conducta a las respuestas obtenidas. A partir de sus 2 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos representaciones o “teorías” el niño tiene la posibilidad de anticipar, describir y explicar las características, funcionamiento y organización de los fenómenos del mundo que le rodea. En resumen, la base para la comprensión y su actuación en el mundo son las representaciones generalizadas, y esto, les permite conocer las regularidades, así como exponer sus experiencias diarias y anunciar eventos (French, 2004). Puede establecerse como un buen diseño sobre las prácticas escolares como aquel diseño que dote de herramientas e instrumentos que puedan interpretar los sucesos del entorno (Feu y Schaaff, 2006). Para que esto pueda llevarse a cabo, tiene un papel muy importante la elaboración de significados científicos, así como obtener habilidades discursivas y cognitivas (Duschl y Osborne, 2002) mediante la observación, análisis, registro, búsqueda, exploración, experimentación, interpretación y comunicación para la elaboración de un pensamiento crítico propia que lleve a la comprensión de los fenómenos naturales, desde un punto de vista científico con un lenguaje acorde al campo de la ciencia Para Feu y Schaaff (2006) debe de hacerse énfasis en la adquisición de diversas actitudes tales como:  El rigor en el trabajo y el respeto hacia el medioambiente.  La curiosidad por el mundo que nos rodea. En resumen, el estudio de la ciencia en Primaria desarrolla y trabaja diversas capacidades relacionadas con las ciencias, tales como observar, predecir y explicar y, sobre todo, es la forma más contextualizada para formular hipótesis. Hidalgo et al. (2007, p.3) diseñan una propuesta metodológica en la educación de las ciencias donde se implementan actividades de exploración y manipulación de materiales, así como también fomentan iniciativas, tanto por parte de los niños o como del propio docente, relacionadas con la experimentación de eventos que interpretar, problemas a los que darle solución o experimentos para testar sus hipótesis. Estas actividades debe de tener cierta continuación en el tiempo y establecerse en momentos planificados en el aula para dialogar y debatir sobre las propuestas de trabajo, así como la comprobación de las hipótesis que hayan formulado el alumnado, el supuesto registro de datos obtenidos y la comparación y contraste con la recogida de resultados e información del entorno para poder interpretarlos y, con ello, establecer conclusiones. Posteriormente a todo este proceso es importante que los alumnos comuniquen sus descubrimientos. Neira (2021) plantea el uso de actividades experimentales en el aula para 3 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos mejorar el interés por las ciencias y conseguir una alfabetización científica y el pensamiento crítico. Esta suposición lleva a que los estudiantes pretendan recuperar de la memoria sucesos o cuestiones parecidas y, con ello, generar relaciones que les permitan resolverlos. Durante este proceso, aparecen diversas anticipaciones que el alumno se formula y que son propicias para fomentar el aprendizaje. En todas las situaciones, es una elaboración mental compleja, la cual, se convierte en un acto de índole social que necesitará el uso del lenguaje como medio de comunicación de sus pensamientos y revelaciones (Feu y Schaaff, 2006). El desarrollo de los contenidos de “ciencias” en Primaria obliga al docente a plantearse no solo la metodología a seguir (cómo enseñar) sino qué enseñar. Hemos de resaltar que una única actividad o experimento es insuficiente para el desarrollo de un contenido de “ciencias”. Los contenidos a trabajar han de diseñarse como “proyectos” que conduzcan al docente a plantearse un conjunto de actividades que pueden llevar a los alumnos a la construcción de conocimientos relacionados con los contenidos propuestos. En definitiva, trabajar a través del método científico no es sólo una metodología, supone asumir una concepción del proceso de enseñanza-aprendizaje que favorece la capacidad de observar, la búsqueda de alternativas, la capacidad de iniciativa, la toma de decisiones, la resolución de problemas, la creatividad, el pensamiento crítico, el compartir soluciones, el aprendizaje cooperativo, etc., capacidades todas ellas que podemos incluir en competencias. “Aprender ciencias” implica generar nuevas representaciones, lo cual significa superar las restricciones de las ideas intuitivas para dar paso a otras nuevas más potentes. Según Gómez (2007) para el niño no es fácil el proceso de cambio representacional. Además, para conocer diferentes formas de pensar y conocer el mundo, no es suficiente enseñar el conocimiento científico como un modelo ordenado y con significado, sino que ese conocimiento que se enseña, también debe de tener sentido y se vincule a la experiencia cotidiana con el mundo físico o natural, para ello, es preciso que, de alguna manera se tenga un nuevo inicio con esas mentes, darles nuevas oportunidades que permitan que los estudiantes puedan ver el mundo desde otra perspectiva. Cada vez hay más interés por acercar las ciencias a la sociedad y eso centra el objetivo en la escuela. Tratando de hacer más lúdica la ciencia y por ello hay nuevas propuestas para hacerlo (García-Molina, 2011a; 2011b; Petit y Solbes, 2012). La introducción del Método Científico en la escuela no es algo nuevo, sino todo lo contrario. Se inicia en Grecia cuando se sustituyen los mitos por el logos y la ciencia para explicar la realidad. 4 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos Fue defendido por Rousseau en el siglo XVIII y después por pedagogos como Ferriere, Dewey o Pestalozzi. El movimiento resurge en Inglaterra en los años setenta del siglo XX y llega a España en los años ochenta de la mano de pedagogos como Elliot, Stenhouse, Porlán y Tonucci. 2. El trabajo de laboratorio En un laboratorio de investigación o clínico es donde se llevan a cabo procedimientos como la recogida de muestras, la experimentación, el análisis e interpretación de los datos y, su correcta praxis fundamentada en muchas normativas vigentes, garantiza la calidad y seguridad de los equipos de medida. Sin olvidarse de los laboratorios virtuales (Zárate-Moedano et al., 2022), se centrará en los laboratorios escolares donde se llevan a cabo las actividades experimentales en los centros escolares, ya que disponen del ambiente y materiales necesarios para reproducir los fenómenos naturales en un entorno controlable (Vázquez, 2009). En ellos, se pueden encontrar el escritorio del profesor, las mesas de trabajo de los alumnos con los enchufes y las llaves de agua y gas, una ducha de emergencia por los posibles accidentes como quemaduras, o una pila de lavaojos, extintores para los casos de incendio y un almacén donde se guarden los materiales correctamente. Si tiene frigorífico, está prohibido utilizarlo para guardar productos de consumo. Debe disponer de un contenedor para el reciclaje de vidrio roto y un contendor para el plástico, papel y cartón. Es importante que posea una buena distribución de los equipos, se dejen los espacios de paso libres para disminuir la posibilidad de accidentes y debe tener buena ventilación. En el caso de que se utilicen compuestos volátiles que sean tóxicos se debe utilizar una campana extractora. En un laboratorio para Educación Primaria no se recomienda utilizar materiales químicos peligrosos, pero si hay que tenerlos, no deben almacenarse en exceso, sino solo lo que se necesite según las previsiones de trabajo. Deben estar perfectamente etiquetados, sin que les dé la luz del sol directamente, no estar al alcance de los niños y colocados adecuadamente en función de sus características químicas, ya que existen incompatibilidades de almacenamiento de productos peligrosos, teniendo mucha precaución con los tóxicos y los inflamables. Es importante conservarlos en sus contenedores originales y si se transvasan, utilizar un contenedor de las mismas características y el anagrama de peligrosidad que muestra la figura siguiente: 5 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos Figura 1. Anagramas de peligrosidad. Fuente: Núñez (2014) https://procomun.intef.es/ode/view/1417655940411 Es preferible tener un armario metálico y de seguridad para los productos corrosivos, otro para los tóxicos y otro para los inflamables, y colocar las sustancias líquidas en la balda más baja y preferentemente en una bandeja para que si hay un derrame no caiga encima de otros productos. Se debe utilizar una bata de laboratorio abrochada, usar guantes (aunque nunca cerca de una llama) y gafas de seguridad o protectores de ojos cuando se utilicen productos tóxicos. El área de trabajo siempre debe estar ordenada y limpia, y mantenerse así tras su uso. 3. El Método Científico 3.1 ¿Por qué sigue siendo una metodología necesaria en el siglo XXI? Son muchas las razones por las que la utilización del Método Científico en las aulas sigue siendo necesaria. Se destaca que:  La enseñanza tradicional ha fracasado porque imparte conocimientos ya acabados. El profesorado enseña la verdad científica y el alumnado repite esos conocimientos, pero no los aprende ni los comprende.  Existe una gran incultura científica. El momento presente muestra una paradoja entre una forma de vida altamente tecnológica y una incultura científica generalizada (España está a la cola de los países europeos por su cultura científica). La población está rodeada de aparatos imprescindibles muy sofisticados, pero se desconocen los principios que rigen su funcionamiento. Existen explicaciones completamente erróneas extendidas por una educación ineficaz o incluso nula. 6 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos  La ciencia es esencial para la democracia y para evitar la manipulación de los ciudadanos. La utilización de la ciencia en el aula permite corregir las respuestas espontáneas, además hace a los alumnos fuertes frente al engaño y la trivialidad. Hoy las pseudociencias ocupan un gran espacio y amenazan con hacer extensibles sus postulados. Y, además, la ciencia es esencial para la democracia, solo una sociedad con un adecuado nivel de educación científica puede evitar ser manipulada y puede tomar decisiones basadas en las evidencias.  Enseña a pensar.  Parte de la curiosidad natural del alumnado. Este método aprovecha la curiosidad natural del alumnado y concede especial relevancia a la observación, porque el verdadero aprendizaje no se consigue aprendiendo a repetir, sino que consiste en plantearse problemas e imaginar y buscar soluciones.  Enseña a resolver muchos de los problemas que nos encontraremos en nuestra vida. Llevar la ciencia a la escuela significa capacitar para la resolución de problemas de la vida y nos permite encontrar respuestas a cuestiones muy diversas. La búsqueda de información, la discusión entre iguales y el trabajo en grupo no hace sino enseñar a pensar a nuestro alumnado. Les enseñamos que las dudas son importantes y les reforzamos la autoestima. También desarrollamos los valores (educar en calidad no solo en cantidad) y fomentamos la verdadera formación humanística integral.  Cada persona aprende a construir su propio pensamiento. El verdadero aprendizaje se consigue cuando son los alumnos los que crean sus propios procedimientos para resolver una situación problemática, lo cual implica que sus ideas se modifiquen y sigan aprendiendo. Desde una perspectiva constructivista, cada persona reconstruye su propio aprendizaje. 3.2. El concepto El Método Científico permite ser una guía que facilita la programación y desarrollo de investigaciones con sustento científico. Además, se trata de un conjunto de pasos necesarios para obtener conocimientos válidos (científicos) mediante instrumentos confiables. Este método intenta proteger al investigador de la subjetividad. Asimismo, es un conjunto de pasos fijados de antemano por una disciplina con el fin de alcanzar conocimientos válidos mediante instrumentos confiables, secuencia estándar para 7 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos formular y responder a una pregunta, pauta que permite a los investigadores ir desde el punto A hasta el punto Z con la confianza de obtener un conocimiento válido. Gracias al respeto por un método científico, un investigador logra apartar su subjetividad y obtiene resultados más cercanos a la objetividad o a lo empírico. El método científico también es definido como un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre. En definitiva, el método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos físicos del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre. Los científicos emplean el método científico como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la humanidad al momento cultural actual. ¡Sin Ciencia no hay Cultura! Los hitos culturales van ligados a descubrimientos científicos: Edad de Piedra, Bronce, y todos los sucesivos hasta la era espacial. Aunque podemos decir que no hay un sólo método científico o modelo clásico, algunos factores son comunes a todos: una idea brillante del hombre, el trabajo complementario de los científicos y de las ciencias, la verificabilidad, la utilización de herramientas matemáticas, etc. También son comunes los procedimientos descritos en este tema. La clave del Método Científico es que toda investigación científica se somete siempre a una "prueba de la verdad" que consiste en que sus descubrimientos son comprobados, mediante experimentación, por cualquier persona y en cualquier lugar, y en que sus hipótesis son revisadas y cambiadas si no se cumplen. 3.3 Características del Método Científico La filosofía de la ciencia crea el Método Científico para excluir todo aquello que tiene naturaleza subjetiva y, por lo tanto, no es susceptible de formar parte de lo que denomina conocimiento científico. En última instancia, aquello que es aceptado por el sentido común propiamente dicho y, por ello, adquiere carácter de generalmente aceptado por la comunidad científica y la sociedad. Obviamente no todo el mundo estará de acuerdo con el párrafo anterior, existen corrientes diversas de la filosofía de la ciencia que se derivan, a su vez, de los diferentes conceptos sobre realidad, percepción, teorías, etc. 8 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos Por otra parte, es sabido que existen cosas cuya naturaleza es precisamente subjetiva. La aproximación científica a estos elementos es compleja y normalmente se efectúa a través de los métodos científicos menores, diseñados para ramas específicas del saber. Se trata de aquéllos distintos de los tres métodos básicos (método inductivo, método deductivo y método hipotético-deductivo o de contrastación de hipótesis) que se suelen aplicar a las ciencias naturales (física, química, biología, etc.) en contraposición a las llamadas ciencias humanas (economía, política, etc.). Entre estos métodos podemos citar: hermenéutico, fenomenológico, dialéctico, funcionalismo, estructuralismo, etc. En realidad, a pesar de recibir la misma denominación de métodos científicos, se refiere a cosas, no ya diferentes, sino situadas en una escala diferente. Paradójicamente, si se hablase del mundo de la tecnología del transporte, estos gemelos nominativos se referirían en un caso a tipos de piezas elementales como tuercas o tornillos y en otro a tipos de vehículos como motos, coches, camiones, barcos, aviones, cohetes, etc. En otras palabras, existen tres tipos básicos y los demás son tipos compuestos de los anteriores que intentan definir una estructura compleja y que, por lo tanto, se encuentran en una escala macroscópica respecto a los primeros. Dentro del Método Científico se diferencian fundamentalmente tres métodos, aunque no son los únicos existentes: 1. Método inductivo o experimental. Induce al descubrimiento de una teoría por medio de la experimentación. Se parte de experiencias del fenómeno estudiado, variando de una en una las variables que intervienen hasta inducir (obtener) una ley que las relaciona. La ley obtenida, para que sea cierta debe cumplirse siempre. Se parte de lo particular para llegar a lo general. UNIVERSALIZAR LOS FENÓMENOS QUE NOS RODEAN. Es el más utilizado y el que se desarrolla de forma más completa en este tema. De niños se aprende así: al hacer una observación, los sensores (los sentidos) mandan los impulsos originados al córtex cerebral (fina capa de neuronas que recubre el cerebro) y aquí se crea nuestra imagen del mundo y se hacen las predicciones sobre su funcionamiento. Probando estas predicciones se va formando y mejorando el esquema del mundo. El científico, bien porque desea entender un fenómeno aún no explicado, o bien para desarrollar más un determinado proceso, realiza experiencias con el fenómeno estudiado variando de una en una 9 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos las variables que intervienen hasta INDUCIR una ley que las relaciona, inducir leyes a partir de la observación de los hechos, mediante la generalización del comportamiento observado; en realidad, lo que realiza es una especie de generalización, sin que por medio de la lógica pueda conseguir una demostración de las citadas leyes o conjunto de conclusiones. Dichas conclusiones podrían ser falsas y, al mismo tiempo, la aplicación parcial efectuada de la lógica podría mantener su validez; por eso, el método inductivo necesita una condición adicional, su aplicación se considera válida mientras no se encuentre ningún caso que no cumpla el modelo propuesto. La teoría de Darwin, estaría encuadrada en el método inductivo; pero que, a pesar de encontrar ejemplos contrarios no se invalida sino que se adecua para ajustarse mejor a las observaciones. Otra cuestión será hablar sobre el momento histórico y el contexto social en el que una teoría sobre la evolución de las especies (algo evidente y profundamente enfrentada con la existencia de dios) tuvo gran aceptación y acogida. ¿Por qué será? Además, en el caso concreto de esta teoría, es muy especial, ya que permite explicar a posteriori los sucesos que le competen, pero nunca predecirlos, otra de las grandes propiedades que se espera de una teoría. Como se ha dicho anteriormente, toda teoría debe ser resistente a su refutación, sin embargo, una teoría que no puede ser refutada por ningún hecho concebible, no es científica. La imposibilidad de refutación de una teoría científica no es una virtud sino un vicio. 2. Método teórico o deductivo. El científico parte de una teoría que imagina a partir de la observación del entorno que le rodea, dando por supuesto unos axiomas o definiciones previas. Al aplicar los axiomas se llega a unos resultados (leyes). Estas leyes deben ser sometidas a procesos experimentales para su validación. En este caso se parte de lo general para concluir en lo particular. Aspira a demostrar, mediante la lógica pura, la conclusión en su totalidad a partir de unas premisas, de manera que se garantiza la veracidad de las conclusiones, si no se invalida la lógica aplicada. Se trata del modelo axiomático propuesto por Aristóteles como el método científico ideal. 3. Método hipotético-deductivo. 10 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos El método hipotético-deductivo o de contrastación de hipótesis no plantea, en principio, problema alguno, puesto que su validez depende de los resultados de la propia contrastación. Fases del método hipotético-deductivo: 1. Observación. 2. Planteamiento de hipótesis. 3. Deducciones de conclusiones a partir de conocimientos previos. 4. Verificación. Los pasos 1 y 4 requieren de la experiencia, es decir, es un proceso empírico; mientras que los pasos 2 y 3 son racionales. Por esto se puede afirmar que el método sigue un proceso inductivo, (en la observación) deductivo, (en el planteamiento de hipótesis y en sus deducciones) y vuelve a la inducción para su verificación. En el caso de que todas y cada una de las variables puedan ser objeto de estudio, el último paso sería una inducción completa que daría paso a una ley universal. En caso contrario la inducción es incompleta, y por tanto la ley obtenida sería una ley probabilística. Un ejemplo de este tipo de método científico podría ser el siguiente:  Detectar un problema: en el siglo XIX, los astrónomos Adams y Le Verrier descubrieron que el planeta Urano no seguía la órbita prevista por las leyes de Newton.  Formulación de una hipótesis: supusieron que tales irregularidades serían producidas por la atracción de otro planeta en una órbita exterior.  Deducción de consecuencias observables: si existiera tal planeta debía tener tal masa y debía encontrarse en tal punto en el cielo y por tanto con un telescopio se debería observar.  Experimento: el astrónomo Galle, que disponía de un potente telescopio, halló efectivamente el planeta supuesto al que llamaron Neptuno, la hipótesis resultó corroborada por la experiencia. 3.4 Etapas de Método Científico Para tener la certeza de que se está aplicando el método científico en una determinada investigación, hay que cumplir una serie de etapas o pasos, que variarán según los casos. Vamos a tratar de indicar un esquema general que puede servir en la mayoría de las investigaciones. Para explicar cada una de las etapas pondremos un par de ejemplos (pasos de Galileo en la investigación del péndulo y la leche). 11 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos 3.4.1 Observación El primer paso de todo científico debe ser la observación del entorno que le rodea, más que una etapa del método, debe ser una actitud del investigador, con el objetivo de explicar el funcionamiento de las cosas o fenómenos que ocurren en el mundo. La consecuencia de la observación detallada del entorno que nos rodea, debe ser la formulación de preguntas, impulsadas por la curiosidad humana por descubrir el funcionamiento del entorno. Ejemplo: Al dejar un vaso de leche a la intemperie durante mucho tiempo, esta se descompone, cambiando su textura, apariencia y sabor, ¿es apta para consumo tras este proceso?, ¿por qué ocurrirá este proceso?, ¿la temperatura será un factor clave? 3.4.2 Descripción del problema En el apartado anterior, deben surgir preguntas a las que no se pueden dar respuesta, estas preguntas bien planteadas y acotadas sobre un tema concreto ayudan a definir el problema de la investigación. Cuando se trata de explicar lo observado, surge un problema debido a la inquietud y a la necesidad del hombre de “entender” su entorno. Para resolverlo es esencial estar actualizado, saber lo que ya se conoce sobre ese tema y qué partes del problema están ya resueltas y contrastadas por la Ciencia. Antes de empezar debe reunirse toda la información posible relacionada con el fenómeno. A veces, personas que solo conocen los rudimentos de la Ciencia, tratan de resolver problemas como el del movimiento continuo (máquina que produce trabajo sin consumir energía), sin saber que esa cuestión ya ha sido resuelta hace más de 150 años y que hay un Principio de la Termodinámica universalmente contrastado que lo contradice. Dentro de este bloque se desarrollan en este orden estos subapartados: Planificar la investigación Ha llegado el momento de definir con claridad y exactitud los pasos a seguir y recursos necesarios para poder llevar a buen puerto nuestra investigación. Obtención de datos Una vez definido el problema con total precisión, se pasa a la fase de recopilación de todo tipo de datos sobre el problema objeto de la investigación. Búsqueda de información 12 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos Otro aspecto fundamental en la investigación es la recopilación de información de investigadores que han tratado el mismo problema o similar, para establecer el punto inicial de nuestra investigación a partir del punto donde lo han dejado en ocasiones anteriores. Organización de la información Procesamiento y organización adecuados de la información obtenida en los apartados anteriores. Humildad, preparación, inquietud, honestidad y tenacidad son fundamentales para actuar como un científico. Con un cerebro bien preparado y “amueblado”, con curiosidad científica y con capacidad de observación, sentiremos deseos de “entender” lo que observamos. Así surgirán primero ciertas preguntas e hipótesis y después un “diseño mental” de cómo abordar las comprobaciones que nos conduzcan a enunciar las leyes. A pesar de esta idea que suena a que los científicos son almas puras, de seres superiores, nada más lejos de la realidad. Son gente normal con curiosidad. La misma curiosidad que tienen los niños y la misma honestidad que éstos ponen con el fin de resolver un problema que les surge en su día a día, nadie suele hacerse trampas a sí mismo. Aplicar el Método Científico y desarrollar el pensamiento científico es mecanizar una forma de observar y analizar el mundo que nos rodea y los niños lo hacen de forma general para aprender. 3.4.3 Formulación de la hipótesis Con todos los datos e información obtenidos se propone una o varias soluciones al problema planteado. Una hipótesis es una suposición, una respuesta posible a la pregunta que se formuló como problema de investigación. Las hipótesis se expresan en la forma de una afirmación que describe una variable o relaciona dos o más variables. Después de observar el fenómeno se hacen suposiciones sobre el cómo y el porqué de lo ocurrido. De esta forma elaboramos las hipótesis que son explicaciones provisionales del hecho observado y de sus posibles causas. Sin una hipótesis previa no puede surgir ningún plan de trabajo. Hipótesis de por qué y cómo unas variables influyen en el fenómeno y otras no. Ejemplo: Después de observar la leche dañada por estar a la intemperie, se puede plantear la hipótesis de que la causa de que la leche se dañe es el incremento de la temperatura de la leche. Por lo que una hipótesis del experimento puede ser: El aumento de temperatura disminuye el tiempo en el que la leche se echa a perder. 13 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos 3.4.4 Experimentación Con la finalidad de poner a prueba las hipótesis científicas es importante definir cuál será el objetivo de la investigación cuyo logro permitirá confirmar o rechazar la hipótesis planteada. Dicho objetivo debe ser redactado en infinitivo, factible de alcanzar como resultado del proyecto y debe proporcionar una respuesta a la pregunta de investigación. Es decir, determina el alcance, la profundidad y la direccionalidad del proyecto por lo que deben responder a las preguntas: ¿Qué quiero hacer?, ¿para qué quiero hacerlo?, ¿cómo voy a hacerlo? Ejemplo: Evaluar el efecto de la temperatura en la calidad de la leche mediante el análisis del tiempo en que tarda en descomponerse. Con este objetivo se plantean las preguntas indicadas anteriormente: ¿Qué quiero hacer? Evaluar el efecto de la temperatura, ¿para qué quiero hacerlo? Para determinar su efecto en la calidad de la leche. Y, ¿cómo voy a hacerlo? Analizando el tiempo en que tarda en descomponerse. Normalmente, se define un objetivo general que se dividen en varios objetivos particulares que se irán alcanzando en el proyecto para poder determinar si la/s hipótesis planteada/s son cierta/s o no, en caso afirmativo se pasa a la fase final, en caso negativo se vuelve bien a la formulación de hipótesis, si la hipótesis no es válida o a la fase de experimentación en el caso de que el diseño de los modelos no sea el adecuado. La experimentación es la prueba que se realiza al fenómeno observado para aprobar o rechazar la hipótesis. Consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio repetidas veces en las condiciones particulares de estudio que interesan. Para aceptar o rechazar las hipótesis planteadas, se diseñan una serie de modelos experimentales que reproduzcan el problema planteado, con los que obtener suficientes datos empíricos. Ejemplo: Se deja un vaso de leche en el refrigerador y otro afuera, midiendo en cada caso la temperatura. Se observa cada cierto tiempo el estado de ambos para ver cuál se descompone con mayor rapidez. 14 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos El diseño experimental incluye la determinación de las variables a estudiar donde se incluyen las variables dependientes e independientes. La variable independiente es la que se cambia o se controla para estudiar sus efectos sobre la variable dependiente que sería la que se investiga y se mide. En nuestro ejemplo, la variable independiente sería la temperatura (fuera y dentro del refrigerador) y la variable dependiente el tiempo en que tarda en descomponerse la leche. Dependiendo del tipo de experimentación podríamos obtener datos cuantitativos (información numérica) o cualitativos (que dan un enfoque sobre un punto de vista y se pueden medir de diferentes maneras como por ejemplo: muy de acuerdo, de acuerdo o poco de acuerdo). En nuestro caso hablamos de datos cuantitativos ya que la temperatura es una variable que se puede medir. 3.4.5 Análisis de resultados y conclusiones Durante la experimentación se recogen todos los datos con orden y exactitud, facilitando la comparación de los datos obtenidos con la hipótesis planteada para poder negarla o aceptarla. Se realizan los análisis estadísticos oportunos para examinar sistemáticamente los datos obtenidos y resaltar aquella información que sea más útil e identificar tendencias. El análisis estadístico de los resultados se podría dividir en análisis descriptivo y análisis inferencial. El análisis descriptivo incluye gráficos, cálculo de rango, mínimo, máximo y frecuencia, así como determinación de tendencias como media, moda, mediana o desviación estándar que nos dice acerca de la forma que tiene nuestros datos. Por su parte, el análisis inferencial es un poco más complejo donde se utilizan pruebas estadísticas para ver si un patrón que observamos se debe al alzar o los efectos de una intervención. Ejemplo: Después de observar que el vaso de leche que se dejó afuera del refrigerador se echa a perder con mayor rapidez, podemos concluir que la leche se descompone más rápido a una temperatura superior. Por ello, en este caso, se dice que se acepta la hipótesis planteada. 3.4.6 Comunicación de resultados Una vez que se tienen resultados fiables y contrastados, hay que comunicarlo a la sociedad, a través de los diferentes medios al alcance. 15 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos 3.5 El Método Científico y las competencias clave en educación La LOMCE (BOE, 2013) retomó las competencias que se definieron por primera vez en la LOE y que deberá desarrollar el alumnado durante su Educación Obligatoria y las denominó competencias clave, siendo las 7 siguientes: 1. Competencia en comunicación lingüística (CCL). Se refiere a la habilidad para utilizar la lengua, expresar ideas e interactuar con otras personas de manera oral o escrita. 2. Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (CMCT). La primera alude a las capacidades para aplicar el razonamiento matemático para resolver cuestiones de la vida cotidiana; la competencia en ciencia se centra en las habilidades para utilizar los conocimientos y metodología científicos para explicar la realidad que nos rodea; y la competencia tecnológica, en cómo aplicar estos conocimientos y métodos para dar respuesta a los deseos y necesidades humanos. 3. Competencia digital (CD). Implica el uso seguro y crítico de las TIC para obtener, analizar, producir e intercambiar información. 4. Aprender a aprender (CPAA). Es una de las principales competencias, ya que implica que el alumno desarrolle su capacidad para iniciar el aprendizaje y persistir en él, organizar sus tareas y tiempo, y trabajar de manera individual o colaborativa para conseguir un objetivo. 5. Competencias sociales y cívicas (CSC). Hacen referencia a las capacidades para relacionarse con las personas y participar de manera activa, participativa y democrática en la vida social y cívica. 6. Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor (SIE). Implica las habilidades necesarias para convertir las ideas en actos, como la creatividad o las capacidades para asumir riesgos y planificar y gestionar proyectos. 7. Conciencia y expresiones culturales (CEC). Hace referencia a la capacidad para apreciar la importancia de la expresión a través de la música, las artes plásticas y escénicas o la literatura. La LOMLOE define las competencias clave como los desempeños que se consideran imprescindibles para que el alumnado pueda progresar con garantías de éxito en su itinerario formativo, y afrontar los principales retos y desafíos globales y locales, y son la adaptación al sistema educativo español de las competencias clave establecidas en la Recomendación del Consejo de la Unión Europea, de 22 de mayo de 2018 relativa a las competencias clave para el aprendizaje permanente. En el anexo I del Real Decreto 157/2022 (BOE, 2022), de 1 de marzo, 16 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos por el que se establecen la ordenación y las enseñanzas mínimas de la Educación Primaria, se describen las 8 competencias clave: 1. Competencia en comunicación lingüística (CCL). Supone interactuar de forma oral, escrita, signada o multimodal de manera coherente y adecuada en diferentes ámbitos y contextos y con diferentes propósitos comunicativos (BOE, 2020, pág. 19) 2. Competencia plurilingüe (CP). Implica utilizar distintas lenguas, orales o signadas, de forma apropiada y eficaz para el aprendizaje y la (BOE, 2020, pág. 21). 3. Competencia matemática y competencia en ciencia, tecnología e ingeniería (STEM). Entraña la comprensión del mundo utilizando los métodos científicos, el pensamiento y representación matemáticos, la tecnología y los métodos de la ingeniería para transformar el entorno de forma comprometida, responsable y sostenible. La competencia matemática permite desarrollar y aplicar la perspectiva y el razonamiento matemáticos con el fin de resolver diversos problemas en diferentes contextos. La competencia en ciencia conlleva la comprensión y explicación del entorno natural y social, utilizando un conjunto de conocimientos y metodologías, incluidas la observación y la experimentación, con el fin de plantear preguntas y extraer conclusiones basadas en pruebas para poder interpretar y transformar el mundo natural y el contexto social. La competencia en tecnología e ingeniería comprende la aplicación de los conocimientos y metodologías propios de las ciencias para transformar nuestra sociedad de acuerdo con las necesidades o deseos de las personas en un marco de seguridad, responsabilidad y sostenibilidad (BOE, 2020, pág. 21) 4. Competencia digital (CD). Implica el uso seguro, saludable, sostenible, crítico y responsable de las tecnologías digitales para el aprendizaje, para el trabajo y para la participación en la sociedad, así como la interacción con estas (BOE, 2020, pág. 22) 5. Competencia personal, social y de aprender a aprender (CPSAA). Implica la capacidad de reflexionar sobre uno mismo para autoconocerse, aceptarse y promover un crecimiento personal constante; gestionar el tiempo y la información eficazmente; colaborar con otros de forma constructiva; mantener la resiliencia; y gestionar el aprendizaje a lo largo de la vida. Incluye también la capacidad de hacer frente a la incertidumbre y a la complejidad; adaptarse a los cambios; aprender a gestionar los procesos metacognitivos; identificar conductas contrarias a la convivencia y desarrollar estrategias para abordarlas; contribuir al bienestar físico, mental y emocional propio y de las demás personas, desarrollando habilidades para cuidarse a sí mismos y a quienes nos rodean a través de la corresponsabilidad; ser capaz de 17 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos llevar una vida orientada al futuro; así como expresar empatía y abordar los conflictos en un contexto integrador y de apoyo (BOE, 2020, pág. 23) 6. Competencia ciudadana (CC). Contribuye a que el alumnado pueda ejercer una ciudadanía responsable y participar plenamente en la vida social y cívica y el compromiso activo con la sostenibilidad. Incluye la alfabetización cívica, la adopción consciente de los valores propios de una cultura democrática fundada en el respeto a los derechos humanos, la reflexión crítica acerca de los grandes problemas éticos de nuestro tiempo y el desarrollo de un estilo de vida sostenible acorde con los ODS planteados en la Agenda 2030 (BOE, 2020, pág. 24) 7. Competencia emprendedora (CE). Implica desarrollar un enfoque dirigido a actuar sobre oportunidades e ideas, utilizando los conocimientos específicos necesarios para generar resultados de valor para otras personas. Aporta estrategias que permiten entrenar el pensamiento para analizar y evaluar el entorno, y crear y replantear ideas utilizando la imaginación, la creatividad, el pensamiento estratégico y la reflexión ética, crítica y constructiva dentro de los procesos creativos y de innovación. Asimismo, implica tomar decisiones basadas en la información y el conocimiento y colaborar de manera ágil con otras personas, con motivación, empatía y habilidades de comunicación y de negociación, para llevar las ideas planteadas a la acción mediante la planificación y gestión de proyectos sostenibles de valor social, cultural y económico-financiero. (BOE, 2020, pág. 25) 8. Competencia en conciencia y expresión culturales (CCEC). Supone comprender y respetar el modo en que las ideas, las opiniones, los sentimientos y las emociones se expresan y se comunican de forma creativa en distintas culturas y por medio de una amplia gama de manifestaciones artísticas y culturales. Implica también un compromiso con la comprensión, el desarrollo y la expresión de las ideas propias y del sentido del lugar que se ocupa o del papel que se desempeña en la sociedad. Asimismo, requiere la comprensión de la propia identidad en evolución y del patrimonio cultural en un mundo caracterizado por la diversidad, así como la toma de conciencia de que el arte y otras manifestaciones culturales pueden suponer una manera de mirar el mundo y de darle forma. (BOE, 2020, pág. 25) Aunque el estudio de las Ciencias, incluyendo el Método Científico, está mayormente asociado a la CMCT o STEM, dependiendo de si se trata LOMCE o LOMLOE, respectivamente, el Método Científico trabaja las diferentes competencias clave como se observa en la tabla 1: 18 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos Tabla 1. Relación entre el Método Científico y las competencias clave. Fuente: elaboración propia Por todo ello se considera que la aplicación didáctica del Método Científico resulta de interés didáctico en la enseñanza de las Ciencias, ya que resulta ser una herramienta poderosísima en la formación competencial de los alumnos de cualquier etapa educativa. 4. Bibliografía recomendada A continuación se presenta una serie de artículos, trabajos y ponencias adicionales a lo trabajado en la unidad. Esta información es complementaria, por lo que es recomendable su lectura: Cantó, J y Solbes, J. (2014). ¿Qué les interesa a los futuros maestros de infantil de la ciencia? Actas XXVI Encuentros de Didáctica de las Ciencias Experimentales García-Carmona, A. y Criado, A.M. (2012). Naturaleza de la ciencia en educación primaria. Análisis de su presencia en el currículo oficial español. VII Seminario Ibérico/ III Seminario iberoamericano CTS en la enseñanza de las Ciencias, pp. 1-4 19 UNIDAD 2 Unidad 2. Las ciencias y sus métodos García-Molina, R. (2011). Ciencia recreativa: un recurso didáctico para enseñar deleitando. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 8 (Núm. Extraordinario), pp. 370-392 García-Molina, R. (2011). Presentación del monográfico sobre ciencia recreativa. 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