Los estudios sobre el cambio conceptual y la enseñanza de las ciencias

Abstract

The studies about conceptual change and the teaching of sciences) In this paper the influence of studies about concep- tual change to learning and developmental theories is examined. From this start point, it is acknowledged their impact on instructional science. Further on, the contribution of these studies to the teaching of sci- ences are analyzed, stressing the importance of concep- tual knowledge being in service of procedural knowl- edge, the discrepancy between academic and real life knowledge, and the sense of science education.

Full text

DE ANIVERSARIO
Los estudios sobre el cambio
conceptual y la enseñanza
de las ciencias
María Rodríguez-Moneo
1
y Juan José Aparicio
2
Abstract (The studies about conceptual change
and the teaching of sciences)
In this paper the influence of studies about concep-
tual change to learning and developmental theories
is examined. From this start point, it is acknowledged
their impact on instructional science. Further on, the
contribution of these studies to the teaching of sci-
ences are analyzed, stressing the importance of concep-
tual knowledge being in service of procedural knowl-
edge, the discrepancy between academic and real
life knowledge, and the sense of science education.
La proliferación de estudios sobre el cambio concep-
tual que se ha venido produciendo en las dos últimas
décadas ha causado un fuerte impacto debido a
varias razones (Rodríguez Moneo, 2000). En primer
lugar, ha favorecido el desarrollo de las nuevas con-
cepciones sobre el aprendizaje. En segundo lugar; ha
propiciado un modelo de desarrollo intelectual dis-
tinto del ofrecido desde las concepciones evolutivas
clásicas. En tercer lugar y derivado de lo anterior, ha
contribuido a la consolidación de las actuales pers-
pectivas sobre el proceso de adquisición de conoci-
miento en la enseñanza, dando lugar al desarrollo de
nuevas aplicaciones didácticas, sobre todo en la en-
señanza de las ciencias.
La nueva etapa del aprendizaje
Desde una perspectiva vinculada con la investiga-
ción más básica, los trabajos sobre el cambio concep-
tual han determinado, en parte, que el aprendizaje
recupere el protagonismo perdido. Durante el con-
ductismo el aprendizaje fue el tema central de la
psicología. Sin embargo, con el comienzo de la psi-
cología cognitiva se produjo una reacción al hasta
entonces ‘‘tema rey’’ de la disciplina, y la investiga-
ción sobre el aprendizaje cedió terreno al estudio de
otros procesos psicológicos básicos como la aten-
ción, la percepción o la memoria (Glaser, 1995;
Vosniadou, 1996). Los trabajos sobre el cambio con-
ceptual, junto con el progreso habido en estos cam-
pos, han alentado que se vuelva a centrar la atención
en el aprendizaje, convirtiéndolo en uno de los cam-
pos de investigación más activos en la actualidad
(Reimann y Spada, 1996).
Desde los modelos del cambio conceptual se
contempla tanto el resultado como el proceso de
aprendizaje, ya que el cambio no sólo se refiere al
producto de la transformación generada en la estruc-
tura de conocimiento de las personas, sino también
al proceso por el cual tiene lugar dicha transforma-
ción (Chi, 1992). Además, sus análisis parten de los
conceptos, que son las unidades elementales de co-
nocimiento (Barsaluou, 1992; Rosch, 2000) y están
presentes en los restantes tipos de conocimiento de
los individuos (Aparicio y Rodríguez Moneo, 2003).
Muy brevemente, los conceptos sirven para
organizar la información del entorno, para propor-
cionar explicaciones sobre la realidad, para hacer pre-
dicciones y para poder actuar en el mundo. Imagi-
nemos, por ejemplo, cómo serían las cosas si no
discriminásemos entre la gran cantidad de instancias
(libros, árboles, caballos
…) que existen en el entorno
natural en el que nos desenvolvemos. Pensemos
también, dentro del dominio de la química, por
ejemplo, si no pudiésemos diferenciar entre los dis-
tintos tipos de sustancias puras y mezclas, o entre
diferentes elementos químicos. No podrían desarro-
llarse teorías ni principios o leyes.
Resulta necesario organizar la información. Para
ello, atendemos a las regularidades o semejanzas
entre las instancias y, en función de dichas semejan-
zas, establecemos clases, o categorías, que dotan de
estructura a la información proveniente del medio.
Pero el agrupamiento de distintas entidades en una
categoría puede hacerse desde diversos criterios de
semejanza. La razón última por la que agrupamos las
entidades en ciertas categorías y no en otras se debe
al uso que hacemos de nuestros conocimientos.
Pues bien, la representación mental de estas
clases son los conceptos (Rodríguez Moneo, 1999).
1
Universidad Autónoma de Madrid.
Correo electrónico: maria.rodriguez@uam.es
2
Universidad Complutense de Madrid.
Correo electrónico: jjapar@psi.ucm.es
270 Educación Química 15[3]

Así, por ejemplo, disponer de los conceptos ‘‘ele-
mento químico’’ y ‘‘compuesto químico’’ significa
tener una noción de dos clases que pueden definirse
por una serie de rasgos como, por ejemplo, ‘‘los
elementos químicos son sustancias formadas por
átomos del mismo tipo’’ y ‘‘los compuestos químicos
están formados por moléculas de dos o más elementos
químicos’’. Estos conceptos, a su vez, incluyen ins-
tancias que responden a los rasgos que definen cada
una de las clases.
Además de organizar la información, los con-
ceptos nos sirven para hacer predicciones y para
poder actuar. Si, por ejemplo, adjudicamos una ins-
tancia a la categoría ‘‘metales’’, le atribuimos los
rasgos de esos elementos químicos, sabemos que
tendrá una serie de propiedades y que responderá
con un comportamiento determinado que tenemos
en cuenta en las acciones que llevamos a cabo.
Por último, como se comentaba con anteriori-
dad, los conceptos están presentes en los otros tipos
de conocimiento que poseen las personas. Forman
parte de los hechos, que pueden ser definidos como un
conocimiento concreto; por ejemplo, en el hecho ‘‘el
agua hierve a 100°C en determinadas condiciones de
presión atmosférica’’ se incluyen conceptos como
‘‘agua’’, ‘‘ebullición’’, ‘‘grados’’ y ‘‘presión atmosféri-
ca’’. Además, están vinculados a los principios, que
podrían caracterizarse por relaciones de cambio en-
tre variables; por ejemplo, en el principio ‘‘el agua
cambia de estado en función de la temperatura’’ se
incluyen dos variables: los cambios de estado y los
cambios de temperatura. Este principio incorpora
necesariamente conceptos como ‘‘líquido’’, ‘‘sólido’’,
‘‘gaseoso’’ y ‘‘temperatura’’. Los conceptos forman
parte, también, de las teorías que son modelos expli-
cativos constituidos por principios, conceptos y he-
chos. A todo este conocimiento, que tiene como
unidad elemental a los conceptos, se le llama Cono-
cimiento Declarativo (véase figura 1).
Cuando los profesores de química, por ejemplo,
enseñan conceptos, hechos, principios y teorías a sus
alumnos, están intentando que éstos adquieran un
conocimiento declarativo, de carácter descriptivo y
explicativo, que les permita organizar el saber de la
química. Sin embargo, quizá lo más relevante no es
tanto que los conceptos formen parte de otros tipos
de conocimientos declarativos, sino que todo este
conocimiento declarativo tiene sentido en tanto se
aplica a las acciones que se llevan a cabo, esto es, en
la medida que se pone al servicio del llamado Cono-
cimiento Procedimental (véase figura 1). Cuando las
personas efectuamos una acción, usamos el conoci-
miento declarativo relevante que tengamos disponi-
ble. Por ejemplo, si un individuo quiere cambiar de
estado el agua para pasarla de líquido a sólido, aplica
su conocimiento conceptual sobre el agua, sus cons-
tituyentes, la relación entre la temperatura y el cam-
bio de estado, etcétera. A toda acción que se lleve a
cabo subyace un conocimiento conceptual, sin el
cual la acción no podría ejecutarse o se haría sin
sentido, tal y como analizaremos más adelante.
Como es obvio para todo docente de química, no
podría realizarse una sencilla práctica de laboratorio
si los alumnos no disponen de ciertos conocimientos
conceptuales.
De esta vinculación entre el conocimiento con-
ceptual (declarativo) y el conocimiento procedimen-
tal se derivan algunas consideraciones de interés
para la enseñanza. En primer lugar, nos lleva a
entender que el sentido del conocimiento está en su
uso; es relevante adquirir conceptos para emplearlos
en las acciones (Aparicio, 1995). En segundo lugar,
nos manifiesta que el cambio conceptual está vincu-
lado al aprendizaje de procedimientos. No se puede
aprender bien un procedimiento sin una base con-
ceptual adecuada (Aparicio y Rodríguez Moneo,
2000). Así pues, los tipos de conocimiento que po-
seen las personas y la vinculación entre ellos es un
aspecto que ha de tenerse muy en cuenta en la
enseñanza de las ciencias, con el fin de poder ade-
DE ANIVERSARIO
Figura 1. Diferencias entre el conocimiento declarativo y procedimental, y la vinculación entre ambos.
CONOCIMIENTO DECLARATIVO
••
Conocimiento descriptivo de la
realidad.
••
Se puede decir o declarar
(conoc. del saber decir).
••
Tipos: conceptos, hechos,
principios, teorías.
CONOCIMIENTO PROCEDIMENTAL
•
Conocimiento de la acción.
•
No se puede decir, sólo se
manifiesta en la acción
(conoc. del saber hacer).
•
Tipos: procedimientos.
Julio de 2004 271

cuar los métodos a las características del aprendizaje
de los estudiantes y para conferir sentido a nuestra
enseñanza.
Una nueva concepción del desarrollo
intelectual
El nivel de desarrollo y de adecuación de las estruc-
turas de conocimiento declarativo que poseen las
personas en un dominio depende de su pericia, es
decir, de lo novato o experto que sea en ese ámbito de
conocimiento determinado. A grandes rasgos, en lo
que se refiere al conocimiento de base conceptual, los
estudios sobre expertos y novatos han puesto de mani-
fiesto que los expertos tienen una estructura de conoci-
miento más amplia, precisa, organizada, integrada y
coherente que los novatos. Por lo tanto, la diferencia
entre ambos no es sólo cuantitativa, en el sentido de que
los expertos sepan más, sino que también es cualita-
tiva, dado que los expertos poseen una estructura más
organizada e integrada (Chi, et al., 1982).
Desde los estudios del cambio conceptual se
analizan las transformaciones que van produciéndo-
se en la estructura de conocimiento conforme va
adquiriéndose la pericia, o lo que es lo mismo, en
tanto que un novato va convirtiéndose progresiva-
mente en experto como producto de su experiencia.
Además, los cambios generados en la estructura de
conocimiento son específicos de dominio, es decir,
se refieren al ámbito de conocimiento concreto en el
que se aprende. De esta forma se entiende que un
individuo pueda tener un alto nivel de conocimiento,
por ejemplo, en el dominio de la química y no así en
el de la literatura.
No obstante, los cambios en las estructuras de
conocimiento no siempre se han contemplado como
cambios en estructuras específicas de dominio. Muy
brevemente, desde la teoría evolutiva piagetiana
se describe el desarrollo intelectual como una suce-
sión de estructuras generales de conocimiento, esto
es, estructuras que reflejan capacidades intelectuales
aplicables a todos los dominios (química, literatura,
historia, etcétera). Dichas estructuras se identifican
con los estadios evolutivos piagetianos y se suceden
cada vez más complejas hasta alcanzar la inteligencia
adulta o el pensamiento científico; además, tienen
un carácter universal, dado que todos los sujetos
siguen la misma secuencia evolutiva.
A partir de los años 70, con el auge de los
estudios sobre expertos y novatos en dominios espe-
cíficos, se multiplicaron las críticas a la teoría de
Piaget y empezaron a encontrarse una serie de resul-
tados experimentales que no corroboraban los su-
puestos estructurales piagetianos. Algunas de las crí-
ticas se centran en la existencia de cierta paradoja
entre una concepción constructivista, como la de
Piaget, y el planteamiento de unas estructuras de co-
nocimiento generales y universales. El constructivis-
mo se caracteriza por describir la adquisición de
conocimiento como producto de la acción del sujeto
sobre el entorno (o como resultado de la interacción
sujeto-objeto) que se da en contextos puntuales o
en dominios específicos; sin embargo, los estadios
evolutivos describen estructuras universales apli-
cables a todos los sujetos y generales a todos los
dominios, lo que significa que son estructuras inde-
pendientes de cualquier contexto específico. En con-
secuencia, como han señalado algunos autores (p. ej.,
Lawson, 1991; Bidell y Fisher, 1992), en las teorías
evolutivas clásicas no se concede peso explicativo
suficiente a la experiencia que los sujetos tienen con el
mundo físico y social, aunque no deje de mencionarse
como uno de los factores explicativos del desarrollo
intelectual.
En un estudio que uno de nosotros realizó hace
algunos años (Rodríguez Moneo, 1998) intentamos
determinar si las explicaciones que los sujetos tenían
sobre la flotación de los cuerpos eran debidas a la
pericia o a algún otro factor evolutivo. Trabajamos
con 135 sujetos distribuidos en cuatro grupos de
edad: 5, 10, 14 años, y adultos sin escolarizar con una
edad media de 27 años. Se intentó igualar lo máximo
posible el nivel de pericia en el dominio de la física
y la química. Como puede verse en la figura 2, en
todos los grupos la concepción mayoritaria para
explicar la flotación de los cuerpos se centraba en
torno a la noción de ‘‘peso’’ del objeto. Ello se debía
a que los sujetos, aunque pertenecerían a distintos
estadios evolutivos según las pautas piagetianas, te-
nían un nivel de conocimiento similar en física y
química. A pesar de que el grupo de cinco años
también proporcionó explicaciones mayoritarias fo-
calizadas en el peso, presentó, sin embargo, diferen-
cias significativas con respecto al resto de los grupos
debido a que las otras explicaciones dadas para
explicar la flotación eran más primarias y ello, en
nuestra opinión, no porque estuvieran en periodos
evolutivos inferiores, sino porque, como señalan Chi
y Rees (1983), los niños son novatos universales, es
decir, legos en todos los dominios de conocimiento.
No obstante, no hubo diferencias significativas entre
los grupos de sujetos de 10 años, 14 años y adultos
sin escolarizar. Estos resultados indican que la cons-
DE ANIVERSARIO
272 Educación Química 15[3]

trucción de explicaciones sobre el mundo, o las
concepciones intuitivas,
1
no son tanto fruto del esta-
dio evolutivo de los sujetos, sino del nivel de pericia
que poseen.
Las propuestas piagetianas fueron muy popula-
res en la enseñanza de las ciencias, sobre todo du-
rante los años sesenta. Aún hoy siguen teniendo un
importante impacto en la educación, a pesar de las
innumerables críticas que ha recibido la teoría y de
las limitaciones que ofrece en su aplicación didáctica
(Kitchener, 1992). Como indican Case (1985) y Dri-
ver (1986), la aplicación de las ideas piagetianas a la
educación consiste en la adecuación del currículo
escolar a las capacidades evolutivas de los alumnos
(Harlen, 1993). El problema con este enfoque es que,
como se ha dicho, no está claro que dichas capaci-
dades sean realmente evolutivas. Parece, más bien,
que reflejan el nivel de pericia.
En suma, los estudios sobre el cambio concep-
tual han permitido proporcionar una visión alterna-
tiva al desarrollo intelectual de los sujetos (Hatano,
1994; Vosniadou, 1994). Se trata de una concepción
más centrada en el aprendizaje que en el desarrollo
de estadios ontogenéticos. Los cambios generados
en las estructuras de conocimiento son específicos de
dominio, ya que son debidos realmente a la expe-
riencia que se ha tenido en un ámbito determinado
y no reflejan las capacidades lógicas de carácter
general descritas en los estadios piagetianos. Esta
nueva concepción del desarrollo intelectual permite
aplicaciones didácticas más prometedoras y sitúa,
tanto al alumno como al profesor de ciencias, en un
lugar más activo para poder trabajar conjuntamente
en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Las nuevas aportaciones de los estudios sobre
el cambio conceptual a la enseñanza de las
ciencias
Los trabajos del cambio conceptual han estado muy
vinculados a los estudios sobre las concepciones
intuitivas de los individuos que, como se ha insistido,
desde los años 70, son vistas como una manifestación
del nivel de pericia, más que como un reflejo del
estadio evolutivo (Rodríguez Moneo, 1999). Esta
nueva aproximación a las concepciones alternativas
despertó un gran interés entre los educadores y
psicólogos de la educación, dado que estas nociones
pueden representar un obstáculo para la enseñanza
de las concepciones científicas. Las concepciones
más analizadas han sido las de los dominios de
ciencias y, más específicamente, las físicas, químicas
y biológicas (Pfund y Duit, 1994).
Entre las características de estas nociones intui-
tivas está su carácter erróneo o incompleto desde la
perspectiva científica y su condición de previas al
proceso de aprendizaje de las concepciones científi-
cas en la enseñanza. Además, estudios detallados
sobre las concepciones intuitivas de los sujetos han
puesto de manifiesto cómo estas concepciones se
mantienen incluso después de la enseñanza de las
explicaciones científicas. Finalmente, la discrepan-
cia entre las concepciones intuitivas y las científicas
está relacionada con la discrepancia entre el conoci-
miento cotidiano y el conocimiento académico y, en
último término, con el sentido de la enseñanza. Todo
ello contribuye a que se haya concedido un gran
interés a los estudios del cambio conceptual para
proporcionar directrices sobre el modo en que pue-
de tener lugar el aprendizaje de las ciencias (Aparicio
y Rodríguez Moneo, 2000).
Dichas directrices las vamos a organizar en tres
apartados: las razones que explican la resistencia al
cambio conceptual, propuestas didácticas para pro-
ducir el cambio conceptual y la necesidad de una
enseñanza conceptual de las ciencias.
DE ANIVERSARIO
Figura 2. Concepciones empleadas por sujetos de distintas edades al explicar
la flotación de los cuerpos.
1
Estas concepciones han recibido distintas denominaciones
en función del rasgo que se quiera destacar de ellas. También
se han llamado ‘‘concepciones alternativas’’ (por ser alterna-
tivas a las concepciones científicas), ‘‘concepciones erróneas’’
(por no ser adecuadas desde la perspectiva científica), ‘‘cono-
cimiento informal’’ o ‘‘concepciones caseras’’ (por construirse
en contextos no académicos), ‘‘conocimiento previo’’ o ‘‘pre-
concepciones’’ (por referirse al conocimiento con el que los
alumnos acuden a clase antes de comenzar el proceso de
aprendizaje).
CATEGORÍAS
1. No explicación
2. Superficie, forma
3. Material, oquedad
4. Peso
5. Densidad
6. Comparación
de pesos (esp.)
7. Comparación
de densidades
Julio de 2004 273

DE ANIVERSARIO
La resistencia al cambio conceptual en la
enseñanza de las ciencias
Para poder explicar por qué no se produce en los
alumnos el deseado cambio conceptual habría que
acudir a ciertas consideraciones que podrían hacerse
desde dos perspectivas: la perspectiva del alumno y
la perspectiva del profesor de ciencias.
Con respecto al alumno, como se ha dicho, inicia
su aprendizaje de las ciencias con ciertas nociones
intuitivas sobre las que deberían hacerse algunas
puntualizaciones. Los estudiantes se desenvuelven
en un entorno físico, químico o biológico en el que
tienen que actuar mucho antes de que los profesores
de ciencias les enseñen las concepciones científicas.
Por ello, necesitan construir explicaciones (también
llamadas concepciones, miniteorías o teorías) para
poder organizar, predecir, resolver problemas y, en
definitiva, actuar en el entorno.
La construcción de estas explicaciones pone de
manifiesto la necesidad de un conocimiento concep-
tual (declarativo) para poder desenvolverse y actuar
en el entorno (procedimental). Como ya se ha seña-
lado, esta vinculación entre el conocimiento decla-
rativo y procedimental nos lleva al reconocimiento
de que el sentido del conocimiento está en su uso.
Pues bien, los novatos, cuando construyen explica-
ciones intuitivas, están dando al conocimiento su
máximo significado: construir conocimiento con-
ceptual para aplicarlo en las acciones. Sin embargo,
como son novatos, las explicaciones elaboradas son
incorrectas desde la perspectiva científica, aunque
suelen guardar una alta correlación con los fenóme-
nos observables, se basan en lo perceptivo y suelen
ser útiles cuando se aplican. Por ejemplo, es cierto
que el peso no explica la flotación de los cuerpos,
pero también es cierto que los objetos ligeros suelen
flotar y los pesados hundirse; además, el peso es
fácilmente perceptible mientras que la densidad no
puede percibirse directamente.
Así pues, las concepciones resultan muy adapta-
tivas y funcionales, lo que explica, por un lado, la
motivación de los alumnos por mantenerlas y, por
otro, nos permite entender otras características de
estas nociones (Rodríguez Moneo, 1999; Rodríguez
Moneo y Rodríguez, 2000; Rodríguez Moneo y
Huertas, 2000). En relación con esta segunda cues-
tión de las características de las nociones alternativas,
muy brevemente, la funcionalidad explica, en primer
lugar, que estas concepciones sean espontáneas y per-
sonales; los sujetos las elaboran sin enseñanza formal,
lo hacen de forma natural ante la necesidad que
tienen de ellas para actuar y, en este sentido, se
consideran espontáneas. Además, son personales
porque es el propio individuo el que las construye
en función de su experiencia previa. En segundo
lugar, justamente porque se trata de nociones fun-
cionales que se construyen para aplicarlas en las
acciones, son implícitas, se expresan en la acción y el
sujeto no tiene plena conciencia de que las posee,
sólo las emplea. En tercer lugar, como son necesarias
desde muy temprana edad y previas al aprendizaje
de las concepciones científicas, han sido originaria-
mente elaboradas por novatos y están cargadas de
sesgos que proceden básicamente de la percepción y
del lenguaje vulgar. Wandersee, et al. (1994) han
destacado que, en ocasiones, los libros de texto y las
explicaciones de los profesores inducen a la cons-
trucción de concepciones alternativas en los estu-
diantes por proporcionar explicaciones ambiguas o,
incluso, porque los profesores explicitan sus propias
concepciones alternativas pensando que, de ese
modo, van a enlazar más fácilmente con el conoci-
miento previo de sus alumnos. Al final, justamente
porque son funcionales y adaptativas, los alumnos se
resisten a cambiarlas, pero esta resistencia se explica,
también, atendiendo a otras cuestiones que tienen
que ver con el profesor de ciencias y, de modo más
general, con la enseñanza de las ciencias que propor-
cionamos a nuestros alumnos.
En relación con el profesor de ciencias y el tipo
de conocimiento que pretende que sus alumnos
adquieran, cabría hacer dos consideraciones. La pri-
mera es que el conocimiento que se proporciona en
la enseñanza de las ciencias es, en términos genera-
les, correcto desde la perspectiva científica; sin em-
bargo, con mucha más frecuencia de la que sería
deseable, se enseña como un conocimiento sin sen-
tido. A menudo el conocimiento conceptual que se
enseña en los contextos académicos no se usa, ni en
el contexto académico ni en el contexto cotidiano
del alumno; otras veces sólo se emplea en clase y/o
en los exámenes
2
. Podría decirse que el sentido de
este conocimiento es conseguir una calificación. Es-
tas condiciones presentes en el proceso de adquisi-
ción del conocimiento científico no contribuyen a
potenciar la motivación de los estudiantes por apren-
2
Aunque suele creerse que en la enseñanza de las ciencias
los alumnos aplican su conocimiento conceptual en los pro-
cedimientos mucho más de lo que sucede en otras disciplinas,
en realidad, como se indicará más adelante, esto no es
exactamente así.
274 Educación Química 15[3]

der ciencias (Rodríguez Moneo y Rodríguez, 2000)
y dista mucho de la situación de construcción de
conocimiento intuitivo que se describía más arriba.
La comparación de la adquisición de conocimientos
que se produce en ambos contextos da lugar a lo que
hemos llamado ‘‘la paradoja del conocimiento situa-
do’’ y queda reflejada en la figura 3.
La segunda consideración referida al profesor
tiene que ver con los objetivos educativos presentes
en la enseñanza. Con frecuencia ocurre que el cam-
bio conceptual no se contempla entre los objetivos
educativos y, en consecuencia, no se siguen las indi-
caciones didácticas que pudieran propiciarlo.
Desde los trabajos clásicos de Ausubel, et al.
(1978) se ha puesto de manifiesto la importancia del
conocimiento previo en el aprendizaje posterior,
dado que siempre aprendemos sobre la base de lo
que ya sabemos. Se señala que los profesores han de
detectar el conocimiento previo de los alumnos y
actuar en consecuencia.
Para conocer las preconcepciones se dispone de
una gran cantidad de métodos de evaluación (véase,
p. ej. Rodríguez Moneo, 1999), de modo que la
actuación didáctica posterior debería estar deter-
minada por las peculiaridades del conocimiento pre-
vio evaluado (véase Aparicio y Rodríguez Moneo,
2003). Si éste es adecuado pero incompleto, no
distorsionará el aprendizaje posterior, en cuyo caso pue-
de comenzar a enseñarse el contenido, siguiendo la
primitiva propuesta instruccional ausubeliana (Apa-
ricio y Rodríguez Moneo, 2003).
Sin embargo, en ocasiones, el conocimiento pre-
vio de los estudiantes se considera claramente erró-
neo, de forma que, si se vincula con el contenido a
enseñar, contribuirá a generar un aprendizaje defi-
ciente. En este caso, no puede iniciarse el proceso de
enseñanza basado en la metodología del aprendizaje
significativo, sino que debe producirse un cambio
conceptual previo en las preconcepciones de los
estudiantes (Aparicio y Rodríguez Moneo, 2003)
para posteriormente pasar a enseñar el contenido.
En definitiva, si los profesores de ciencias toman
en consideración el nivel de conocimiento previo de
los alumnos y si, además, entienden que el sentido
del conocimiento académico está en el uso que de él
se haga en la realidad académica y cotidiana, contri-
buirán a: 1) que se produzca una mayor permeabili-
dad entre los contextos cotidianos y académicos,
minimizando la posibilidad de un aprendizaje com-
partimentalizado; 2) que se dote de una mayor fun-
cionalidad al conocimiento conceptual, y 3) que se
favorezca un aprendizaje de las ciencias con más
sentido.
Propuestas didácticas para producir el cambio
conceptual
Los modelos del cambio conceptual generados a
partir de los años 80 han sido muy numerosos.
Detallar las características de cada uno de ellos ex-
cede los límites de este trabajo; no obstante, sí resulta
interesante indicar las categorías que hemos pro-
puesto en otro lugar para organizarlos.
3
Por un lado,
los modelos fríos explican el cambio en las estructu-
ras conceptuales de las personas atendiendo a cues-
tiones puramente cognitivas y racionales; por otro,
los modelos calientes describen el cambio en dichas
estructuras de conocimiento tomando en considera-
ción tanto los elementos cognitivos, como los afecti-
vos y motivacionales. La denominación de frío o
caliente se debe a que es lo emocional y lo motiva-
cional lo que proporciona temperatura al cambio.
Finalmente, los modelos situados no sólo tienen en
cuenta los cambios en las estructuras de conocimien-
to declarativo, sino que ponen un especial énfasis en
el uso del conocimiento, esto es, en los aspectos más
procedimentales. De ahí que tiendan a destacar el
papel que desempaña el contexto en la adquisición
y en el uso del conocimiento. Desde los diferentes
modelos se han analizado los mecanismos del cam-
bio que explican qué es lo que desencadena y cómo
se produce el cambio conceptual. El análisis de estos
mecanismos es de indudable valor didáctico para la
enseñanza de las ciencias.
El mecanismo más mencionado y empleado
para generar el cambio conceptual es el conflicto. Este
DE ANIVERSARIO
CONTEXTO
TIPO DE
CONOCIMIENTO
ADECUACIÓN
SENTIDO DEL
CONOCIMIENTO
COTIDIANO
Concepciones
intuitivas
Incorrecto
científicamente
Útil y aplicable al contexto
cotidiano
ACADÉMICO
Concepciones
científicas
Correcto
científicamente
Poco o nada aplicable al
contexto cotidiano
Figura 3. Características y sentido del conocimiento intuitivo y científico
adquirido en distintos contextos.
3
Una descripción pormenorizada de los distintos modelos de
cambio conceptual puede encontrarse en Rodríguez Moneo
(1999).
Julio de 2004 275

mecanismo descansa sobre la idea fundamental de
que hay que debilitar la concepción alternativa del
estudiante que, como se ha visto, es resistente a ser
modificada debido a su funcionalidad y al hecho de
haberse empleado repetidamente (véase figura 4).
Con este fin, se recomienda presentar datos anómalos
o realidades (realidad 2) que la concepción alterna-
tiva no puede explicar. Por ejemplo, si los estudiantes
piensan que la flotación se explica en función del
peso del objeto, se pueden presentar datos anómalos
tales como que dos objetos de igual peso, uno flote y
otro se hunda; o dos objetos que pesando uno tres
veces más que el otro, los dos floten.
No obstante, si sólo se presentan datos anómalos
y no se ofrece como alternativa ninguna teoría cien-
tífica, es probable que los alumnos no cambien sus
nociones porque preferirán tener una concepción,
incluso con ciertas anomalías, a no tener explicación
(Chinn y Brewer, 1993). En ocasiones se ha indicado
que el conflicto no produce el deseado cambio con-
ceptual, dado que la mera presencia de datos anó-
malos no lo genera (p. ej., Caravita y Halldén, 1994;
Dreyfus, et al., 1990). También se ha señalado cómo
suministrar datos anómalos puede derivar hacia nue-
vas explicaciones incorrectas en los estudiantes.
Desde el modelo inicial del cambio conceptual
(Posner, et al., 1982) se puso de manifiesto que para
generar el cambio era necesario, además de la pre-
sencia de datos anómalos, que se cumplieran otros
requisitos consistentes en proporcionar una nueva
concepción científica que resulte inteligible, fructífe-
ra y plausible, aspectos que se explicarán a continua-
ción y quedan reflejados en la figura 4.
Junto a los datos anómalos, los profesores de
ciencias deben proporcionar a los alumnos una con-
cepción científica que resulte inteligible o compren-
sible, esto es, encajable en sus propias estructuras de
conocimiento. Para ello, el alumno ha de resolver
una serie de conflictos en el mundo de las ideas y el
profesor debe colaborar para que se planteen y re-
suelvan favorablemente. Además, como se observa
en la figura 4, la nueva concepción científica debe ser
plausible, o lo que es lo mimo, deberá ser coherente
con otras creencias que posea el estudiante de ma-
nera que pueda explicar la realidad que explicaba
la concepción alternativa (R1) y la que no expli-
caba (R2 --dato anómalo). Finalmente, la nueva con-
cepción ha de ser fructífera en la medida en que se
aplique a nuevas realidades (R3
…) y aborde nuevas
líneas de pensamiento. Así las cosas, es más probable
que los estudiantes modifiquen sus concepciones
alternativas. En un experimento realizado hace
algunos años (Rodríguez Moneo, 1998) pudimos
constatar cómo la mera presencia de datos anómalos
no generaba cambio conceptual, pero cuando éstos
iban acompañados de una nueva concepción que
resultaba comprensible, entonces sí se producía el
cambio.
La presentación de las concepciones científicas
en términos inteligibles resulta esencial para que
haya cambio conceptual. Paradójicamente, sin em-
bargo, puede llegar a constituir uno de los problemas
capitales en la enseñanza de las ciencias, debido a
que, como se explicará más adelante, cuando los
profesores se centran en la enseñanza de procedi-
mientos, bien sean de solución de problemas o de
uso del conocimiento en general, pueden llegar a
descuidar el desarrollo en los estudiantes de estruc-
turas de conocimiento conceptual bien organizadas
y dotadas de poder explicativo.
Para facilitar la comprensión de las nuevas con-
cepciones científicas puede acudirse a otro mecanis-
mo de cambio conceptual: la analogía. Básicamente,
el mecanismo analógico consiste en recurrir a un
contenido familiar, llamado ‘‘análogo’’ o ‘‘fuente’’,
para explicar un contenido nuevo o desconocido,
llamado ‘‘diana’’. Desde el contenido familiar se
establecen una serie de proyecciones que facilitan la
comprensión del contenido nuevo o diana. Como
señalan Tobin y Tippins (1996), la analogía responde
perfectamente a los planteamientos constructivistas
porque pone de manifiesto que los individuos apren-
den sobre la base de lo que ya saben.
DE ANIVERSARIO
Conflicto 2
Mundo de
las ideas
Concepción
científica (C2)
Concepción
alternativa (C1)
Realidad 2
Realidad 1
Conflicto 1
Realidad 3
Mundo real
Figura 4. Conflictos producidos en el proceso de cambio conceptual (tomado de
Hashweh, 1986).
276 Educación Química 15[3]

Las analogías que se emplean en la enseñanza
de las ciencias son muy variadas (Aparicio y Rodrí-
guez Moneo, 2003; Rodríguez Moneo, 1999). Pueden
referirse a aspectos estructurales y/o funcionales de los
elementos que se comparan, pueden ser más abstrac-
tas o más concretas, pueden ser verbales, pictóricas
o una combinación de ambas. Sin embargo, la dis-
tinción más relevante para los profesores hace alu-
sión al nivel de enriquecimiento que permite distin-
guir entre tres tipos de analogías (Thiele y Treaguts,
1994). En ‘‘la analogía simple’’ se establece tan sólo
la comparación entre un análogo y un diana (p. ej.,
la luna refleja la luz del sol como un espejo refleja la
luz de una linterna). En ‘‘la analogía extendida’’ se
utilizan varios análogos o fuentes para comprender
un contenido nuevo o diana (p. ej., diversos espejos,
vidrios, minerales pulidos que reflejen la luz). Final-
mente, en ‘‘la analogía enriquecida’’ se establece una
proyección entre el análogo y el diana y, además, se
proporciona información adicional sobre lo que és-
tos comparten y no comparten (p. ej., explicaciones
adicionales del tipo ‘‘la luna no tiene espejos en la
superficie’’, ‘‘el sol no proporciona un único haz de
luz’’, etcétera). Se recomienda a los profesores utili-
zar este último tipo de analogías, porque ayudan a
fijar los límites de la comparación y ésta no se
generaliza sobre los elementos que el análogo y el
diana no comparten. En otras palabras, la analogía
enriquecida reduce la posibilidad de generar ideas
erróneas que podría derivarse de la utilización inco-
rrecta de este mecanismo.
La analogía puede emplearse como mecanismo
de cambio conceptual en combinación con el con-
flicto. En este caso, su función se centra en la inteli-
gibilidad de la concepción científica, resolviendo los
conflictos que se producen en el mundo de las ideas
(véase figura 4). También, la analogía puede utilizar-
se en solitario para producir cambio conceptual y
ello es recomendable cuando el conocimiento pre-
vio de los alumnos no es muy extenso, coherente e
integrado, sino que, más bien, se trata de un conoci-
miento más fragmentado y no muy consolidado. En
estos casos emplear el conflicto puede generar más
confusión que claridad y se recomienda utilizar la
analogía (Srike y Posner, 1992).
Otro mecanismo, que ha recibido una gran
aceptación en los últimos años, es el de la aplicación
multicontextual, cuya propuesta procede de los mode-
los situados. La aplicación multicontextual consiste
en emplear el conocimiento en distintos contextos,
de forma que se aprende a identificar cuáles son las
concepciones adecuadas para aplicar en los contex-
tos pertinentes. El cambio conceptual, en realidad,
se concibe como la delimitación o extensión de las
concepciones a distintos contextos. La aplicación
multicontextual permitirá detectar en qué contextos
las concepciones alternativas no son pertinentes (R2)
y en qué contextos (R1, R2, R3,
…) las concepciones
científicas son adecuadas (véase figura 4). En este
sentido, la aplicación multicontextual es útil para
generar el cambio conceptual en combinación con
otros mecanismos, pero, como ocurriera con la ana-
logía y el conflicto, también puede aplicarse en
solitario. Así, por ejemplo, se ha puesto de manifiesto
(Roth, et al., 1993) que la aplicación del conocimien-
to a contextos reales es muy favorable para el apren-
dizaje de las ciencias.
Los enfoques situados y el mecanismo de apli-
cación multicontextual merecen, en nuestra opinión,
una cierta reflexión aparte. Por un lado, es necesario
aclarar que, efectivamente, tal y como se propone
desde estos modelos, la adquisición y el uso del
conocimiento está determinado en gran parte por el
contexto. Como ya se ha hecho notar, en los contex-
tos cotidianos se adquiere un conocimiento más
intuitivo, mientras que en los académicos se adquie-
re un conocimiento más científico. La cuestión es
que el conocimiento intuitivo que se genera y se usa
en los contextos cotidianos tiende a ser incorrecto.
Derivado de lo anterior, debe reconocerse que,
aunque un sujeto sea experto, se desenvuelve en un
entorno cotidiano guiado por la percepción y, a
menudo, en estos contextos emplea concepciones
implícitas erróneas científicamente para desarrollar
sus acciones. Por ejemplo, un experto astrónomo al
colocar en la playa una toalla para tomar el sol, la
sitúa basándose en la idea implícita de que es el Sol
el que se mueve, aunque sepa que, en realidad, la
que gira es la Tierra (Aparicio y Rodríguez Moneo,
2000).
En un trabajo reciente (Rodríguez Moneo, 1998;
Carretero y Rodríguez Moneo, 2004) presentamos a
licenciados en física y química, que cursaban un
Postgrado de Formación Inicial del Profesorado en
física y química, dos problemas iguales que consis-
tían en predecir la flotación de los cuerpos. Uno de
los problemas se ubicaba en un contexto cotidiano
y el otro en un contexto académico. Hubo deferen-
cias significativas en el uso del conocimiento que
estos expertos hicieron en los distintos contextos.
Como puede apreciarse en la figura 5, en el contexto
académico, el 88.5% de los expertos aplicaron las
DE ANIVERSARIO
Julio de 2004 277

concepciones científicas para resolver el problema
de flotación; sin embargo, en el contexto cotidiano,
casi la mitad de los sujetos expertos (42.3%) aplica-
ron la concepción alternativa basada en el peso del
objeto para resolver el problema de la flotación; el
53.8% empleó la noción de la densidad del objeto y
sólo un 3.8% utilizó una concepción científica. Desde
la cognición situada podría argumentarse que el
sesgo perceptivo del entorno cotidiano hizo que
los expertos resolvieran el problema empleando
una concepción errónea basada del peso del objeto
para ajustarse a las limitaciones impuestas por ese
particular contexto.
De todos modos, el uso de concepciones alter-
nativas que, en ocasiones, hacen los expertos en los
contextos cotidianos, no debe hacer que los profeso-
res sean permisivos con las concepciones intuitivas
en los contextos académicos. Por el contrario, debe
llevarles a realizar un considerable esfuerzo para
mostrar la utilidad de las concepciones científicas en
los contextos cotidianos. Exagerando un poco las
cosas, no podría admitirse que un alumno, después
de la enseñanza del sistema planetario, siga pensan-
do que es el Sol el que se mueve y no la Tierra.
Otros mecanismos como la metacognición y la
elaboración, que pueden ser promovidos por los pro-
fesores de ciencias, también son determinantes en el
proceso de cambio conceptual. La metacognición se
refiere al conocimiento de los propios procesos de
conocimiento. La conciencia por parte de los alum-
nos de sus preconcepciones, de la presencia de datos
anómalos, de las características de las nuevas teorías
científicas, etcétera, favorece el cambio conceptual
(Gunstone, 1994; Hewson, 1996). Por último, la ela-
boración, producto de contemplar los problemas
desde varias perspectivas, se ha mencionado fre-
cuentemente como uno de los factores más impor-
tantes en la adquisición del conocimiento y está
también presente en el proceso de cambio.
Conocer los distintos mecanismos de cambio
conceptual ha permitido formular modelos didácti-
cos concretos en la enseñanza de las ciencias para
favorecer el aprendizaje (véase Rodríguez Moneo,
1999). Sin embargo, desde los estudios sobre la
enseñanza de las ciencias, con frecuencia se pone de
manifiesto que los alumnos no aprenden las concep-
ciones científicas que se les enseña. Por ejemplo,
Pozo y Gómez Crespo (2000) han detectado cómo
los estudiantes universitarios de la licenciatura de
química siguen teniendo una concepción alternativa
según la cual la materia es continua. Éste y otros
muchos datos de la misma naturaleza nos obligan a
seguir profundizando en los motivos que explican
por qué los alumnos no aprenden las concepciones
científicas.
La necesidad de una enseñanza conceptual
de las ciencias
A lo largo de este artículo se han analizado algunos
elementos que explican la relativa falta de eficacia
de la enseñanza, en general, y de la enseñanza de las
ciencias, en particular. En primer lugar, no se tiene
el objetivo educativo de generar el cambio concep-
tual en los estudiantes. En segundo lugar, no se
considera el conocimiento previo de los alumnos
para favorecer un adecuado aprendizaje. En tercer
lugar, no se llevan a cabo procedimientos didácticos
centrados en los mecanismos de cambio conceptual
para debilitar las nociones intuitivas, generar una
mayor comprensión de las concepciones científicas,
y aprender a aplicar el conocimiento científico en
distintos contextos. En cuarto lugar, no se enseña a
aplicar el conocimiento científico en la realidad co-
tidiana de los alumnos; el sentido del conocimiento
científico que se adquiere en clase está en los exáme-
nes. Todo ello, contribuye a un desinterés por apren-
der ciencia que, aunque no se dé en todos los casos,
se produce con una cierta frecuencia.
Hay, por último, dos problemas presentes en la
enseñanza de las ciencias que no han sido analizados
a lo largo del artículo y, sin embargo, son de gran
importancia, dado que afectan a la dificultad de
los estudiantes para comprender las concepciones y
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CATEGORÍAS
PROCENTAJES
Contexto Cotidano
Contexto Académico
CATEGORÍAS
1. No explicación
2. Superficie, forma
3. Material, oquedad
4. Peso
5. Densidad
6. Comparación
de pesos (esp.)
7. Comparación
de densidades
Figura 5. Distintas concepciones empleadas por expertos en física y química al
resolver un problema de flotación en el contexto cotidiano y en el contexto
académico.
278 Educación Química 15[3]

los procedimientos científicos. El primero de ellos se
refiere a que no se enseña una ciencia conceptual,
sino, más bien, una ciencia matematizada. En la
enseñanza raramente se explican las teorías y prin-
cipios científicos conceptualmente, sin necesidad de
acudir a formulaciones matemáticas. No se enseñan
unas ciencias conceptuales que, posteriormente,
pueden ilustrarse matemáticamente, sino que el pro-
ceso es inverso, las explicaciones conceptuales a me-
nudo se consideran como una mera ilustración ver-
bal de demostraciones y procedimientos de solución
de problemas formalizados matemáticamente.
El segundo problema al que nos referíamos tiene
que ver con el aprendizaje de procedimientos. Como
se ha reiterado a lo largo de este artículo, el conoci-
miento declarativo debe ponerse al servicio del co-
nocimiento procedimental. Cuando se analiza este
punto en otras disciplinas o áreas curriculares, por
ejemplo la historia o la literatura, se observa que con
frecuencia se enseñan conceptos, hechos o princi-
pios que no se aplican ni en los contextos académicos
ni tampoco en los contextos cotidianos. Los profeso-
res de ciencias, sin embargo, saben que las asignatu-
ras que imparten tienen un alto componente proce-
dimental y creen librarse de esta crítica.
Es cierto que las asignaturas de ciencias tienen
un carácter altamente procedimental, pero, dado que
no se enseñan unas ciencias conceptuales ni tampoco
se produce el cambio conceptual, sucede que los
alumnos, a menudo, aprenden procedimientos sin
sentido. Se ha demostrado cómo los profesores en-
señan y los alumnos aprenden procedimientos como
una sucesión lineal de pasos carente de estructura.
Ésta es la razón por la que no se produce transfe-
rencia del conocimiento procedimental y proba-
blemente sea uno de los factores más importantes
que determinan que los procedimientos apren-
didos en la escuela sean tan poco usados en la vida.
Los alumnos adquieren distintas destrezas para
poder hacer desarrollos matemáticos sin saber, en
realidad, qué están haciendo. Por este motivo, en
ciencias suele suceder que los alumnos cambian
unidades de medida, obtienen resultados imposibles
sin ser conscientes del error, o no saben interpretar
un resultado.
El aprendizaje de procedimientos exige un co-
nocimiento conceptual, porque, de lo contrario, el
conocimiento procedimental que se adquiere es de-
ficiente y se restringe a la aplicación superficial y sin
sentido. Para conferir una estructura adecuada a los
procedimientos es necesario que dichos procedi-
mientos se deriven de una base conceptual adecua-
da. Por esta razón, el aprendizaje procedimental
exige un cambio conceptual (Aparicio y Rodríguez
Moneo, 2000). Desafortunadamente, la profundi-
zación en los mecanismos de aprendizaje procedi-
mental que justificara plenamente nuestro aserto
excedería los límites de este artículo. Por ahora,
baste con decir que es necesario enseñar unas cien-
cias conceptuales para promover el cambio concep-
tual con el fin de que los alumnos adquieran expli-
caciones científicas que les permitan interpretar
mejor el mundo, pero también con objeto de que se
produzca en ellos un adecuado aprendizaje de pro-
cedimientos científicos. ?
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