Chapter 3. LINPACK 1000: A Case Study
5.3 Array to Memory Placement
La mayor parte de los estudios de las ideas previas y el cambio conceptual se han desarrollado en relación con las ciencias experimentales. En las últi- mas décadas, investigadores cognitivos y educativos se han dedicado a ha- cer un inventario bastante exhaustivo de las ideas previas que poseemos ni- ños, adolescentes y adultos sobre la mayoría de los fenómenos del mundo físico. Por dar sólo algunos ejemplos, se han estudiado las ideas sobre el movimiento (Whitelock, 1991), sobre el peso y la caída libre de los cuerpos (Varda y otros, 1994), sobre la aceleración (Reif y Allen, 1992), sobre el calor y la temperatura (Tiberghien, 1989) y sobre la densidad (Smith, Carey y Wiser, 1985; Carretero, 1984; Baillo, 1992).
En relación con el último fenómeno, Baillo y Carretero (1996) sostienen que los aspectos metodológicos del aprendizaje de concepciones científicas han sido descuidados tanto por los que se han basado en la teoría de Piaget como por los investigadores de las concepciones alternativas, cuando, para que éstas sean superadas, es preciso no sólo asimilar redes conceptuales, sino también los métodos de comprobación de hipótesis y, en general, de validación de las teorías científicas. Estudiaron, entonces, entre otros as- pectos, en qué medida puede influir en el cambio conceptual la capacidad de razonamiento hipotético-deductivo y cuáles son los efectos de las con- tradicciones en el cambio conceptual cuando se produce una discrepancia empírica entre la teoría y los datos observados, utilizando una tarea sobre la comprensión de la flotación de los cuerpos y la densidad; la aplicaron a ni- ños, a adolescentes y a adultos expertos y novatos.
Como material, emplearon 38 bolas de distintos pesos, tamaños y mate- riales; dos recipientes de agua, uno de ellos sensiblemente mayor que el otro, y una colección de tarjetas, cada una de las cuales mostraba una de las siguientes frases, utilizadas en el paso de la comprobación de hipótesis: «Las bolas flotan porque pesan poco», «Las bolas flotan porque son peque-
ñas», «Las bolas flotan porque hay mucha agua», «Las bolas flotan porque tienen manchas amarillas» y «Las bolas flotan porque son de plástico».
El procedimiento constó de cinco fases: 1) Análisis de las ideas previas.
2) Presentación de una tarea de comprobación de hipótesis para exami- nar las estrategias de razonamiento.
3) Reexamen de las ideas de los sujetos.
4) Presentación de contraevidencia directa y explícita según las teorías sostenidas por cada sujeto.
5) Reexamen de las teorías para ver si se ha producido algún cambio conceptual por efecto de los razonamientos y las contradicciones an- teriores.
En cuanto a las teorías previas, como resultado se obtuvo que el peso era considerado el factor esencial; en cambio, la intervención de la relación peso- volumen fue escasísima, al menos hasta bien entrada la edad adulta. Estos re- sultados coinciden con los obtenidos por otros autores mencionados.
En cuanto a las estrategias, las manipulaciones empíricas efectuadas por los sujetos para comprobar las hipótesis presentadas en las tarjetas fueron clasificadas de la siguiente manera:
a) Estrategias de verificación (apelar a los casos que confirman la hi- pótesis para mantener, por ello, que la frase es cierta; por ejemplo, afirmar que la hipótesis «Las bolas flotan porque pesan poco» es cierta basándose en la evidencia de bolas que pesan poco y flotan, y/o en bolas que pesan mucho y no flotan).
b) Estrategias de falsación (se basan en la existencia de contraejem- plos y llevan a concluir que la hipótesis es falsa; por ejemplo, «Las bolas flotan porque son pequeñas» es falso si se comprueba empíri- camente que hay bolas pequeñas que no flotan). Como todas las hi- pótesis presentadas eran falsas, la falsación era la estrategia adecua- da. Como resultado, se obtuvo que la falsación era la estrategia más utilizada para la comprobación de hipótesis, salvo en el primer gru- po de edad, donde no se apreció una diferencia significativa respec- to de la verificación; además, que la tendencia falsadora aumenta con la edad y se estabiliza en la adolescencia, punto a partir del cual ya no aumenta significativamente, salvo por el nivel de instrucción específica.
Respecto de la comprobación de hipótesis, los resultados indicaron que esa capacidad aparece en los niños, aunque se ve entorpecida por sus creen- cias previas: si el contenido de la hipótesis recoge fielmente la teoría que sostienen (la explicación de la flotación basada en el peso), el uso de estra-
tegias correctas de comprobación es escaso y hay una tendencia importante a la verificación. Los niños de 10 años utilizan estrategias falsadoras para comprobar las hipótesis, lo que muestra que el desarrollo de esta habilidad es anterior a la adolescencia, como indicaron hace tiempo Karmiloff-Smith e Inhelder (1974). Nuestros resultados discrepan, por tanto, de los autores que defienden que hasta la adolescencia no aparece la capacidad de com- probar hipótesis. Además, se vio que esa capacidad aumenta con la edad y se mantiene estable a partir de los 15 años, siempre que se mantengan las mismas ideas previas; la influencia de éstas es similar hasta la edad adulta. Por otra parte, la capacidad de comprobar hipótesis aumenta significativa- mente con la idoneidad de las ideas previas (no hay diferencias en la utili- zación de estrategias entre novatos y adultos con iguales niveles de teoría inicial) y está mediatizada por el conocimiento que posee el sujeto sobre el dominio en el que razona.
Respecto de la influencia de la comprobación de hipótesis y las contra- dicciones en el cambio conceptual, los adolescentes y los adultos parecie- ron más sensibles a ellas que los niños. Sin embargo, en general, no fueron mayoría los sujetos que cambiaron: nunca más de la mitad. Por tanto, se confirma la conclusión de numerosos investigadores que afirman que el cambio conceptual es un proceso lento y costoso. Ahora bien, en nuestra experiencia se trató de un cambio no inducido que se podía producir en una sesión experimental que apenas duraba una hora: un trabajo continuado, de tipo didáctico, podría conseguir efectos mucho más positivos.
Las contradicciones explícitas parecieron jugar un cierto papel como motor del cambio de teorías. Esta influencia no se manifestó ni especial- mente fuerte ni sujeta a cambios evolutivos. En otras palabras, una vez que el sujeto es capaz de diferenciar su teoría de los hechos que la contradicen y de reconocer su discrepancia, el conflicto puede resolverse, o bien con un cambio de teoría más o menos fuerte, o bien mediante alguna otra estrate- gia («ajustar» la evidencia o desatenderla) que deja la teoría inalterada.
La cuestión de si las evidencias producen cambio y la de la interacción entre hipótesis y evidencia han sido dos de los principales focos de interés de los estudios de cambio conceptual en las ciencias experimentales. Dunbar (1994), por ejemplo, ha estudiado el razonamiento de los científicos en cuatro laboratorios biológicos. Ha encontrado que el cambio conceptual se produce cuando se obtienen datos inconsistentes con una hipótesis y que las reuniones de investigación son especialmente importantes cuando los miembros del laboratorio cuestionan una hipótesis y la interpretación del que la propone.
En cuanto a la investigación referida a sujetos sin conocimiento especí- fico en una de las ramas de las ciencias experimentales, ha llevado a plan- tear si el cambio conceptual se produce como respuesta a evidencias con- trarias a la hipótesis que sostienen. Kuhn (1989), por ejemplo, argumenta que la relación central que caracteriza el pensamiento científico es la dife-
renciación entre teoría y evidencia y la evaluación correcta de las eviden- cias en relación con la teoría; sus resultados indican que los niños tienen una dificultad considerable en separar teoría y evidencia, lo que dificulta el cambio conceptual. Otros autores, en cambio, han obtenido que los niños de seis a siete años, dado un contexto apropiado, son capaces de mostrar una relación adecuada entre las hipótesis y las evidencias y, por tanto, de alcanzar un cambio. Brewer y Samarapungavan (1991) consideran que los niños, cuando construyen sus modelos, utilizan procesos semejantes a los de los científicos, y que las diferencias entre ambos grupos se deben a que los científicos tienen mayor conocimiento institucionalizado. Para Chinn y Brewer (1993), por su parte, el cambio de teoría está influido por factores como el tipo de datos anómalos y las características de la teoría alternativa, mientras que la resistencia al cambio es el resultado de factores tales como las creencias «atrincheradas» en la mente del sujeto y la falta de conoci- miento básico sobre la materia en cuestión (Chinn y Brewer, 1993). A pesar de que algunos de los trabajos indican un cierto éxito en la modificación de algunas de las ideas, parece que pasado cierto tiempo muchas de ellas rea- parecen. Esta resistencia es, quizás, uno de los resultados más claros de la investigación realizada.
Los trabajos efectuados en el campo de las ciencias experimentales han permitido saber que, a pesar de que varían en función del dominio, del tipo de contenido, de la edad y del nivel de pericia del sujeto y de la influencia social y cultural, las concepciones alternativas presentan los aspectos co- munes (Driver, 1989; Pozo y cols., 1991) ya mencionados: son construccio- nes personales, más o menos espontáneas, con un claro componente per- ceptivo y concreto, incorrectas desde el punto de vista científico, funcionales para el sujeto, implícitas y resistentes al cambio.
Los criterios para estudiar el cambio conceptual de estas concepciones han sido muy diferentes. Esto constituye un problema, ya que no hay aún un acuerdo respecto a si debe considerarse como cambio conceptual sólo un cambio de la estructura de conocimiento o también, por ejemplo, un cambio «débil» o local. Por otra parte, la mayoría de los estudios realizados en relación con un mismo dominio son muy específicos (Pozo y cols., 1991), cuando sería necesario producir más trabajos integrados, que esta- blecieran conexiones, diferencias y semejanzas entre la comprensión de di- versos conceptos.