Texto de apropiación científica y tecnológica_____________________________
Módulo 1. ¿Cómo desarrollamos la capacidad de pensar científicamente?
La ciencia es más que un cuerpo de conocimiento. Es una forma de pensar; una forma de interrogar escépticamente al universo con una fina comprensión de la falibilidad humana. —Carl Sagan en una entrevista con Charlie Rose, 1996
La ciencia es un logro humano notable. Nos ha permitido enviar personas al espacio exterior, explorar las profundidades del océano y sondear las complejidades de nuestros propios pensamientos. Hemos podido lograr estas hazañas no solo porque hemos aprendido grandes cantidades de información de contenido científico, sino también porque hemos desarrollado la capacidad de pensar científicamente. Como escribió el ex editor en jefe de Science, Bruce Alberts: “Debemos enseñar a nuestros estudiantes de ciencias a hacer algo en la clase de ciencias, no a memorizar hechos[1]”. Esta cita pone un fuerte énfasis en enseñar la capacidad para el pensamiento científico, quizás incluso más allá de su conocimiento del contenido científico. Pero, ¿qué es el pensamiento científico? ¿Y cómo se vuelven capaces los jóvenes al involucrarse en tal pensamiento? Estas son las dos preguntas que consideramos aquí. Demostrar que desde niños somos capaces de pensar científicamente, no significa que vamos a empezar a pedirles que investiguen sobre virus, agujeros negros o neuronas a los niños. Pero saber cómo se desarrolla el pensamiento científico y cómo se conecta con otras capacidades de razonamiento emergentes puede ayudarnos a mejorar la educación científica de todos los niveles de la educación, el compromiso público con la ciencia y quizás incluso la práctica de la ciencia misma. Para ilustrar, considere los numerosos debates públicos sobre cuestiones científicas: la enseñanza de la evolución[2], la administración de vacunas[3], la existencia del cambio climático[4] y si las máscaras son una protección eficaz contra la COVID-19[5].
Aunque todos estos temas tienen un contenido científico particular, nuestras discusiones diarias sobre ellos se beneficiarían de un mayor conocimiento sobre cómo se practica la ciencia y mejores habilidades de pensamiento científico[6]. Sin embargo, los adultos poseen fuertes malentendidos sobre una variedad de conceptos científicos[7] y, a menudo, no aplican ciertos principios del pensamiento científico en la resolución de problemas. Descubrir si los niños pueden razonar científicamente científicamente, nos puede dar una idea de cómo podemos convertirnos en una sociedad más alfabetizada científicamente. Nuestro objetivo principal, entonces, es explorar la naturaleza del pensamiento científico desde niños a jóvenes universitarios. Examinamos el desarrollo de varios tipos de habilidades de pensamiento científico, centrándonos particularmente en sus orígenes en las habilidades de razonamiento causal, y cómo estas habilidades tempranas se combinan con otros logros del desarrollo en un marco sistemático para el pensamiento científico. Antes de iniciar a discutir las ideas, queremos explicar brevemente qué entendemos por pensamiento científico y por qué el razonamiento causal es un buen lugar para comenzar nuestra investigación de esta habilidad.
1.1 ¿Qué es el pensamiento científico?
Conceptualizamos el pensamiento científico como el conjunto de habilidades de disertación que permite a las personas generar hipótesis, resolver problemas y explicar aspectos del mundo. Estas habilidades coinciden con lo que hacen los científicos en su trabajo, ya que identifican problemas o hacen preguntas sobre el mundo. Hacer ciencia implica construir métodos para investigar preguntas y generar evidencia. Implica encontrar respuestas, a menudo haciendo conjeturas informadas sobre posibles causas, razones o mecanismos, así como sacar conclusiones mediante procesos lógicos e inferenciales para evaluar esa evidencia. Hacer ciencia también implica comunicar resultados y analizar investigaciones relacionadas y realizadas por otros[8]. Queremos señalar desde el principio que nuestro enfoque en el proceso de hacer ciencia, se centra en las capacidades de dominio general que las personas usan para participar en las tareas descritas anteriormente, de otras definiciones de ciencia[9]. Otras definiciones tienden a enfatizar el proceso del pensamiento científico, como lo hacemos nosotros, pero también la idea de que la ciencia trata sobre ciertos temas.
No estamos de acuerdo con este último énfasis, principalmente porque creemos que es demasiado difícil trazar una línea clara entre qué contenido es científico y qué contenido no lo es. Históricamente, el término "ciencia" se ha utilizado para referirse a problemas en los mundos físico y natural, pero se utilizan procesos de razonamiento similares en muchos otros dominios. Por ejemplo, las ciencias sociales enfatizan el estudio sistemático de temas más allá de los que generalmente se consideran temas científicos estándar. Las ciencias políticas, la lingüística y la historia se centran en causas y razones, al igual que campos como la química o la biología. Puede haber concepciones populares de que ciertos temas son más científicos que otros[10], pero incluso los no científicos ven que estos temas existen en un continuo y no están definidos por un límite categórico claro. Así que aquí está nuestra definición: el pensamiento científico implica comprender cómo enmarcar un problema, cómo juzgar la objetividad de una prueba, cómo examinar la integridad de los datos, cómo integrar el conocimiento pasado con las observaciones presentes y cómo evaluar la validez del proceso utilizado para llegar a una conclusión.
Es importante destacar que estas habilidades son herramientas necesarias para razonar y procesar información en entornos cotidianos, no solo en los de laboratorio. Y se aplican en muchos dominios, no solo los que las universidades designan como ciencias. Pero, ¿poseen los niños pequeños alguna de estas habilidades? La respuesta a esta pregunta depende de lo que se cuente como evidencia.
1.2 Pensamiento científico en la infancia I: Conocimiento del contenido
Aunque creemos que el conocimiento sobre un contenido científico particular no debe ser parte de la definición del pensamiento científico, estudiar lo que los niños saben sobre el contenido científico (a veces llamado conocimiento específico del dominio) se ha convertido en parte del programa de investigación de la ciencia que examina las habilidades que sí consideramos parte del pensamiento científico. Por ejemplo, se sugiere que un aspecto del pensamiento científico es adquirir conocimiento sobre los mecanismos causales[11]. De manera similar, se definen inicialmente el pensamiento científico como los procesos mentales que se usan cuando se razona sobre el contenido de la ciencia (p. ej., la fuerza en la física[12]), así como más razonamientos generales de dominio sobre ese contenido.
Documentar el conocimiento específico del dominio que poseen los niños hace dos cosas. La primera es obvia: les dice a los investigadores, educadores y padres lo que los niños suelen saber a determinadas edades. Por ejemplo, los niños en edad preescolar tienen una buena base de conocimientos de contenido científico sobre biología[13]. Incluso los bebés parecen saber muchas cosas sobre el dominio de la física, como el hecho de que los objetos físicos son sólidos y no pueden atravesarse entre sí, y el hecho de que generalmente conservan sus formas[14]. Por cierto, existe un debate de larga data en el desarrollo cognitivo sobre si los bebés poseen conocimiento sobre la naturaleza de las propiedades y relaciones de los objetos al nacer o lo aprenden a partir de una exposición temprana al medio ambiente. Se puede argumentar que los bebés nacen con la capacidad de dividir objetos en sus partes con base en ciertas características perceptivas estáticas, y lo que limita el surgimiento de la comprensión de la segmentación de objetos son ciertos desarrollos neurológicos. Por ejemplo, cuando dos objetos diferentes se tocan, los niños de 8 meses miran más tiempo una pantalla en la que los objetos se mueven como si estuvieran pegados que una en la que el primer objeto se mueve independientemente del segundo[15]. Por lo general, los bebés más pequeños no hacen esto, a menos que se les proporcionen tipos particulares de exposición ambiental. Un ejemplo de dicha exposición ambiental es la capacidad de manipular su entorno a través de "guantes pegajosos", que son guantes del tamaño de un bebé hechos con velcro que les permiten experimentar la manipulación de objetos que tienen tiras de velcro[16].
Estos estudios sugieren que los bebés pueden entender la segmentación de objetos todo el tiempo, pero están limitados por sus capacidades perceptivas y motoras[17]. Otros, por el contrario, argumentan que la segmentación de objetos es una habilidad aprendida, basada en regularidades estadísticas en el entorno[18]. Por ejemplo, vemos muchas cabezas conectadas a gafas y muchas cabezas conectadas a cuellos. No es tan sorprendente cuando vemos a alguien quitarse las gafas de la cabeza, pero sería realmente sorprendente si alguien se quitara la cabeza del cuello (sin consecuencias negativas). Aunque cabezas-anteojos y cabezas-cuellos están correlacionados, una correlación es más fuerte que la otra, y esto se puede aprender al observar el entorno.
Este debate no es el tema de este manuscrito. Para nuestro propósito, el punto de traer a colación el desarrollo del conocimiento del contenido científico es ilustrar que una gran parte de este conocimiento está en el lugar temprano en el desarrollo. Francamente, podríamos escribir un manuscrito entero sobre el conocimiento del contenido científico que poseen los niños. Pero lo importante de este conocimiento del contenido es que es independiente de lo que los niños saben al respecto.
Independientemente de cómo los bebés puedan segmentar objetos en el mundo, no saben qué significa la palabra "segmentar", ni poseen la comprensión metacognitiva de que están utilizando capacidades de segmentación de objetos cuando dan respuestas en entornos de laboratorio o actúan sobre objetos en los escenarios cotidianos. Es ese tipo de comprensión de orden superior es lo que consideramos crucial para el pensamiento científico. Documentar el contenido del conocimiento científico de los niños nos permite conocer el desarrollo de primer orden de este conocimiento. La segunda es igualmente importante: establece condiciones límite sobre qué y cómo pueden aprender los niños en un momento determinado, lo que se llama la interacción compleja entre el conocimiento específico del dominio y la investigación científica[19]. Por ejemplo, un conjunto de estudios de intervención ha utilizado libros de cuentos para introducir a los niños pequeños al concepto de adaptación por selección natural[20]. Aunque este tema a menudo no se enseña hasta el final de la escuela primaria o incluso hasta la escuela secundaria, el trabajo previo sobre la comprensión de los niños pequeños del dominio de la biología indica que los niños de 5 años tienen el conocimiento básico necesario para comprender la selección natural[21]. De hecho, los niños en estos estudios pueden aprender con éxito los principios de la selección natural después de escuchar libros de cuentos sobre poblaciones ficticias de animales que se adaptan a entornos cambiantes. Tal vez como era de esperar, los niños mayores en estos estudios (de 7 y 8 años) aprenden y infieren su nuevo conocimiento a nuevas poblaciones de animales un poco mejor que los niños más pequeños, posiblemente porque inician la tarea en posesión de marcos conceptuales mejor desarrollados para comprender las características de los animales y pueden aprovechar ese conocimiento.
Para tomar otro ejemplo, durante los años preescolares, los niños desarrollan la capacidad de apreciar que los demás pueden tener creencias falsas sobre el mundo[22]. Entender que los demás pueden actuar en base a creencias falsas potencialmente permite que los niños entiendan cuándo deberían descartar la información verbal en favor del estado real del mundo. Hay muchos ejemplos de esto, un estudio presenta a niños de 3 y 4 años historias sobre personajes que decían haber aprendido o no cómo hacer algo (por ejemplo, resolver un rompecabezas). Esos personajes luego procedieron a ser capaces o no de hacer lo que decían haber aprendido (es decir, podían o no resolver el rompecabezas). Cuando las afirmaciones del personaje y las acciones demostrativas coincidieron, los niños del estudio no tuvieron problemas para responder una pregunta sobre si el personaje realmente había aprendido a resolver el rompecabezas. Sin embargo, cuando las afirmaciones y las acciones demostrativas del personaje estaban en conflicto, los niños estaban más confundidos acerca de cómo responder esa pregunta, a menos que entendieran que otros pueden tener creencias falsas sobre el mundo. En ese caso, incluso los niños más pequeños de la muestra dijeron correctamente que el personaje que demostró la acción (resolvió el rompecabezas) había aprendido y que el personaje que no pudo demostrar la acción no había aprendido, independientemente de lo que afirmara el personaje[23]. Si los niños entendían que las afirmaciones de otros podían ser falsas, descartaban la afirmación a favor de la acción demostrable; si no lo hacían, tendían a sopesar el reclamo y la demostración por igual. Este es solo uno de una multitud de ejemplos de cómo la comprensión de las creencias de los niños les permite comprender otros aspectos del comportamiento humano[24].
Ahora también hay una gran literatura sobre la medida en que los niños pueden aprender del testimonio, información que otras personas comunican directamente[25]. Una gran pregunta en ese campo es hasta qué punto los niños deben perdonar a los informantes cuando cometen errores. Por lo general, si comete un error, se le considera una fuente menos confiable de conocimiento futuro. Por ejemplo, si le pedimos que etiquete un objeto común y no genera una etiqueta correcta (por ejemplo, llama a un bolígrafo "camisa"), será menos probable que confíe en usted cuando llame a un objeto nuevo un “bloque”. Y si una fuente de conocimiento más confiable llama a ese objeto un “martillo”, podría confiar en la etiqueta de esa última fuente para el objeto[26]. Pero lo interesante de esta situación es que requiere una apreciación de los estados mentales de los demás; cuando el hablante etiqueta un objeto, el hablante cree que el objeto tiene esa etiqueta y está tratando de comunicar esa referencia. De hecho, algunas investigaciones han demostrado el desempeño de los niños en una batería de medidas de teoría de la mente, incluidas medidas de comprensión la falsa creencia de los demás[27], que predicen el grado en que los niños generalizan las etiquetas de informantes previamente precisos sobre los previamente inexactos[28]. Definitivamente hay debate sobre este tema, pero parece haber alguna relación entre la comprensión del estado mental y el aprendizaje social.
Otro debate clásico sobre el desarrollo cognitivo se ilustra con esta discusión: la medida en que el desarrollo implica la adquisición de piezas individuales de conocimiento (o, más técnicamente, dominios o cuerpos de conocimiento) o implica el crecimiento de un conjunto de capacidades cognitivas más generales (como la atención, la memoria y el control cognitivo). En un extremo, todo el conocimiento de los niños en un dominio puede ser independiente del conocimiento en cualquier otro dominio[29]. En el otro lado del continuo, el conocimiento puede ser irrelevante; lo que importa pueden ser solo las estructuras y operaciones representacionales del dominio general que ejemplifican ese conocimiento. Aquí, vamos a tomar una posición al frente, que ilustramos con un breve ejemplo: si la luz de mi oficina no se enciende cuando presiono el interruptor, puedo intuir razonablemente que la bombilla está fundida y podría ir a la sala de suministros para conseguir otra. Sin embargo, solo hacemos eso si puedo determinar que el edificio tiene electricidad. Si las luces de todos están apagadas y la computadora de mi oficina está muerta, entonces probablemente no sea necesario comprar una bombilla nueva. Es decir, para resolver este problema, estamos usando conocimientos mecánicos específicos sobre bombillas y electricidad. Pero también estamos usando capacidades de razonamiento causal más generales, particularmente sobre mecanismos y condiciones habilitadoras (es decir, conocimiento de cómo funcionan ciertas cosas). Como ilustra este caso, creemos que existe un amplio sistema de razonamiento de dominio general que permite hacer inferencias causales y participar en el pensamiento científico, en lugar de conjuntos de capacidades de razonamiento que se especializan en dominios individuales. Ese sistema de razonamiento de dominio general puede tomar conocimiento de dominio específico como entrada, y puede estar limitado por la naturaleza de este conocimiento de dominio específico, pero el razonamiento en sí mismo se basa en procesos generales que no importan (para antropomorfizar por un momento) sobre qué están razonando. Algunos investigadores sugieren que la mayoría del pensamiento científico es de dominio específico[30], pero creemos que es más razonable concluir que el pensamiento científico implica una interacción del conocimiento específico del dominio con los procesos del dominio general.
Esto significa que podemos distinguir entre dos tipos de desarrollo cuando hablamos de pensamiento científico. Un tipo es solo sobre el desarrollo del conocimiento del contenido. Por ejemplo, como se describió anteriormente, desarrollar una comprensión de las creencias falsas de los demás, les permite a los niños comprender los casos en los que las afirmaciones de los demás pueden ser falsas y, por lo tanto, ser descartadas. Una de las hipótesis centrales de nuestro enfoque es que, para hacer inferencias causales, los niños deben reclutar su conocimiento existente, aunque sea empobrecido. Pero, como se señaló anteriormente, el contenido específico del dominio no es lo mismo que los procesos generales del dominio que subyacen a la inferencia causal. Esos procesos se desarrollan por separado. Además, los mecanismos que tienen los niños para razonar sobre la causalidad sufren cambios. Así que aquí está nuestra opinión sobre el principal debate en el desarrollo cognitivo sobre si los niños tienen conocimiento desde el principio. La respuesta es sí: los bebés parecen comenzar con un pequeño conjunto de conceptos simples, como la prioridad temporal (es decir, las causas preceden a sus efectos en el tiempo), y posiblemente también algunas representaciones empobrecidas del conocimiento del contenido, particularmente en dominios como la física. El conocimiento del contenido en sí mismo cambia a lo largo del desarrollo. Pero lo que también cambia es cómo se representa ese conocimiento y cómo se infiere del entorno el nuevo conocimiento en estos dominios[31].
Es importante resaltar el segundo punto: la forma en que se infiere el conocimiento a partir de que los datos del entorno cambian a lo largo del desarrollo. Esta afirmación es fundamental para el puente que queremos construir en este manuscrito entre las habilidades de razonamiento causal de los niños y sus habilidades de pensamiento científico más riguroso.
La diferencia entre el razonamiento causal y el pensamiento científico no involucra el conocimiento del contenido. La diferencia implica el desarrollo de procesos de pensamiento. El pensamiento científico implica algunas habilidades inferenciales que forman parte del razonamiento causal y que pueden verse en las primeras etapas del desarrollo. Pero estas habilidades continúan desarrollándose mucho más allá de la infancia y experimentan cambios importantes en el camino.
1.3 Pensamiento científico en la niñez II: hacer ciencia
Como argumentamos anteriormente, es importante distinguir el conocimiento científico del contenido del proceso de hacer ciencia. Pensar científicamente incluye habilidades y hábitos mentales que atraviesan dominios[32], junto con la idea de que el pensamiento científico es fundamentalmente una forma de razonamiento y resolución de problemas[33]. El pensamiento científico requiere numerosas habilidades cognitivas, incluida la formulación de hipótesis, el diseño de intervenciones para probar esas hipótesis, la observación de datos basados ??en esas intervenciones, la evaluación de esos datos y la posibilidad de error, y la integración de datos y teoría[34]. Bajo esta definición, el campo del desarrollo cognitivo históricamente ha visto con mucho pesimismo si los niños tienen las habilidades cognitivas necesarias para el pensamiento científico. Uno de los teóricos del desarrollo más influyentes del siglo XX, Jean Piaget, argumentó que los niños pequeños eran “precausales”, incapaces de hacer incluso inferencias causales simples, es decir, de comprender la relación entre un evento y sus efectos. Dado esto, argumentó que los niños pequeños también eran incapaces de construir explicaciones sofisticadas de estructuras causales y de hacer inferencias contrafácticas. Cierta literatura sobre el pensamiento científico de los niños ha tendido a respaldar estas conclusiones pesimistas, al encontrar que los niños en edad preescolar e incluso los niños en edad escolar primaria tienen grandes dificultades para diseñar experimentos sin confusión y participar en otras tareas básicas de pensamiento científico. Según esta visión, una de las principales causas de esta dificultad es la incapacidad de los niños pequeños para comprender la diferencia entre datos y teoría. Esta confusión los vuelve incapaces de comprender que estos dos elementos están en diálogo y que los datos pueden usarse para confirmar o refutar una teoría[35].
Sin embargo, dentro del campo del desarrollo cognitivo, se ha acumulado evidencia durante los últimos veinte años para demostrar (contra Piaget) que los niños pueden involucrarse en el razonamiento causal y la resolución de problemas. Más allá de registrar principios simples, como la contigüidad espacial y temporal[36], los niños e incluso los bebés pueden considerar la importancia de los mecanismos (cómo funcionan las relaciones causales), las intervenciones (hacer cosas para cambiar el entorno), la agencia (la capacidad de efectuar cambios de manera voluntaria), y diferencias entre la covariación que indica causalidad y asociaciones espurias[37]. Es importante destacar que los investigadores citados aquí tienen diferentes puntos de vista subyacentes sobre cómo se produce este desarrollo, que van desde concepciones nativistas fuertes hasta concepciones empiristas fuertes de la interacción de los niños con el mundo. Esto ilustra la importancia del razonamiento causal en el desarrollo cognitivo y la medida en que los investigadores de todo el espectro teórico están de acuerdo en que Piaget subestimó fundamentalmente la comprensión de la causalidad por parte de los niños. Además de esta base de razonamiento causal, el pensamiento científico también implica curiosidad[38].
La curiosidad también se refleja en las teorías del desarrollo cognitivo. Piaget, por ejemplo, abogó por la idea del niño como un aprendiz activo, que podría usarse para traducir las aulas en entornos dinámicos[39]. Esta idea es compartida entre varias posiciones teóricas en el desarrollo cognitivo, incluido el nativismo y las ideas constructivistas que describiremos: los niños no absorben información de manera pasiva, sino que están interpretando activamente los datos que observan y buscando nuevas experiencias de las que aprender. Este tipo de aprendizaje activo también implica seleccionar las propias intervenciones, lo que tiene claros beneficios para el aprendizaje en adultos[40]. Todos estos puntos de vista sugieren que los niños actúan sobre su curiosidad para obtener información sobre el mundo. Un tema fundamental tanto en el razonamiento causal como en el pensamiento científico, y en una variedad de teorías del desarrollo cognitivo, es que los niños pequeños son aprendices activos. Junto con la investigación que describimos en la sección anterior, que encuentra que los niños tienen una gran cantidad de conocimiento del contenido científico, muchos investigadores han utilizado las habilidades de los niños en el razonamiento causal y el aprendizaje activo para establecer una analogía entre los niños y los científicos. Los niños tienen representaciones de teorías (al igual que los científicos), que cambian con la evidencia (al igual que los científicos); su comprensión cotidiana del mundo se desarrolla a través de procesos similares a los del pensamiento científico. Este enfoque se denominó originalmente teoría de la teórica o visión del niño científico[41], aunque más recientemente se ha descrito como constructivismo racional[42], reflejando el trabajo activo que realizan los niños para construir una comprensión del mundo que les rodea. Desde este punto de vista, los niños son científicos incipientes porque hay muchas similitudes entre la forma en que aprenden sobre el mundo y el pensamiento científico. Los niños representan el conocimiento causal de manera abstracta y coherente. Esas representaciones respaldan las predicciones sobre lo que sucederá dado el estado actual del mundo, las explicaciones de lo que ha sucedido y las inferencias sobre diferentes tipos de posibilidades contrafactuales: lo que podría ocurrir, habría sucedido si se hubieran dado en eventos alternativos, o lo que hubiera sido necesario para que ocurriera un resultado en particular, dado que ocurrió uno diferente. Más importante aún, esas representaciones cambian a lo largo del desarrollo. Aunque en general estamos de acuerdo con este punto de vista, el trabajo sobre el constructivismo racional no muestra que los niños tengan la capacidad para el pensamiento científico tal como se ha interpretado tradicionalmente. Los niños pequeños a veces son considerados “pequeños científicos” porque parecen tener habilidades que se utilizan en el razonamiento científico formal.
Al mismo tiempo, muchos estudios muestran que los niños mayores (y a veces los adultos) tienen dificultades con el razonamiento científico. Por ejemplo, los niños tienen dificultad para diseñar sistemáticamente experimentos controlados, sacar conclusiones apropiadas basadas en evidencia e interpretar evidencia. Es decir, aunque los niños tienen algunas habilidades tempranas para razonar causalmente y construir explicaciones a partir de conjuntos de datos, aún no son capaces de participar en otras actividades cognitivas que son necesarias para la ciencia madura, como probar hipótesis sistemáticamente o razonar sobre la incertidumbre[43]. Aún más importante, aunque los niños pequeños demuestran capacidades para tener éxito en algunos aspectos del pensamiento científico, carecen de conciencia metacognitiva de estas capacidades. Es decir, los niños pueden explorar el mundo para aprender, y su exploración puede incluso estar racionalmente relacionada con el aprendizaje causal[44] pero no está claro que los niños pequeños sepan que están participando en inferencias racionales cuando lo hacen. Por ejemplo, hay situaciones en las que los niños pequeños pedirán ayuda sistemáticamente en lugar de tratar de resolver las cosas por sí mismos[45], casos en los que los niños en edad preescolar aprenderán mejor de sus propias acciones en lugar de datos similares generados por otra persona[46], y casos en los que los niños usarán señales de comportamiento para razonar sobre cómo ellos y otros recopilan evidencia y obtienen nueva información[47]. Si bien estos estudios pueden hacer parecer que los niños pequeños se están comportando como científicos, ninguno de estos casos muestra necesariamente que los propios niños sean conscientes de que están aprendiendo mejor o de manera diferente a través de sus propias acciones o elecciones. Los comportamientos de búsqueda de información más explícitos y estratégicos surgen más adelante en el desarrollo[48], y son estas estrategias más explícitas las que son el sello distintivo de un pensamiento científico más maduro. Dicho de otra manera, el pensamiento científico es intencional: mientras que los científicos a veces se topan con respuestas al azar (y luego confirman estas hipótesis de manera sistemática), el pensamiento científico generalmente ocurre en la otra dirección. El pensamiento científico también implica reflexión: hacer cambios explícitos en las creencias de uno debe basarse tanto en la evidencia como en la conciencia de que uno lo está haciendo.
Como se señaló anteriormente, no está claro que los niños pequeños entiendan la distinción entre teoría y evidencia[49], lo que los hace incapaces de reflexionar sobre el proceso de prueba de afirmaciones causales. Los niños en edad escolar primaria no siempre reflexionan metacognitivamente sobre sus acciones (como le dirá cualquier padre). Pero, lo que es más importante, no prueban necesariamente las hipótesis de forma sistemática. Sin embargo, les gusta hacer que las cosas sucedan[50]. Esta tendencia a menudo se ha relacionado con su incapacidad para diseñar experimentos que cambien solo una variable a la vez. En lugar de probar hipótesis sistemáticamente, los niños (y a veces los adultos) prefieren una estrategia que pruebe múltiples ideas a la vez o que conduzca a cambios notables. Si bien se puede instruir a los niños para que usen una estrategia más sistemática para controlar las variables en la escuela primaria[51], e incluso los niños en edad preescolar pueden usar esta estrategia con un apoyo significativo[52], puede que no sea una forma natural en que los niños interactúan con el mundo. De manera similar, mientras que los niños pueden determinar si un experimento va a producir datos confusos o no confusos a la edad de 6 años[53], no está claro que los niños sean conscientes de que están usando tal estrategia[54]. Entonces, en general, los niños podrían explorar implícitamente el mundo de una manera racional y, por lo tanto, parecer que actúan como pequeños científicos. Pero el pensamiento científico implica además conocer explícitamente los "por qué" (justificaciones) detrás de su comportamiento, y esta habilidad puede tener una trayectoria de desarrollo prolongada. Enfatizamos que una variedad de capacidades cognitivas son necesarias en consideración cuando hablamos de pensamiento científico. Estos incluyen (pero no se limitan a) la capacidad de los niños para evaluar la evidencia para llegar a una conclusión, para revisar las creencias articuladas a la luz de la contraevidencia, para reconocer cuando la evidencia se confunde, para generar evidencia que les permita sacar conclusiones apropiadas y ser conscientes de que están haciendo todas estas cosas con el propósito explícito de aprender o hacer mejores inferencias.
Contrariamente a los argumentos del constructivismo racional, argumentaremos que algunas de estas capacidades no se desarrollan temprano en la vida, sino que continúan desarrollándose sustancialmente más allá de los años preescolares. También argumentaremos que hay formas en las que los niños pequeños podrían participar en aspectos del pensamiento científico, como el uso de la estrategia de control de variables, que les permitiría diseñar intervenciones sistemáticas para aprender sobre la estructura causal. Es decir, no queremos subestimar las capacidades de razonamiento causal de los niños pequeños que sirven como columna vertebral para el pensamiento científico. El razonamiento causal es la capacidad lógica de comprender si los eventos están relacionados entre sí y cómo, así como la naturaleza de esa relación. En este momento, lo que es importante es que las habilidades de los niños para relacionar eventos entre sí de manera causal están en su lugar temprano en el desarrollo, aunque estas habilidades experimentan cambios a lo largo de la edad preescolar y temprana en los años de la escuela primaria, a medida que los niños desarrollan habilidades de razonamiento más sofisticadas. El trabajo de investigación anterior puede haber subestimado estas habilidades porque los métodos utilizados para evaluar las habilidades de razonamiento causal de los niños difieren en complejidad y contexto, y en los requisitos tanto conceptuales como metacognitivos, de las medidas utilizadas para evaluar las habilidades de pensamiento científico de los niños.
1.4 Pensamiento científico en la infancia III: Definición de “ciencia”
En las dos secciones anteriores, hemos argumentado que hay dos aspectos diferentes en la ciencia: el conocimiento del contenido y las habilidades de pensamiento. También notamos que una conciencia metacognitiva de que uno está usando estas habilidades es una parte fundamental del pensamiento científico, y que podría estar fuera del alcance de los niños hasta los años de la escuela primaria. En este sentido, queremos proponer que hay un aspecto particular de la comprensión de los niños que es importante para el pensamiento científico: la capacidad de comprender qué es la ciencia, en particular para definirla como un conjunto de habilidades de pensamiento, como nosotros pensamos. Es decir, así como debería haber una conexión entre las habilidades de los niños para pensar científicamente y su comprensión de cómo y por qué lo hacen, también podría haber una conexión entre las habilidades de los niños para pensar científicamente y su comprensión explícita de lo que es la ciencia.
Esto puede parecer una afirmación extraña al principio. ¿Por qué la capacidad de definir "ciencia" de una manera particular debería importar en absoluto a la capacidad de resolver una tarea de pensamiento científico? Después de todo, este no es el caso de muchas (quizás la mayoría) de las actividades que realizan los seres humanos: uno no necesita saber que está conjugando un verbo o usando el tiempo presente perfecto para hacerlo (como ejemplo). Los bebés aprenden el lenguaje sin ninguna conciencia de lo que están haciendo, o posiblemente de lo que es el lenguaje. Dado esto, puede no parecer relevante que los niños comprendan explícitamente la ciencia como un proceso de creación de conocimiento para controlar las variables en un experimento. Pero el pensamiento científico podría no ser como otras capacidades mentales, y entender qué es la ciencia y que uno está haciendo ciencia es importante, quizás incluso necesario, para razonar científicamente.
1.4.1 ¿Razonar científicamente, por qué podría ser así?
Una posibilidad es que la actividad de la ciencia en sí misma pueda ser facilitada por el conocimiento de uno, de que uno debe abordar un problema como científico, es decir, a través de la lente de un tipo particular de proceso de razonamiento. Específicamente, si los niños piensan en la ciencia como un proceso de aprendizaje sobre el mundo, pueden abordar un problema descrito como "ciencia" listos para examinar cuidadosa y objetivamente sus creencias y buscar patrones en conjuntos de datos. Pueden esperar que un problema científico sea de cierto tipo y, por lo tanto, pueden abordarlo con una mentalidad particular que puede ayudarlos a tener éxito. Por el contrario, sin este conocimiento explícito de lo que es la ciencia, un niño al que se le dice que algo es científico puede no tener los mismos recursos mentales para realizar la tarea de la misma manera. Puede haber algún tipo de conexión entre las definiciones de los niños y sus habilidades de pensamiento científico porque tener una definición particular de ciencia puede ayudar a activar los tipos de procesos de pensamiento que permiten el pensamiento científico. Esto significa que, si los niños carecen de una comprensión explícita de cómo la práctica de la ciencia crea conocimiento, o incluso del hecho de que la práctica de la ciencia crea conocimiento, los niños no deberían ser considerados pensadores científicos plenamente capaces[55]. Cuando a un niño se le dice que "sea un científico", puede suponer que, debido a que un adulto le dice que sea un científico, en ese momento no es un científico. Más bien, deben convertirse uno para hacer la tarea. El problema con esta directriz es que los niños esencializan las categorías sociales: piensan que ser científico implica tener alguna propiedad especial no obvia que convierte a un científico en científico[56]. Debido a esto, cuando los niños enfrentan desafíos en este contexto, es posible que simplemente se den por vencidos, porque infieren que no tienen esa propiedad "científica" no obvia.
Hacer ciencia, en cambio, es solo una actividad. No hay una propiedad especial esencializada que uno deba tener para hacer la actividad de la ciencia. Desde este punto de vista, encontrar un problema difícil o realizarlo incorrectamente debe verse como un desafío más, y no necesariamente debe afectar la perseverancia en una tarea. Estos argumentos son consistentes con la forma en que los niños se comportaron en las medidas de Rhodes[57]. Cuando se les dijo a los niños que "sean científicos", perseveraron menos en una tarea desafiante que cuando se les dijo que "hagan ciencia". Decirles a los niños que "hagan ciencia" en lugar de "ser científicos" potencialmente los ayudó a sentirse más seguros y competentes en sus habilidades[58]. Estos hallazgos sugieren fuertemente que el encuadre de un problema científico es importante para la forma en que los niños lo abordan. Sin embargo, este trabajo siempre comenzó con un contraste entre “hacer ciencia” o “ser científico”. Dimos el paso previo de preguntar cómo los niños definen la ciencia en primer lugar, y contrastamos a los niños que poseen y no poseen una definición de ciencia que incluye los aspectos del pensamiento científico que hemos destacado aquí: aprender o participar en otros procesos activos. El uso de esta consulta abierta para las propias definiciones de ciencia de los niños nos permite determinar si las creencias de los niños sobre lo que es la ciencia se relacionan con el razonamiento causal o las capacidades exploratorias que creemos que forman la base del pensamiento científico. En términos más generales, esta línea de investigación puede proporcionar más información sobre las conexiones entre la comprensión explícita de los niños de las habilidades de pensamiento científico y las habilidades implícitas de los niños para usar esas habilidades.
Referencias
[1] Cooper, Melanie. (2013). Chemistry and the Next Generation Science Standards. Journal of Chemical Education. 90. 679-680. 10.1021/ed400284c.
[2] Blaszczyk, Regina. (1999). Material Cultures: Why Some Things Matter (review). Technology and Culture. 40. 874-875. 10.1353/tech.1999.0166.
[3] Offit, P.. (2016). Calming a Parent's Vaccine Fears. Epidemiology and Vaccine Prevention. 15. 100-101. 10.31631/2073-3046-2016-15-4-100-101.
[4] Lowe, Benjamin & Jacobson, Susan & Israel, Glenn & Kotcher, John & Rosenthal, Seth & Maibach, Edward & Leiserowitz, Anthony. (2022). The generational divide over climate change among American evangelicals. Environmental Research Letters. 17. 10.1088/1748-9326/ac9a60.
[5] Stutt, Richard & Retkute, Renata & Bradley, Michael & Gilligan, Christopher & Colvin, John. (2020). A modelling framework to assess the likely effectiveness of facemasks in combination with ‘lock-down’ in managing the COVID-19 pandemic. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 476. 20200376. 10.1098/rspa.2020.0376.
[6] Weisberg, Deena & Sobel, David. (2022). Constructing Science: Connecting Causal Reasoning to Scientific Thinking in Young Children. 10.7551/mitpress/11939.001.0001.
[7] Edelsbrunner, Peter & Thurn, Christian. (2022). A Diffusion Model-Approach to the Retrieval of Conceptual Knowledge in Science. Conference: 9. Tagung der Gesellschaft für empirische Bildungsforschung (GEBF)
[8] Koslowski, Barbara. (1996). Theory and Evidence: The Development of Scientific Reasoning. British Journal of Educational Psychology. 68.
[9] Strand Cary, Mari & Klahr, David. (2008). Developing elementary science skills: Instructional effectiveness and path independence. Cognitive Development. 23. 488-511. 10.1016/j.cogdev.2008.09.005.
[10] Medicine, National & Education, Division & Education, Board & Science, Committee & Snow, Catherine & Dibner, K.A.. (2016). Science literacy: Concepts, contexts, and consequences. 10.17226/23595.
[11] Dündar-Coecke, Selma & Tolmie, Andrew & Schlottmann, Anne. (2020). The role of spatial and spatial-temporal analysis in children’s causal cognition of continuous processes. PLOS ONE. 15. e0235884. 10.1371/journal.pone.0235884.
[12] Bassok, Miriam & Dunbar, Kevin & Holyoak, Keith. (2012). Introduction to the Special Section on the Neural Substrate of Analogical Reasoning and Metaphor Comprehension. Journal of experimental psychology. Learning, memory, and cognition. 38. 261-3. 10.1037/a0026043.
[13] Goswami, Usha & Leevers, Hilary & Pressley, Sarah & Wheelwright, Sally. (1998). Causal reasoning about pairs of relations and analogical reasoning in young children. British Journal of Developmental Psychology. 16. 10.1111/j.2044-835X.1998.tb00771.x.
[14] Aslin, Richard. (2000). Why Take the Cog Out of Infant Cognition?. Infancy. 1. 463 - 470. 10.1207/S15327078IN0104_6.
[15] Needham, Amy. (2001). Object Recognition and Object Segregation in 4.5-Month-Old Infants. Journal of experimental child psychology. 78. 3-22. 10.1006/jecp.2000.2598.
[16] Berg, Linda & Gredebäck, Gustaf. (2020). The sticky mittens paradigm: A critical appraisal of current results and explanations. Developmental science. 24. e13036. 10.1111/desc.13036.
[17] Shi, Ran & Ma, Jing & Ngan, King & Xiong, Jian & Qiao, Tong. (2022). Objective Object Segmentation Visual Quality Evaluation: Quality Measure and Pooling Method. ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications. 18. 1-19. 10.1145/3491229.
[18] Huang, Peiliang & Han, Junwei & Liu, Nian & Ren, Jun & Zhang, Dingwen. (2021). Scribble-Supervised Video Object Segmentation. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. PP. 1-15. 10.1109/JAS.2021.1004210.
[19] Yee, Ting & Khor, Kok Chin & Phon-Amnuaisuk, Somnuk. (2010). Feature extraction and model construction for predicting scientific inquiry skills acquisition. 10.1109/INFRKM.2010.5466911.
[20] Davies, G. & Kettridge, Nicholas & Stoof, Cathelijne & Gray, Alan & Marrs, Robert & Ascoli, Davide & Fernandes, Paulo & Allen, Katherine & Doerr, Stefan & Clay, Gareth & Mcmorrow, Julia & Vandvik, Vigdis. (2016). The peatland vegetation burning debate: keep scientific critique in perspective. A response to Brown et al. and Douglas et al. Philosophical Transactions of The Royal Society B. 371. 20160434. 10.1098/rstb.2016.0434.
[21] Emmons, Natalie & Smith, Hayley & Kelemen, Deborah. (2016). Changing Minds With the Story of Adaptation: Strategies for Teaching Young Children About Natural Selection. Early Education and Development. 27. 1-17. 10.1080/10409289.2016.1169823.
[22] Cigala, Ada & Mori, Arianna. (2022). Perspective Taking Ability in Psychologically Maltreated Children: A Protective Factor in Peer Social Adjustment. Frontiers in Psychology. 13. 10.3389/fpsyg.2022.816514.
[23] Weisberg, Deena & Choi, Elysia & Sobel, David. (2020). Of Blickets, Butterflies, and Baby Dinosaurs: Children’s Diagnostic Reasoning Across Domains. Frontiers in Psychology. 11. 2210. 10.3389/fpsyg.2020.02210.
[24] Wellman, Henry. (2014). Making Minds: How Theory of Mind Develops. 10.1093/acprof:oso/9780199334919.001.0001.
[25] Harris, Paul & Koenig, Melissa & Corriveau, Kathleen & Jaswal, Vikram. (2017). Cognitive Foundations of Learning from Testimony. Annual Review of Psychology. 69. 1-23. 10.1146/annurev-psych-122216-011710.
[26] Gaither, Sarah & Chen, Eva & Corriveau, Kathleen & Harris, Paul & Ambady, Nalini & Sommers, Samuel. (2014). Monoracial and Biracial Children: Effects of Racial Identity Saliency on Social Learning and Social Preferences. Child Development. 85. 10.1111/cdev.12266.
[27] Ilgaz, Hande & Allen, Jedediah & Haskaraca, Feride. (2022). Is cultural variation the norm? A closer look at sequencing of the theory of mind scale. Cognitive Development. 63. 101216. 10.1016/j.cogdev.2022.101216.
[28] Kuzyk, Olivia & Grossman, Shawna & Poulin-Dubois, Diane. (2019). Knowing who knows: Metacognitive and causal learning abilities guide infants' selective social learning. Developmental Science. 23. 10.1111/desc.12904.
[29] Motoa, Camilo. (2022). Psicología intencional e indeterminación. El problema de los casos Quine en la psicología popular de Fodor. Humanitas Hodie. 5. H51a2. 10.28970/hh.2022.1.a2.
[30] Isaac, Siara. (2021). Epistemic Practices: A framework for characterising engineering students’ epistemic cognition. 10.17635/lancaster/thesis/1400.
[31] Sandoval, William & Sodian, Beate & Koerber, Susanne & Wong, Jacqueline. (2014). Developing Children's Early Competencies to Engage With Science. Educational Psychologist. 49. 139. 10.1080/00461520.2014.917589.
[32] Zimmerman, Corinne. (2007). The development of scientific thinking skills in elementary and middle school. Developmental Review. 27. 172-223. 10.1016/j.dr.2006.12.001.
[33] Holyoak, Keith & Morrison, Robert. (2005). The Cambridge Handbook of Thinking and Reasoning. Cambridge University Press
[34] Schauble, Leona & Glaser, Robert & Duschl, Richard & Schulze, Sharon & John, Jenny. (1995). Students' Understanding of the Objectives and Procedures of Experimentation in the Science Classroom. The Journal of the Learning Sciences. 4. 131-166. 10.1207/s15327809jls0402_1.
[35] Zimmerman, Corinne. (2000). The Development of Scientific Reasoning Skills. Developmental Review. 20. 99-149. 10.1006/drev.1999.0497.
[36] Oakes, Lisa & Cohen, Leslie. (1990). Infant Perception of a Causal Event. Cognitive Development. 5. 193-207. 10.1016/0885-2014(90)90026-P.
[37] Gopnik, A. & Schulz, Laura. (2010). Causal Learning: Psychology, Philosophy, and Computation. 10.1093/acprof:oso/9780195176803.001.0001.
[38] Kloos, Heidi & Morris, Bradley & Amaral, Joseph. (2012). Current Topics in Children's Learning and Cognition. 10.5772/1162.
[39] Ozfidan, Burhan & Burlbaw, Lynn. (2019). A Literature-Based Approach on Age Factors in Second Language Acquisition: Children, Adolescents, and Adults. International Education Studies. 12. 27. 10.5539/ies.v12n10p27.
[40] Gureckis, Todd & Markant, Doug. (2012). Self-Directed Learning. Perspectives on Psychological Science. 7. 464-481. 10.1177/1745691612454304.
[41] Saracho, Olivia. (2014). Theory of mind: Children's understanding of mental states. Early Child Development and Care. 184. 10.1080/03004430.2013.821985.
[42] Gopnik, Alison & Wellman, Henry. (2012). Reconstructing Constructivism: Causal Models, Bayesian Learning Mechanisms, and the Theory Theory. Psychological bulletin. 138. 1085-108. 10.1037/a0028044.
[43] Shtulman, Andrew & Walker, Caren. (2020). Developing an Understanding of Science. Annual Review of Developmental Psychology. 2. 1-22. 10.1146/annurev-devpsych-060320-092346.
[44] Cook, Claire & Goodman, Noah & Schulz, Laura. (2011). Where science starts: Spontaneous experiments in preschoolers' exploratory play. Cognition. 120. 341-9. 10.1016/j.cognition.2011.03.003.
[45] Gweon, Hyowon & Schulz, Laura. (2011). 16-Month-Olds Rationally Infer Causes of Failed Actions. Science (New York, N.Y.). 332. 1524. 10.1126/science.1204493.
[46] Frosch, Caren & Mccormack, Teresa & Lagnado, David & Burns, Patrick. (2011). Are Causal Structure and Intervention Judgments Inextricably Linked? A Developmental Study. Cognitive science. 36. 261-85. 10.1111/j.1551-6709.2011.01208.x.
[47] Leckey, Sarah & Selmeczy, Diana & Kazemi, Alireza & Johnson, Elliott & Hembacher, Emily & Ghetti, Simona. (2020). Response latencies and eye gaze provide insight on how toddlers gather evidence under uncertainty. Nature Human Behaviour. 4. 1-9. 10.1038/s41562-020-0913-y.
[48] Ruggeri, Azzurra & Lombrozo, Tania & Griffiths, Thomas & Xu, Fei. (2016). Sources of developmental change in the efficiency of information search. Developmental Psychology. 52. 2159-2173. 10.1037/dev0000240.
[49] Bryant, Peter & Nunes, Terezinha. (2007). Blackwell Handbook of Childhood Cognitive Development. 10.1002/9780470996652.ch19.
[50] Mccormack, Teresa & Bramley, Neil & Frosch, Caren & Patrick, Fiona & Lagnado, David. (2015). Children's use of interventions to learn causal structure. Journal of experimental child psychology. 141. 1-22. 10.1016/j.jecp.2015.06.017.
[51] Chen, Zhe & Klahr, David. (1999). All Other Things Being Equal: Acquisition and Transfer of the Control of Variables Strategy. Child development. 70. 1098-120. 10.1111/1467-8624.00081.
[52] van der Graaf, Joep & Segers, Eliane & Verhoeven, Ludo. (2015). Scientific reasoning abilities in kindergarten: dynamic assessment of the control of variables strategy. Instructional Science. 43. 10.1007/s11251-015-9344-y.
[53] Sodian, Beate & Zaitchik, Deborah & Carey, Susan. (1991). Young Children's Differentiation of Hypothetical Beliefs from Evidence. Child Development. 62. 753 - 766. 10.1111/j.1467-8624.1991.tb01567.x.
[54] Kuhn, Deanna & Pearsall, Susan. (2000). Developmental Origins of Scientific Thinking. Journal of Cognition and Development. 1. 113â??129. 10.1207/S15327647JCD0101N_11.
[55] Kuhn, Deanna. (2007). Jumping to Conclusions. Scientific American Mind. 18. 44-51. 10.1038/scientificamericanmind0207-44.
[56] Rhodes, Marjorie & Cardarelli, Amanda & Leslie, Sarah-Jane. (2020). Asking young children to “do science” instead of “be scientists” increases science engagement in a randomized field experiment. Proceedings of the National Academy of Sciences. 117. 201919646. 10.1073/pnas.1919646117.
[57] Rhodes, Marjorie & Cardarelli, Amanda & Leslie, Sarah-Jane. (2020). Asking young children to “do science” instead of “be scientists” increases science engagement in a randomized field experiment. Proceedings of the National Academy of Sciences. 117. 201919646. 10.1073/pnas.1919646117.
[58] Rhodes, Marjorie & Leslie, Sarah-Jane & Yee, Kathryn & Saunders, Katya. (2019). Subtle Linguistic Cues Increase Girls’ Engagement in Science. Psychological Science. 30. 095679761882367. 10.1177/0956797618823670.