Educar científicos en México es más fácil de lo que suena

Educar científicos en México es más fácil de lo que suena

¿Por qué si los jóvenes mexicanos de 15 años de edad tienen un interés mayor en ciencia (30 puntos porcentuales) que el promedio de la OCDE —de acuerdo con la prueba PISA, 2015—, su logro escolar en ciencia es más bajo? El autor nos propone una reflexión al respecto, de la mano de una experiencia exitosa capaz de desencadenar la innovación tecnológica en comunidades de aficionados: el llamado Movimiento Maker.

 

 

Imagina un mundo en el que pides un taxi con el celular y a los pocos minutos aterriza frente a ti una cápsula con cuatro motores eléctricos que te lleva a donde deseas sin tener que manejar. En el trayecto disfrutas la vista, envías mensajes a personas en otro huso horario mientras globos en la estratosfera te permiten estar conectado a internet por medio de rayos láser. Mientras tanto, un cardiólogo en Chicago opera a un paciente en Bangladesh utilizando herramientas robóticas y niños de 12 años construyen sus propios robots que utilizan para jugar con sus amigos.

Ese mundo no es imaginario ni futurista; es una descripción de la actualidad. En China ya existe el servicio de taxis aéreos autónomos; desde un teléfono móvil es posible realizar videoconferencias y enviar mensajes a cualquier persona del mundo; las operaciones robóticas a distancia son procedimientos existentes, y en YouTube existen videos donde niños de 12 años muestran cómo armaron y diseñaron sus propios inventos robóticos.

Esta imagen del mundo es asombrosa, intimidante y empoderadora. Por un lado, deja sin aliento pensar que somos capaces de modificar el genoma humano de un bebé en gestación para aumentar sus capacidades humanas, pero también surgen nuevas discusiones de corte ético. Por ejemplo, antes nos preguntábamos: “¿Si fuera posible lo haríamos?” Hoy la pregunta ha cambiado: “Podemos hacerlo pero ¿deberíamos?” Al mismo tiempo, se vislumbran las ilimitadas posibilidades que acompañarán el futuro humano.

Para este futuro, la creatividad y la curiosidad infinitas son herramientas angulares porque han impulsado la construcción del mundo descrito anteriormente, pero ha sido el método científico la estructura sobre la cual se ha montado este avance y los adelantos en computación y telecomunicaciones abren el camino para que el mundo de la ciencia esté al alcance de quien lo desee. Dicho de otra forma, la curiosidad, la creatividad, el método científico y los avances en telecomunicaciones permiten que cualquiera piense, haga y comunique ciencia.

La creatividad y la curiosidad, guiadas por el método científico, permiten la creación de máquinas, herramientas y productos que asombran y entretienen; también son la base para la construcción de un mundo mejor. Los avances científicos permitieron la erradicación de enfermedades como la polio, reducir la mortalidad infantil, conectar comunidades para responder en tiempos de crisis y, así, salvar vidas humanas.

Para respaldar este punto se pueden citar muchos ejemplos, pero existe uno de particular importancia. A finales del siglo XX, un gran científico, motivado por pura curiosidad intelectual, investigaba la composición química de la atmósfera de Venus. En su estudio descubrió que el dióxido de carbono y el cloro en la atmósfera determinaban las condiciones climáticas en ese planeta. Su investigación lo llevó a concluir que la producción de compuestos químicos mezclando elementos como cloro, flúor y carbono estaban destruyendo la capa de ozono. Rápidamente publicó sus hallazgos y al poco tiempo los gobiernos del mundo firmaron el Protocolo de Montreal, en el cual se prohibía el uso de dichos compuestos en la industria de la refrigeración, aerosoles, aires acondicionados, etcétera, para evitar una catástrofe con el potencial de erradicar la vida en el planeta Tierra.

Así es como Mario Molina, el mexicano ganador del Nobel de química en 1995, salvó al planeta y nos enseñó que la curiosidad intelectual nos permite encontrar los problemas de la humanidad. En estos casos el método científico es, en palabras de Carl Sagan, “la luz en la oscuridad”.

De aquí surge la importancia de la ciencia para la humanidad y ésa es la razón de que el sistema educativo nacional busque explícitamente formar científicos; sin embargo, revisando los datos de la OCDE se observa que en el país hay pocos científicos. Tenemos menos de un científico por cada 1,000 trabajadores y el porcentaje del producto interno bruto (PIB) invertido en investigación y desarrollo es cinco veces menor al promedio de los miembros de la OCDE.

 

¿Acaso México no ve el valor de la ciencia y la innovación tecnológica? ¿Los mexicanos culturalmente somos menos preguntones y curiosos?

Los datos permiten generar una hipótesis distinta. De acuerdo con la prueba PISA de 2015, los jóvenes mexicanos de 15 años de edad tienen un interés 30 puntos porcentuales mayor en ciencia que el promedio de la OCDE; sin embargo, su logro escolar en ciencia es bajo. Por eso sólo 20% de los que ingresan a estudios superiores buscan una carrera en una disciplina científica o ingeniería y se gradúan sólo 40% de los que ingresaron. De los graduados sólo un puñado va a perseguir una carrera en investigación y desarrollo.

 

¿Por qué, si les interesa, no alcanzan buenos resultados?

Es común pensar que si alguien está interesado en un tema, le resulte más natural aprenderlo y se desempeñe mejor porque existe una motivación intrínseca por explorarlo. Sin embargo, la ciencia es difícil, requiere esfuerzo mental, escrupulosidad, atención en el detalle y mucho tiempo. En resumen, desarrollar competencias científicas requiere resiliencia.

Por otro lado, las competencias científicas como el análisis de información, el diseño de procedimientos de experimentación, el establecimiento de hipótesis, la evaluación de evidencias, etcétera, se desarrollan por medio de la aplicación y la práctica.

Esto se realiza comúnmente en los laboratorios escolares. Los estudiantes revisan un tema en el salón de clase; luego, en el laboratorio escolar siguen un manual que guía paso a paso un experimento prediseñado, toman nota de los resultados y después entregan un reporte. Este proceso se repite con cada tema del plan de estudios de las materias de ciencias y al final los alumnos deben entregar todas las prácticas elaboradas durante el ciclo escolar como parte de la evaluación final.

Así se visualiza de forma poco interesante el procedimiento de aplicación del método científico…

 

Sólo que no se aplica así, por lo menos no completamente...

La labor de un científico no se reduce a conducir experimentos prediseñados en un manual y entregar mecánicamente reportes de laboratorio. Un investigador explora una gran pregunta, busca qué se ha dicho sobre ese tema y qué experimentos se han diseñado y después formula una hipótesis; la comprueba por medio de un experimento que diseñó para entender el fenómeno, analiza los resultados y presenta sus conclusiones. La razón por la que elabora el reporte es para que la comunidad científica conozca su trabajo, lo ponga a prueba, lo replique y, entre toda la comunidad, se construya conocimiento.

Este proceso de investigación es vibrante y altamente colaborativo; requiere creatividad, flexibilidad de pensamiento, apertura a nuevas ideas, manejo de la frustración, humildad intelectual, habilidades para comunicación de forma efectiva y una profunda sed de conocimiento.

Otra forma de hacer ciencia es detectar un problema, diseñar una solución, implementarla y analizar si el problema mejora o no. Después se realizan mejoras a la solución o se abandona y el proceso se repite para perfeccionarse. Entonces se crean nuevas tecnologías, prototipos, instrumentos, etcétera.

También se imparte conocimiento de forma grupal: la comunidad científica organiza congresos, coloquios y reuniones. Pero no se discute lo que ya se sabe, sino que se habla de los nuevos adelantos y se debate sobre aquello que no se conoce. Los miembros de la comunidad científica imaginan, preguntan, discuten (a veces de forma muy acalorada) y se van a sus laboratorios con nuevas ideas para avanzar el conocimiento.

Existen similitudes entre el sistema educativo nacional y el procedimiento científico, pero en el medio escolar se extirpa la parte más emocionante de la actividad científica que es la exploración de lo desconocido. No es emocionante hablar de física en términos de poleas, planos inclinados y vectores. Estos ejemplos se utilizan para simplificar un fenómeno, pero Newton se preguntó por qué la Luna se queda en el cielo, Galileo cuestionaba por qué las lunas de Júpiter orbitan el gigante gaseoso, Einstein quería comprender por qué la masa y la gravedad están relacionadas y Molina intentaba explicar por qué la atmósfera de Venus funciona de cierto modo. Ninguno comenzó con un diagrama de poleas y vectores. Todos comenzaron observando el mundo que los rodea y después formularon preguntas.

El avance científico de una sociedad no se da cuando se sigue paso a paso un manual de laboratorio; se logra cuando alguien hace una buena pregunta sobre el mundo y después sigue un procedimiento para responderla. Del mismo modo, el interés por la ciencia no surge en un salón de clases con un libro de texto de física o química, aunque éstos son excelentes herramientas de apoyo para resolver grandes preguntas. Las grandes preguntas surgen a través de la activa exploración del mundo, la curiosidad y la reflexión.

 

¿Cómo podemos llevar la vida científica a las escuelas? ¿Cómo retomamos los aspectos más vibrantes del mundo científico para hacer que los estudiantes vivan la vigorizante experiencia de navegar lo desconocido?

Con el avance de la tecnología computacional, el abaratamiento de los electrónicos y las telecomunicaciones, inventores y entusiastas han comenzado a crear un sinfín de aparatos y soluciones que después comparten en internet para enriquecimiento colectivo. El surgimiento de impresoras 3D, drones comerciales, internet de las cosas, textiles inteligentes, gadgets de toda índole, páginas web y apps móviles se debe en gran medida a estas comunidades de personas que construyen el mundo que se imaginan por el simple placer de hacerlo.

Estas comunidades formaron un movimiento, de manera no intencional, que redefine el papel del individuo en una sociedad de consumo. El llamado Movimiento Maker es el vivo ejemplo de que el acceso a herramientas e información y las ganas de aprender son suficientes ingredientes para desencadenar innovación tecnológica en comunidades de aficionados, permitiendo la entrada de más personas al desarrollo y la innovación, y abriendo las puertas del avance científico al ciudadano común.

Un maker es alguien que, por medio de proyectos, diseña, construye y mejora algo que es deseable para sí mismo, después lo comparte en internet y otros miembros de la comunidad construyen sobre lo creado. En este movimiento no se reinventa la rueda, pero colectivamente se mejora.

Desde la óptica pedagógica, la de un maker es una actividad de aprendizaje porque al construir el individuo se enfrenta a lo desconocido y está al límite de su capacidad técnica y cognitiva, ampliando su zona de comodidad y desafiando ideas preconcebidas. Según los estudios de Csikszentmihalyi ésta es la receta para el estado de flujo, de acuerdo con Eleanor Duckworth; así es cómo se descubre el potencial del objeto y se construye el conocimiento. Del mismo modo, Gardner explica que la construcción permite romper preconcepciones equivocadas del mundo.

En el transcurso del proyecto el estudiante se enfrenta a su ignorancia y cada fase es un reto nuevo, y así, de forma natural, surge la necesidad de explorar conceptos y teorías científicas para resolver los retos que el mismo proyecto presenta. La diferencia es que las teorías y los conceptos de ciencia se van aprendiendo “porque se necesita”, a diferencia del aprendizaje tradicional, donde se aprende “por si se llega a necesitar”.

Además, el aprendizaje es más profundo, porque se descubre el concepto teórico y se comprende su aplicación técnica y su manifestación física, enriqueciendo la experiencia de aprendizaje. Esto pareciera complicarlo, pero realmente agrega sentidos al aprendizaje, permitiendo elaborar un constructo cognitivo más comprensivo.

De manera natural, según las observaciones de Duckworth, este conocimiento adquirido puede llevarse a otros campos, permitiendo la transferencia del conocimiento, y así el estudiante no sólo adquiere habilidades para una disciplina, sino que enriquece su capacidad creativa en múltiples campos. De ese modo, armar un avión a control remoto permite aprender conceptos de física newtoniana, aerodinámica, electricidad, radiofrecuencia (electromagnetismo), por nombrar algunos. Éstos son ricos en conceptos matemáticos y, por lo tanto, se descubren las ecuaciones necesarias para el vuelo en un ambiente natural de aplicación práctica. Además, se desarrollan habilidades para diseño, el prototipado y el manejo de herramientas. Finalmente, se puede integrar de manera natural una revisión histórica de los modelos de aviación más revolucionarios, y así se crea un puente con materias como historia, geografía, economía y política.

Para que lo anterior funcione se necesita que el estudiante sea quien decida armar el avión. Un proyecto será interesante en cuanto sea voluntario, autodirigido, siga una motivación personal y tenga sentido para el alumno; la opinión del docente pasa a segundo plano.

Una vez que se tiene el proyecto es indispensable tener acceso a las herramientas y el material para hacerlo, por lo que un espacio de creación y experimentación resulta indispensable. Este espacio no tiene una receta predefinida; puede ser un escritorio con una caja de herramientas o un espacio amplio con mesas de trabajo, herramientas de corte, impresoras 3D, llaves, desarmadores y cuanta herramienta se nos ocurra. Al final, más herramientas y más material aumentan exponencialmente el potencial de proyectos que se pueden construir; en resumen, la creación está limitada por el acceso a herramienta y materiales.

 

¿Pero cómo motivar la construcción? ¿Cómo ligarla a los planes y los programas de estudio? ¿Cómo deben actuar la escuela y el docente?

Hablar de Movimiento Maker en la educación exige explorar estrategias que los padres de familia, los docentes y las comunidades educativas puedan aplicar para comenzar con la integración de actividades de construcción en el ámbito educativo. Lo que se busca es integrar el construccionismo en la educación con el objetivo de fomentar el interés, la creatividad y las habilidades para disciplinas científicas; pero es importante recordar que el construccionismo no es exclusivo de estos campos del conocimiento.

Investigaciones cualitativas para comprender el impacto del Movimiento Maker en la trayectoria educativa de jóvenes mexicanos indican que existen cinco actividades clave que llevan a las personas a convertirse en desarrolladoras de tecnología:

  1. Desarmar. Cuando en la infancia se desarman juguetes que contienen piezas simples se comprende el funcionamiento de aparatos electrónicos y principios mecánicos básicos porque se explora el funcionamiento de un objeto y así se comprende la lógica detrás de su funcionamiento. Esto permite transferir lo aprendido en la exploración a otros sistemas y así se dan los primeros pasos en el mundo maker. Además, desarmar objetos permite desarrollar destrezas en el uso y manejo de herramientas como desarmadores, llaves, pinzas, etcétera.
  2. Reparar objetos. Cualquier cosa descompuesta es un proyecto maker. Para reparar un objeto se necesita comprender la lógica detrás de su funcionamiento; del mismo modo, cuando la reparación es exitosa se descubren principios básicos del funcionamiento del mismo objeto y esto alimenta la creatividad. Además, contribuye al fortalecimiento del juicio crítico, la resiliencia, la creatividad y el análisis. De forma similar a desarmar juguetes y electrónicos, la reparación exige la utilización de herramientas y el desarrollo de destrezas para su manejo.
  3. Diseñar. Encontrar un problema y diseñar un objeto para solucionarlo es una actividad que exige un profundo análisis y mucha creatividad. El reto es encontrar un problema que sea desafiante, para el cual se requiera un esfuerzo profundo que dé significado al participante. Por otro lado, debe ser un problema en el cual la solución sea realizable y los estudiantes estén involucrados en la elección y la dirección del proyecto para permanecer interesados y comprometidos con el proyecto.
  4. Rediseñar el propósito de un objeto. En algunos textos, esto se conoce como hackear, que no debe confundirse con el concepto tradicional de burlar la seguridad cibernética. En el contexto maker, cuando alguien hackea un objeto lo modifica para transformar su propósito o su uso final. De este modo se pueden tomar los componentes de un radio viejo o un reproductor de CD y construir un pequeño robot o un mecanismo para abrir y cerrar una puerta. Esto sólo es un ejemplo; se puede aplicar en diferentes ámbitos y en el proceso se fomenta el descubrimiento del potencial creativo de un objeto o herramienta.
  5. Inventar. Puede ser una temática libre o motivada por una disciplina o contexto. Éste es el grado más avanzado de actividad maker porque requiere dominar tecnologías, manejar herramientas, diseñar, prototipar, explorar disciplinas desconocidas y poseer mucha resiliencia, pero es la experiencia más rica porque es altamente retadora e inmersiva.

Estas cinco actividades makers sólo son un puñado de opciones para introducir el movimiento a un contexto educativo, pero no son las únicas. Sin embargo, éstas pueden generar que surjan muchas más y así involucrar a la comunidad educativa en actividades de construcción y desarrollo de tecnología.

El Movimiento Maker, por su naturaleza, exige al participante desarrollar habilidades de indagación, exploración y análisis de información, mismas que son componentes de la investigación formal, y por lo mismo, contribuye a formar competencias de investigación académica. Al mismo tiempo, el Movimiento Maker es colaborativo y abierto, pues los makers son personas que comparten su creación con la comunidad, pero también comunican cómo hicieron el proyecto para que otros lo repliquen, lo cual exige desarrollar competencias de comunicación, mismas que la prueba PLANEA evalúa en los estudiantes del sistema educativo nacional, coadyuvando a los objetivos formales del mismo.

Finalmente, los actuales makers no construyen solos y existen tres figuras que contribuyen a formar el interés por ser un inventor:

  • Amigos. Generalmente esta actividad de construcción es altamente social pues siempre se hace en conjunto con uno o dos pares, con quienes existe afinidad de interés y personalidad. Por eso, el Movimiento Maker en la escuela requiere que los estudiantes construyan con sus amigos, para que la actividad tenga componentes lúdicos y sociales que permitan vivirla desde una perspectiva menos seria y más amigable.
  • Mentor familiar. La educación comienza en la casa y el mundo maker no es la excepción. Para fomentar el interés por construir e inventar, la presencia de un familiar adulto o de mayor edad que realice estas actividades cotidianamente de forma recreativa es clave para propiciar el interés en los más jóvenes. Así como tener padres lectores influye en el desarrollo de hábitos de lectura, tener padres, tías, abuelos o hermanos mayores que sean makers sirve para sembrar el interés.
  • Guía escolar. Un familiar puede sembrar el interés y un amigo puede ser cómplice en las aventuras de la invención, pero un experto que guíe y ofrezca una perspectiva externa, contribuya con ideas, dé soporte técnico, dirija el proyecto o ayude a hacerlo más complejo es clave para mantener el interés. Éste es el papel que los docentes pueden ocupar con mayor facilidad.

Hasta hace pocas décadas el mundo científico estuvo cerrado para la gran mayoría de la población, pero hoy cualquiera que esté interesado puede participar en el mundo científico, y ser un maker es un pase de entrada.

El Movimiento Maker muestra que, mientras exista acceso a herramientas y espacios de experimentación, cualquier persona tiene la capacidad de convertirse en científico e inventor. Además, si cualquier objeto descompuesto es un proyecto maker, los grandes retos de la humanidad también lo son; la diferencia es que el cambio climático, la contaminación, la desigualdad social, la violencia, la corrupción, la destrucción de ecosistemas y muchos otros problemas mundiales requieren grandes recursos y esfuerzos para ser resueltos, pero con menos de un científico por cada 1,000 trabajadores en México, difícilmente se tiene el capital creativo para resolverlos a tiempo.

Enseñar a niños y jóvenes a enfrentarse a estos problemas desde una perspectiva científica, proponiendo nuevas ideas para resolverlos y así construir el futuro que buscamos para la humanidad, es la principal contribución del Movimiento Maker en el mundo de la educación.

Los grandes peligros para la humanidad requieren esfuerzos mayúsculos para ser enfrentados y no se cuenta con mucho tiempo para hacerlo; por eso necesitamos a todos los científicos, inventores, investigadores y entusiastas que podamos formar. En resumen, necesitamos makers. Y se encuentran en las escuelas.

 

Para saber más

  • Csikszentmihalyi, M. (2008), Flow: The Psychology of Optimal Experience, Harper Perennial Modern Classics, EUA.
  • Papert, S. (1993), Mindstorms, Basic Books, EUA.
  • Resnick, M. (2017), Lifelong Kindergarten: Cultivating Creativity through Projects, Passion, Peers, and Play, The MIT Press, EUA.

 


 

* Profesor de la Escuela de Pedagogía de la Universidad Panamericana.

 

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Revista El Mundo del Abogado