El aprendizaje activo de la física (aaf) es una de las metodologías más exitosas para la enseñanza de la física desde finales del siglo pasado, se tiene una gran variedad de reportes de su efectividad en las décadas de 1980 y 1990, y ya a inicios del presente siglo el aaf se ha diversificado grandemente, esto es, se han desarrollado metodologías de enseñanza que han sido probadas por diversos investigadores de la física educativa. Si bien sus orígenes se pueden encontrar principalmente en los Estados Unidos de Norteamérica, al día de hoy se han realizado avances significativos en todos los continentes, desde verificación directa de una metodología específica, hasta modificaciones de la misma de acuerdo con las necesidades y recursos locales. Después del Año Mundial de la Física, las “metodologías activas” han tenido mucho auge, en especial aquellas en las que el estudiante debe utilizar sus manos para realizar experimentos sencillos, aquí el punto interesante es que se debe vivir la física, no abordarla sólo como una disciplina teórica, desconectada del mundo real. Bien sea que se utilicen clases demostrativas interactivas (cdi), tutoriales de física, talleres de física, instrucción por pares, aprendizaje basado en proyectos, física en tiempo real, etc., el espíritu del aaf es que el estudiante utilice sus manos, aprenda colaborativamente, realice experimentos sencillos con materiales de bajo costo, pueda desarrollar proyectos experimentales de física, incluso con un enfoque Steam, que pueda utilizar software para simulaciones unidas al experimento real (si cuenta con los recursos necesarios), que realice análisis de videos y de los recursos disponibles en la web para entender los diversos conceptos físicos.

Entre todo este movimiento educativo de innovar la enseñanza de la física mediante metodologías activas, en el año 2008 la Comisión Internacional de Educación en Física (icpe, por sus siglas en inglés) —perteneciente a la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (iupap, por sus siglas en inglés)— realizó una interesante declaración sobre la forma en que se recomienda enseñar física en el mundo en general. A grandes rasgos, la iupap (2008) proclamó lo siguiente:

La iupap insta a los gobiernos nacionales, a los físicos, a los profesores de física, a las Sociedades de Física y a los organismos de financiación en todos los países a:

• Apoyar las mejores prácticas de la enseñanza de la física y la investigación en la enseñanza de la física en todos los niveles mediante el fomento de los métodos de enseñanza, incluido el trabajo de laboratorio, que participen activamente las manos y las mentes de los educandos.

• Hacer disponibles fondos para el establecimiento de laboratorios bien equipados y el diseño de planes de estudio adecuados que establezcan especial énfasis en la enseñanza de las habilidades de experimentadores.

• Apoyar el desarrollo de instrumentos de bajo costo, aparatos de física y equipos, y —cuando las finanzas lo permiten— sistemas computacionales de adquisición de datos en tiempo real en el nivel adecuado de sofisticación para una variedad de usos en la enseñanza de la física en el aula y el laboratorio.

• Apoyar los planes de estudios que enseñan física con una adecuada diversidad de métodos, incluyendo enfoques experimentales, que promuevan el pensamiento crítico y ayuden a los estudiantes a comprender cómo la física es relevante para sus culturas locales y para un futuro sostenible de la humanidad (p.5).

Los antecedentes que la icpe consideró para llegar a esta serie de recomendaciones fueron que “la física es una ciencia experimental cuyo objetivo es la observación, descripción, modelado y comprensión del mundo natural en el que vivimos. Que el proceso de reproducción de fenómenos en el laboratorio permite a los científicos estudiar, en detalle cuantitativo, aspectos de fenómenos específicos y comprender conceptos específicos. También, que los métodos modernos de medición y las técnicas de instrumentación contribuyen al avance de la ciencia y a sus aplicaciones.

Por tanto, es natural incluir el trabajo en un laboratorio bien equipado en la enseñanza de la física. Además, la investigación contemporánea en la enseñanza y el aprendizaje de la física indica que las actividades prácticas y otros enfoques interactivos, cuando se integran en la enseñanza, conducen a un aumento en la comprensión del tema por parte de los estudiantes.

Por lo tanto, es preocupante que en todo el mundo el modo predominante de enseñanza siga siendo las conferencias basadas en libros de texto. Los laboratorios, como parte del proceso de aprendizaje tanto en los países desarrollados como en desarrollo, están infrautilizados o no se utilizan adecuadamente. Muy pocas instituciones, incluidas las de los países desarrollados, ofrecen técnicas de aprendizaje activo que se integren en todo el aprendizaje de física de los estudiantes y que puedan ayudarlos a visualizar la física que están aprendiendo y mejorar su comprensión cualitativa y cuantitativa.

Incluso cuando el trabajo de laboratorio y/o las actividades prácticas son una parte integral del plan de estudios, a menudo se sigue un enfoque de libro de cocina que no aporta conocimiento conceptual y de procedimiento sobre la actividad, que luego se convierte en una práctica sin involucrar la mente de los estudiantes. Este enfoque algorítmico no aporta ni el oficio del experimentador ni una comprensión del mundo físico. Los estudiantes no logran comprender los conceptos de confiabilidad y validez de los datos, la importancia de los errores de medición y la incertidumbre de la medición y la noción de refinar el proceso de medición para obtener la precisión deseada. Tampoco aprecian la interacción inherente de la teoría y la experimentación en el progreso de la ciencia. Todos estos deberían ser resultados de una educación eficaz en física.

La investigación sistemática sobre las concepciones de la física de los estudiantes ha demostrado que éstos traen al aula sus propios pensamientos y puntos de vista sobre el mundo. Para que la enseñanza sea eficaz, el estudiante debe convertirse en un participante activo, en vez de ser un receptor pasivo, en la reconstrucción de su propio conocimiento.

Los entornos eficaces de enseñanza-aprendizaje, cualquiera que sea el énfasis relativo en las clases basadas en libros de texto, la resolución de problemas o el aprendizaje basado en la investigación, reconocen la importancia de las actividades prácticas, del trabajo de laboratorio y de proyectos. En algunos países las actividades prácticas se están integrando eficazmente en la enseñanza de las ciencias en los primeros años de la escuela y, cuando están disponibles, proporcionan una base importante para el aprendizaje activo de la física en los años escolares posteriores y en las universidades. Estas estrategias exitosas necesitan una adopción y una difusión más amplias a todos los niveles.

Para ayudar a dar efecto a la resolución propuesta por la icpe ha sugerido que:

• Se organicen sesiones especiales sobre los aspectos educativos del aprendizaje práctico, la experimentación y la evaluación adecuada, en conferencias de disciplinas específicas de las comisiones de la iupap;

• Se organicen talleres y colaboraciones multinacionales para el diseño y desarrollo de material de referencia para el aprendizaje activo y el trabajo de laboratorio y, además, la difusión mediante la formación profesional de educadores de física; y

• Se establezcan centros de recursos electrónicos para el intercambio de ideas sobre iniciativas locales, materiales didácticos, prototipos de equipos prácticos, en particular aquellos que puedan ser adaptados localmente para la construcción por los profesores y sus estudiantes, para servir a una variedad de actividades educativas necesarias en diversos contextos culturales (icpe, 2008, p. 5).

¿Qué ha sucedido desde el año 2008 en que se dio esta importante declaración para la enseñanza de la física, la cual fue generada por distinguidos especialistas en la investigación de la educación en física? A 12 años de los trabajos de la icpe, la realidad es que el avance ha sido lento y poco. Refiriéndonos a Latinoamérica, podemos decir que la Organización para las Naciones Unidas para la educación, la Ciencia y la Cultura (unesco, por sus siglas en inglés), la red Latin American Physics Education Network (lapen), el Comité Inter Americano de Educación en Física (ciaef), la Latin American Science Education Research Association (lasera), por citar a algunas de las agrupaciones del área más activas en la región, así como los miembros de la icpe para Latinoamérica, han logrado impulsar algunos talleres, escuelas, reuniones, conferencias y simposios sobre aaf, pero su impacto ha sido mínimo. Aún queda mucho por hacer y el presente libro es un esfuerzo para difundir la metodología de enseñanza mediante cdi, las cuales han sido estructuras por varios profesores de física, de tal manera que la estructura y la forma de las mismas puede ser adaptada a las necesidades de los docentes y de los estudiantes.

Esperamos que nuestros lectores encuentre interesante y útil esta colección de secuencias didácticas y que los resultados alentadores de algunas investigaciones realizadas para medir la efectividad de las cdi pueda influir en el perfeccionamiento de la enseñanza de la física.