Introducción

Durante la formación inicial los formadores de docentes queremos que transiten por todos los roles descritos por Papaevripidou et al. (2017): docentes como aprendices, como pensadores, analizadores, diseñadores y reflexivos en su práctica (teachers as learners, as thinkers, as analyzers, as designers, as reflective practitioners). De todos esos roles, de acuerdo con nuestra experiencia, el más difícil de conseguir es el de docente que diseña secuencias de actividades o SEAs (teacher as designer), dificultades que posiblemente tengan su origen en su experiencia previa como estudiantes y en las resistencias epistemológicas al cambio didáctico (Blanco-López et al., 2018; Hamed et al., 2020; Jiménez-Liso, Castillo-Hernández, et al., 2021).

En nuestros primeros años como formadores de docentes solíamos plantear como actividad evaluable a los futuros docentes que diseñaran secuencias de actividades (SEAs), más concretamente en el marco de los años 90, que aplicasen los modelos didácticos a un tema de ciencia cotidiana. Al poco tiempo fuimos conscientes de que, además de inalcanzable para nuestros estudiantes (futuros docentes), nosotros mismos no teníamos dominio en la tarea de diseñar SEAs como tal, pues tan solo habíamos sido capaces de plantear algunas actividades sueltas o de adaptar secuencias de otros autores. Conscientes de esta deficiencia en nuestro propio dominio, dejamos de pedir a nuestros estudiantes que asumieran el rol de diseñadores y fuimos nosotros mismos los que decidimos asumir en primera persona ese papel: concentramos nuestro esfuerzo en el diseño de SEAs adecuadas para la formación inicial de docentes, SEAs que debían integrar el conocimiento científico con el conocimiento didáctico (Martínez-Chico et al., 2014). Queríamos evitar así pedirle (y evaluar) a nuestro alumnado un diseño de SEAs que nosotros mismos no teníamos operativizado.

A pesar de nuestras dificultades e insatisfacciones, coincidimos en que la tarea de diseño es muy relevante en la actividad profesional docente, de hecho es una de las prácticas clave de enseñanza (Grossman, 2018; Rivero y Jiménez-Liso, 2021), tarea sobre la que existen numerosas propuestas sobre cómo realizarla, por ejemplo, Replace-revise-report, (Stuessy y Metty, 2007), Action, Looking back on action, Awareness of Essentials aspects, Creating alternative methods of actions and Trial ALACT (Korthagen, 2010). Todas estas propuestas fundamentadas en la mejora continua de una acción no tendrían sentido si no se comienza con un diseño, planning-teaching-reflection (Zembal-Saul et al., 2000).

De hecho, es objeto de investigación didáctica desde hace décadas (Artigue, 1988), generándose una línea de investigación recurrente denominada investigación de diseño (Design Based Research DBR, Easterday et al., 2016; Nieveen et al., 2006). A menudo es difícil distinguir esta línea de investigación (DBR) del diseño de SEAs fundamentadas en investigación (Research Based Design, RBD) y de su refinamiento. Como a lo largo de los años nos hemos movido entre ambas líneas (DBR y RBD) en este artículo, en primer lugar, queremos clarificarlas y, en segundo lugar, explicitar y aportar luz sobre aquellos aspectos que nos han resultado útiles en nuestra experiencia como diseñadoras. En tercer lugar, proponemos estratificar estos aspectos por niveles de concreción que ayuden a operativizar el proceso de diseño. En cuarto lugar, propondremos el diseño disimulado como proceso de aplicación de los diferentes niveles de concreción para el acompañamiento a futuros docentes, en este artículo del MPES (Máster de Profesorado en Educación Secundaria) pero aplicable también a futuros maestros y maestras, de aprender a diseñar y, por último, compartiremos algunas inquietudes sobre la investigación de diseño (DBR) que aún no tenemos resueltas.

La investigación de diseño (DBR) vs diseño fundamentado en la investigación (RBD)

El resumen histórico sobre el diseño de secuencias de actividades (RBD) realizado por (Guisasola et al., 2021) muestra dimensiones para el diseño, comunes en diferentes propuestas: ideas alternativas de los estudiantes, análisis epistemológico del contenido curricular para justificar los objetivos de enseñanza-aprendizaje, perspectiva socioconstructivista del aprendizaje, diseño de las actividades en función de los resultados de la investigación y evaluación en función del aprendizaje logrado por los estudiantes (Guisasola y Oliva, 2020). El citado simposio sobre DBR denominaba como herramientas de diseño aspectos similares a los anteriores: concepciones alternativas, lógica de la disciplina-epistemología, contextualización (Jiménez-Liso y de Manuel Torres, 2009; Kortland, 2007; Lupión-Cobos et al., 2017), demandas cognitivas (Ametller et al., 2005), modelos científicos escolares (Gómez et al., 2007), etc. Si los grandes consensos que fundamentan el diseño de SEAs son idénticos entre la RBD y la DBR ¿qué las diferencia o para qué es necesaria una línea DBR?

Esta pregunta coincide con otra planteada en un reciente simposio celebrado en el marco del XI Congreso de investigaciones sobre DCE (Lisboa)^[1]de qué diferenciaba la investigación de diseño (DBR) de los tradicionales diseños y refinamientos de SEAs fundamentados en investigación (RBD descritas por Juuti y Lavonen, 2006). Para responder a estas preguntas similares debemos diferenciar ambos procesos (DBR vs RBD). En palabras de Guisasola et al. (2021) lo que aporta la investigación de diseño (DBR) es que su foco está en desarrollar una teoría humilde de intervención en el aula que caracterice el diseño en la práctica (en lugar de simplemente probar hipótesis). Sería desarrollar una teoría de enseñanza, no de aprendizaje de las que ya tenemos consensos (Deans for impact, 2015), ya reclamada por Zembal-Saul (2017) en su ponencia del X congreso de Investigaciones en DCE (Sevilla).

Además de la generación de teoría humilde creemos que las diferencias también se encuentran en la manera de aproximarse a las recomendaciones de la investigación didáctica, pues en el caso del diseño de SEAs fundamentado en investigación (RBD) la aproximación a la investigación puede ser de una manera más implícita mientras que en el caso de la investigación de diseño (DBR) no solo debe ser explícita sino que debe ser objeto de investigación, a modo de control de variables. Podemos hacer la analogía entre artesanía e ingeniería (o técnica). La artesanía hace referencia a lo repetitivo y mecánico, aunque no conozcamos o explicitemos sus razones, mientras la ingeniería hace referencia al uso de conocimientos para llegar a un producto: necesidades, diseños, implementación, evaluación (Couso y Simarro, 2022). Son dos extremos entre los cuales podemos situarnos. También es verdad que el artesano está más vinculado a cada objeto concreto y necesidades concretas mientras el ingeniero busca un marco más general.

De acuerdo con lo que buscamos, es decir, un marco teórico que dé estatus científico al diseño, explicitar conocimientos y procedimientos que facilitan y mejoran la tarea de diseño, es lógico que nos situemos en el enfoque ingenieril. La idea es dejar de identificar el diseño como artesanal (Mor et al., 2013), producido por los artesanos-docentes para otorgarle valor para la investigación didáctica analizando su proceso para operativizarlo, ingenierizándolo. Pero diríamos en una ingeniería suave o flexible, con la capacidad adaptativa que se presupone al artesano.

En este proceso de ingeniería didáctica (Artigue, 1988), encontramos muchos procesos que sirven para identificar y explicitar los principios de diseño, por ejemplo, el análisis didáctico (Lupiáñez y Rico, 2008; Perales et al., 2014, 2010; Rico-Romero, 2013), las fases de la investigación de diseño (Plomp y Nieveen, 2013), en concreto, la fase de diseño que plantean Guisasola et al. (2021). Estos principios de diseño, tenemos que reconocer que, debido a su alto grado de generalidad deben fundamentar cualquier diseño de SEA, pero difícilmente tienen utilidad para ayudar a los docentes a diseñar, pues si para diseñar una SEA adecuada para un determinado alumnado, fuera necesario hacer todo un proceso de diagnóstico de concepciones alternativas, de análisis histórico, su epistemología, de análisis del currículo, etc. sobre cada tema del currículo a impartir, estaríamos incrementando el ya sobrecargado quehacer diario de los docentes y esta estrategia alejaría aún más a la investigación didáctica de los docentes porque, de nuevo, los ponemos en la situación de que solo los investigadores tienen la capacidad (medida en tiempo) de desarrollar toda esta ingente cantidad de trabajo para producir una buena secuencia. A la investigación de diseño le corresponde la tarea de concretar estos principios de diseño en herramientas útiles para que el docente diseñe para su alumnado y aula de ciencias.

El proceso de enseñar a diseñar a otros docentes (en formación inicial o permanente), que nos viene preocupando y sobre el que hemos reflexionado nos está permitiendo identificar habilidades innatas de algunos docentes y dificultades en otros. Así como reconocer la capacidad de grupos de investigación cercanos que ayudaban a otros docentes a diseñar programas de actividades pormenorizados que tanto nos han servido de referente (Couso, 2011; Gil Pérez y Martínez Torregrosa, 1987; Sanmartí, 2002). Nuestra preocupación se ha ido materializando en una reflexión, análisis y categorización continua sobre cómo diseñamos para compartirlo con otros docentes. Como muestra de nuestra preocupación compartida hemos analizado en varias ocasiones tanto el acompañamiento a estudiantes (Jiménez-Liso, Castillo-Hernández, et al., 2021) y a compañeras (Jiménez-Liso, Giménez-Caminero, et al., 2019; Jiménez-Liso, Delgado, et al., 2021) en el diseño de SEAs. En este proceso de análisis cualitativo, hemos detectado la dificultad de transferir los principios de diseño, por lo que hemos visto la necesidad de concretar en tres niveles diferentes que diferencien recomendaciones de herramientas útiles para el diseño, como veremos a continuación.

Principios de diseño, elementos de diseño, herramientas de diseño

Si queremos ser capaces de poner orden en el caos de cómo diseñamos y cuáles son nuestros andamios para el diseño, lo primero que debemos hacer es diferenciar niveles de concreción en esos andamios que faciliten la operativización del proceso de diseño.

Cuando en el citado simposio se preguntaron por herramientas de diseño pudimos comprobar que algunas “herramientas” eran muy amplias, más bien recomendaciones como tener en cuenta las concepciones alternativas de los estudiantes y otras muy concretas, como por ejemplo un contexto determinado botellas de agua mineral (Rodríguez-Mora et al., 2022), la compra-venta de un coche (Moreno-Fontiveros et al., 2022), etc.). Con el término herramientas se hacía referencia a todo lo que utilizamos para realizar el diseño, desde ideas o conocimientos generales hasta ejemplos muy concretos. Difícilmente podremos transferir este proceso si no graduamos estos andamios.

Todos reconocemos una serie de consensos (Jiménez-Liso y Couso, 2020) o grandes recomendaciones y sugerencias que surgen de la investigación didáctica y que los diseñadores queremos tener en cuenta (y que ya se tenían en los diseños fundamentados en la investigación, Research-Based Design o RBD), de manera explícita o implícita. Podemos reservar el término principios de diseño para estos grandes consensos y recomendaciones.

Numerosos pueden ser los principios de diseño que, desde nuestra práctica habitual fundamentada en la literatura didáctica, agrupamos en siete, las cuatro primeras tomadas de los obstáculos del pensamiento docente (Porlán et al., 2011; Rivero y López, 2020) y tres más añadidos de nuestra propia experiencia:

- Principios psicológicos, relacionados con cómo se concibe el aprendizaje y el papel del estudiante. Por ejemplo, los estudiantes tienen sus propias descripciones y explicaciones sobre diferentes fenómenos, y esas ideas que ya hay en su cabeza juegan un papel clave en el aprendizaje de ideas científicas (Bell, 1985; Pozo Municio y Gómez Crespo, 1998).

- Principios didácticos, relacionados con cómo se concibe la enseñanza. Por ejemplo, considerar que el enfoque de enseñanza guiado produce más efecto que el autónomo (Aguilera y Perales, 2018; Ferrés Gurt et al., 2015).

- Principios ideológicos, relacionados con cómo se concibe la finalidad de la ciencia y de la educación científica. Por ejemplo, considerar que enseñar ciencias no es una actividad neutra ideológicamente y que los docentes pueden y deben “contaminar” al alumnado con un enfoque crítico de los problemas socioambientales que nos afectan (Cebrián-Robles et al., 2021).

- Principios epistemológicos, relacionados con cómo se concibe el conocimiento y sus formas de validarse, en general y en las ciencias en particular. Por ejemplo, considerar que la ciencia está en construcción y, por tanto, el alumnado puede participar de ella, poniéndose en conflicto que es un conocimiento superior, absoluto y verdadero (Cobern y Loving, 2002).

A estos principios podemos añadir otros tres principios, procedentes de la investigación didáctica y de nuestra práctica como diseñadores:

- Principios conceptuales, relacionados con las grandes ideas y modelos de la ciencia, desde su selección hasta su contenido y transformación en ideas y modelos científicos escolares. Son el punto de llegada de toda secuencia de actividades (need to know principle, Pilot y Bulte, 2006), que conllevarían una de las primeras tareas a realizar por los docentes a la hora de diseñar y secuenciar: la clarificación conceptual (López-Gay, 2012; Rivero et al., 2013) con el punto de partida de las ideas personales del alumnado, es decir, los principios psicológicos antes señalados (Carrascosa, 2005; Quílez, 2019).

- Principios contextuales, con una doble aproximación, por un lado, centrado en el contexto de aplicación de la secuencia (características socioculturales y económicas del alumnado, aula, centro, etc.) y, por otro lado, centrados en la relevancia o proximidad a lo cotidiano al alumnado (Jiménez-Liso y de Manuel Torres, 2009; Lupión-Cobos et al., 2017) y con el materialismo-dialógico de los objetos materiales utilizados en el aula (Hetherington et al., 2018).

- Principios afectivos y emocionales, relacionados con la dimensión afectiva de la enseñanza de las ciencias para reconocer que no solo es una tarea cognitiva, tanto para los docentes como para el alumnado, por lo que a la hora de diseñar también hay que tener en cuenta qué emociones se producen cuando se enseña ciencias (Bellocchi, 2019; Saunders, 2013) y cuando se aprende ciencias (Dávila-Acedo et al., 2015) y cuándo se producen esas emociones dentro de una secuencia de actividades (Jiménez-Liso, Gómez-Macario, et al., 2020; Jiménez-Liso, Martínez Chico, et al., 2021).

Estos principios de diseño, siendo necesarios y útiles para el diseño, son a menudo difíciles de transferir directamente al diseño de una SEA, sobre todo para docentes nóveles en formación, por lo que necesitamos aumentar niveles de concreción que les ayuden a secuenciar SEAs.

El siguiente nivel más concreto que los principios, lo vamos a denominar elementos y, el siguiente herramientas de diseño. Para entender la diferencia entre los niveles usamos la analogía con los distintos niveles en el diseño-montaje de los muebles de IKEA:

- En el primer nivel se caracteriza cómo debe ser la estética de los muebles su funcionalidad o sus exigencias medioambientales (principios de diseño) que condicionarán todo el diseño que se haga. Puede haber diseñadores expertos que modifiquen o realicen sus diseños atendiendo a estos grandes principios, pero lo habitual es precisar de aspectos más concretos.

- En el segundo nivel de concreción como elementos de diseño, se diseñan las diferentes partes del mueble en función de la composición, la cantidad de madera necesaria, etc. Cada parte que se diseña tiene entidad y utilidad en sí misma, aunque no se requiera ensamblarlos. De hecho, se testean los elementos diseñados en función de los principios de diseño (firmeza, utilidad, estética, etc.) como resultado de su implementación.

- En el tercer nivel de concreción, además se diseña el “librito de IKEA”, la auténtica herramienta de diseño que ayuda a montar el mueble (máximo nivel de concreción) herramienta del diseño-adaptación-montaje de secuencias de actividades, que es útil a los usuarios (en nuestro caso docentes) independientemente del idioma que hable quien lo monte.

A modo de ejemplo, usaremos la dimensión epistemológica: las recomendaciones que surgen de la investigación sobre Naturaleza de la Ciencia (NoS) es que los docentes desarrollen con su alumnado qué es la ciencia y cómo se construye. Al tener en cuenta este principio de diseño se nos abre un debate sobre si trabajarlo con un enfoque explícito o implícito (Duschl y Grandy, 2008) que condiciona muchísimo el diseño, pues si asumimos un enfoque explícito podemos utilizar un evento de la Historia de la Ciencia para reflexionar sobre NoS y daría una SEA muy diferente a si utilizamos un enfoque implícito con una indagación sobre pH bucal (Jiménez-Liso, López Banet, et al., 2021; Jiménez-Liso, López-Banet, et al., 2020). Por eso, de la recomendación trabajar la NoS en secundaria (principio de diseño) podemos reconocer los enfoques explícito-implícito con un nivel más de concreción que hemos denominado elemento de diseño. Podemos, además, aumentar otro nivel de concreción (herramientas de diseño) si proporcionamos a los diseñadores un andamio mucho más operativizado, una línea del tiempo histórica de los ácidos y las bases (Jiménez-Liso, Lopez-Banet, et al., 2020) que permite a quien diseña centrar la SEA en un momento histórico clave (el año 1923) para poner en conflicto la imagen acumulativa lineal del alumnado ya que en esa fecha tres investigadores de manera independiente (sin conexión entre ellos, Brönsted, Lowry y Lewis) propusieron dos interpretaciones diferentes (dos de ellos coincidentes) partiendo de problemas y paradigmas muy diferentes, unos desde el paradigma protónico y otro desde el electrónico.

Una vez consensuados muchos principios de diseño, debemos aspirar a aterrizar en un “librito de IKEA” que los concrete en elementos y herramientas que nos sean útiles para diseñar SEAs. No se trata de ofrecer instrucciones sino de transformar los grandes consensos (Jiménez-Liso y Couso, 2020) y recomendaciones de la investigación didáctica en aportes, herramientas útiles para que los docentes diseñemos nuestra enseñanza (y otros docentes su enseñanza). Para ello, hemos construido una tabla operativa con los diferentes niveles de concreción (principios, elementos y herramientas) que puedan ser útiles y transferibles a la hora de diseñar (tabla 1). Queremos indicar que para diseñar no es necesario considerar todas y cada unas de las celdas de la tabla 1 sino que puede servir como instrumento de diseño al ir picoteando sobre las celdas, o también como criterios de valoración de materiales ya diseñados por editoriales o por otros grupos de investigación para aquellas propuestas que, como comentábamos en la introducción de este artículo, prefieran que los futuros docentes aprendan a saber valorar (más que diseñar) materiales con criterios didácticos como los que se indican en la tabla 1.

En el siguiente apartado de este artículo mostraremos ejemplos de cómo utilizar cada nivel de concreción para el diseño y de la utilidad y las dificultades de cada nivel que hemos encontrado al enseñar a diseñar SEAs a los futuros docentes de secundaria (aplicable también para la formación de maestros y de maestras).

Tabla 1
Ejemplos de Principios, elementos y herramientas de diseño para cada dimensión

Figura 1
Ciclos de indagación y modelización con ciclo de emociones (adaptado de Jiménez-Liso et al., 2022)

Una propuesta para enseñar a diseñar SEAs de indagación y modelización: el diseño disimulado

Hasta aquí se ha presentado una reflexión, basada en la literatura didáctica y en nuestra propia experiencia como diseñadores, que nos ha permitido establecer dimensiones y categorías en el proceso de diseño. En esta segunda parte del trabajo, ejemplificaremos esas categorías en algunas de las dimensiones establecidas a partir del análisis cualitativo de una experiencia de diseño colectivo con futuros docentes de Secundaria^[2].

La necesidad de que los futuros docentes diseñen secuencias de actividades en la formación inicial responde a la idea de que el conocimiento práctico profesional solo puede producirse si se parte de la reflexión de problemas prácticos (Porlán y Rivero, 1998). El problema de diseñar actividades (o SEAs) suele ser un problema de profesores en activo, pero no tanto de los docentes en formación inicial que aún no perciben el problema del diseño como propio ni supone todavía un reto profesional la preparación de secuencias de actividades. Los estudiantes del Máster de Formación de Profesorado de Educación Secundaria (MPES en adelante) como desarrollan su formación en un solo curso y tienen el prácticum o prácticas de enseñanza próximas a (o en medio de) las asignaturas de didácticas específicas, suelen vivir una aproximación a esta problemática, por lo que nos encontramos en la situación óptima para avanzar en su formación como diseñadores de SEAs. En nuestra propuesta docente, los estudiantes viven como estudiantes secuencias diseñadas por nosotros que después las implementan al comienzo de su periodo de prácticum para que evalúen su efectividad con su propio alumnado. Los resultados los animan a querer enfrentarse al diseño propio sobre la temática acordada con su tutor/a profesional (docente de secundaria en activo). Previamente disimulamos un diseño colectivo, todos sobre un mismo tema. Usamos el término disimular en su acepción de la RAE de fingir ignorancia o desconocimiento de algo, porque para operativizar el diseño y ser capaces de enseñar a diseñar a otros, los formadores de docentes previamente tenemos que tenerlo muy diseñado, aunque a los estudiantes se lo planteamos como si se tratase del diseño de un tema nuevo para nosotros, y anticipar todos los pasos a realizar y todas las posibles dificultades. Esta anticipación nos sirve para poder retroalimentarlos (dar un feed-back y un feed-forward adecuados). Por motivos de espacio, a modo de ejemplo destacamos cuatro de las siete dimensiones^[3] de diseño señaladas en la tabla 1 y la evolución y concreción de nuestras propuestas a lo largo de varios cursos de implementación.

Dimensión psicológica

Como señalan Rivero y López (2020), uno de los primeros saltos en el cambio de pensamiento docente tiene que ver con los aspectos psicológicos, es decir, el reconocimiento de que el alumnado tiene ideas personales sobre muchos temas científicos, bien por su experiencia personal, inducidas por la enseñanza y/o reforzadas por los medios de comunicación o su entorno social (Pozo, 2020). Tras haber sido conscientes de sus propias concepciones alternativas cuando vivían las secuencias de indagación diseñadas por nosotros, los estudiantes del MPES fueron capaces de detectarlas en sus alumnos de secundaria al implementar las mismas secuencias.

En el diseño colectivo posterior, al enfrentarlos al diseño disimulado, si planteamos este aspecto como principio de diseño: recordad que en vuestro diseño tener en cuenta las concepciones alternativas, sus propuestas quedaban reducidas a elaborar un cuestionario propio (sin fundamentarse en bibliografía didáctica) para el inicio de su secuencia, de escasa utilidad para el aprendizaje de sus futuros estudiantes. Por ello, en cursos posteriores, afinamos la actividad de diseño aterrizando en una concepción alternativa concreta que hubieran detectado en su implementación, por ejemplo, la dificultad de sus alumnos para diferenciar entre respiración de las plantas y fotosíntesis tras haber vivido la secuencia de si un garbanzo es o no un ser vivo (Martínez-Chico et al., 2020) o la identificación de la escala de pH como lineal en vez de logarítmica en la secuencia del chicle y pH bucal (López-Banet, Jiménez-Liso, et al., 2021). Una sola concepción alternativa condicionó el diseño de la secuencia de actividades que diseñaron y reorientó su enseñanza hacia un objetivo de instrucción y diferentes contextos en que tener en cuenta esta concepción alternativa, convirtiéndose en un elemento de diseño, pues aumenta el grado de concreción del diseño.

La herramienta de diseño relacionada con los aspectos psicológicos sería disponer de una revisión bibliográfica y sistematizada de las concepciones alternativas sobre el tópico a aprender. Como hemos indicado en el párrafo anterior esta herramienta no siempre es necesaria, pues una sola concepción alternativa puede ser el detonante de una secuencia sin necesidad de tener operativizada todas las concepciones alternativas sobre un tema. Cuando disponemos de esta revisión sistemática puede ayudar a tener en cuenta las concepciones alternativas relacionadas con las situaciones de aprendizaje (en nomenclatura de la nueva LOMLOE) a diseñar o incluso a establecer una progresión de aprendizaje con SEAs enlazadas.

Dimensión didáctica

Más dificultad encontramos en su cambio de enfoque de enseñanza a pesar de que los futuros docentes en formación han vivido, reflexionado, identificado el enfoque de enseñanza por indagación y modelización (MBI) y lo han implementado y evaluado su efecto en sus propios estudiantes de ESO.

De nuevo, cuando nuestras propuestas para los estudiantes MPES eran grandes recomendaciones como que diseñen con enfoques próximos a las prácticas científicas, por ejemplo MBI, (principio de diseño) a pesar de haberlo vivido en nuestra asignatura e implementado en su primer periodo de prácticum, suelen reducir esta recomendación a buscar un experimento con el que “motivar al alumnado” en su sentido de entretener o amenizar (Jiménez-Liso et al., 2018) y no tanto en el de dar motivos para querer aprender, que tenga sentido.

En cursos posteriores aumentamos el nivel de concreción aportándoles las fases de la indagación y de la modelización (elementos de diseño) y en el último curso concretamos usando los ciclos (figura 1, herramienta de diseño) con cajas vacías para:

1. identificar las actividades de nuestras SEAs vividas en nuestras clases. Esto nos permitió analizar sus dificultades para reconocer las actividades en cada fase de indagación. Por ejemplo suelen pasar desapercibidas las actividades de planificación, evaluación o desarrollo de diseños para obtener pruebas, a pesar de incluir en todas nuestras SEAs una actividad que comienza con ¿cómo podemos comprobarlo? Planifica un diseño experimental… Ocurre algo similar con la transformación de datos en pruebas, que la suelen unificar con la recopilación de datos, como si fueran pasos obvios, sin tener en cuenta la importancia de ralentizar este proceso en el aula de Secundaria y de detenernos tanto en la lectura de los datos como en su análisis: ¿en qué coinciden los datos con vuestra hipótesis? ¿en qué no?

2. Redactar el enunciado de las actividades de su SEA. Debemos señalar que este paso no es fácil, por muy trivial que lo parezca a las personas con una mínima experiencia en diseño, pues requiere asumir que el protagonista de la actividad no es el docente ni es su guion de clase (explicar, preguntar, mostrar, encargar ejercicios...) sino que los protagonistas son los estudiantes. Esto supone un cambio no inmediato para un docente novel: usar verbos (acciones a realizar por el alumnado) en segunda persona del singular o plural (individuales o grupales) evitando preguntas que incluyan ¿por qué…?, transformándolas en otras más imaginativas e investigables (Tena y Couso, 2022) ¿cómo puedes explicar…?, ¿cómo lo comprobarías?, etc.

Los ciclos ayudan al diseño, pero queremos señalar que no es necesario seguir un orden cronológico en los ciclos de indagación y modelización que se presentan diferenciados. A veces (muy pocas) la pregunta ha sido el detonante de algunas de nuestras SEAs (Jiménez-Liso, Martinez Chico, et al., 2021; Martínez-Chico et al., 2020), la mayoría de las veces esta pregunta que “engancha” surge en mitad del proceso al intentar contextualizar el contenido propuesto por los tutores profesionales (profesorado de secundaria en los centros de prácticum).

La ayuda que proporcionan los ciclos de indagación y modelización como herramientas de diseño didácticas se ve mermada por las resistencias de los estudiantes del MPES producidas por la cultura del centro en el que realizan las prácticas de enseñanza y por su propio pensamiento docente acumulado durante sus años como alumnos (Jiménez-Liso, Castillo-Hernández, et al., 2021). La resistencia más habitual procede del esquema simple de primero explico y luego hago el experimento (aplico). Teniendo en cuenta estas resistencias la propuesta que planteamos en el diseño disimulado es separar el ciclo de indagación (Jiménez-Liso, 2020) del de modelización (Couso, 2020; Garrido-Espeja et al., 2022) porque ayuda a identificar el conocimiento descriptivo que genera la necesidad de explicarlo (modelo).

Dimensión contextual

Si en la dimensión didáctica indicábamos la resistencia y dificultad de los docentes en formación MPES, en esta dimensión contextual suelen atenderlos con facilidad, planteando diversos contextos relacionados con los contenidos que quieren enseñar, pues reconocen rápidamente la necesidad de conectar los aprendizajes con la realidad o la vida cotidiana del alumnado (Claxton, 1984), recomendación habitual como principio de diseño.

La dificultad aparece cuando intentan encajar un contenido concreto en un determinado contexto de la vida cotidiana que suele necesitar de muchos más contenidos para explicarlo (fricción contexto-contenido, Kortland, 2007) y requiere clarificar todo lo que se necesita saber (need to know principle, Pilot y Bulte, 2006).

Dado que los contextos pueden dificultar el aterrizaje en los contenidos a aprender (Jiménez-Liso y de Manuel Torres, 2009) en el diseño disimulado condicionamos, como elemento de diseño, la elección de un solo fenómeno (Acher et al., 2007), y especialmente condicionamos que la selección de los objetos concentre la atención sobre el objetivo didáctico a conseguir (y evitar dispersiones por un uso indebido de muchos objetos, Hardman et al., 2022). Por ejemplo, la elección del garbanzo como la legumbre a utilizar en la secuencia de la respiración de las semillas respondió a evitar polisemias (judías, chícharos, habichuelas, frijoles, alubias, porotos, fabes, etc.), a pesar de que en esta última legumbre el intercambio gaseoso es más observable al medirla con sensores de CO₂ y O₂.

Para superar estas dificultades, y facilitar el proceso de diseño en este nivel de concreción (elementos de diseño) deberíamos ofrecer la selección de fenómenos que interpelen al alumnado y analizarlos en función lo que se necesita saber para comprenderlo. El siguiente nivel de concreción (herramientas de diseño) sería poner a disposición de los docentes-diseñadores un banco de contextos (Jiménez-Liso y de Manuel Torres, 2009) o de objetos (testing objects, Castillo-Hernández, 2022) para que los docentes seleccionen o adapten el conocimiento necesario (modelizarlo) que les evite las fricciones entre contexto-contenido.

Dimensión afectiva

Desde hace más de una década se está contemplando la necesidad de considerar los aspectos afectivos en el aprendizaje de las ciencias, en concreto, las emociones y su autorregulación (Hugo, 2008), así como su importancia en el desarrollo profesional de los docentes de ciencias, sobre todo en sus primeros años (Bellocchi, 2019; Mellado et al., 2014). Debido a este reconocimiento, se están identificando las emociones-sentimientos-sensaciones de los y las estudiantes durante el proceso de enseñanza-aprendizaje (Dávila-Acedo et al., 2021; Ezquerra et al., 2022; López-Banet, Aguilera, et al., 2021). El ciclo emocional (nubes amarillas) que hemos añadido a los ciclos de indagación y modelización proceden de las percepciones de aprendizaje y emociones del alumnado de diferentes niveles educativos y correlaciones entre sí en cada momento del proceso de aprendizaje vivido recopilado en varios estudios (Jimenez-Liso et al., 2021; Jiménez-Liso et al., 2022; Jiménez-Liso, Martínez-Chico, et al., 2019; López-Banet, Aguilera, et al., 2021).

En las primeras implementaciones de diseño disimulado reflexionamos, en primer lugar, sobre lo que los futuros docentes del MPES sintieron al vivir nuestras SEAs y, en segundo lugar, las identifican con su alumnado de secundaria cuando implementan las SEAs en el período de prácticum. El principio de diseño de esta dimensión afectiva es que deben considerar los aspectos afectivos y emocionales en sus diseños de SEAs. Los resultados de esta recomendación nos indican que la reflexión no siempre la vemos reflejada en sus diseños, más allá de la incorporación de una actividad final de autorregulación idéntica a nuestra propuesta (Jiménez-Liso et al., 2022).

Del mismo modo que hicimos para la dimensión psicológica y la selección de una concepción alternativa detonante, las emociones identificadas en momentos concretos (situacionales) sí que pueden servir como elemento de diseño, pues, tener identificadas emociones-sensaciones concretas que se producen en el aula nos permite anticiparnos a ellas, y hacer conscientes al alumnado para que no se bloqueen (inseguridad) o para que no pasen desapercibidas (satisfacción). Pero la auténtica herramienta de diseño de estos aspectos afectivos o emocionales es usar en el diseño disimulado el ciclo emocional (en amarillo en la figura 1), que puede usarse en ese orden o cualquier otro que les permita tomar decisiones sobre la secuenciación de determinadas actividades. Por ejemplo, si sabemos anticipadamente que una actividad produce una emoción concreta como el asombro (momento oh) debemos reservarla para después de la explicitación de ideas, no muy al principio de la secuencia de indagación para que genere la necesidad del conocimiento tácito (momento ajá) en el ciclo de modelización (Jiménez-Liso, Martínez-Chico, et al., 2021). La identificación de los sentimientos-emociones en cada momento de la secuencia de actividades nos permite tomar decisiones sobre las actividades que favorezcan esos momentos y otros estados emocionales como el Flow (Castillo-Hernández, 2022; Csikszentmihalyi, 2014; Montoro-Medina y Gil-Cuadra, 2019).

Los aspectos psicológicos, didácticos, contextuales y afectivos que hemos descrito en este apartado han servido de ejemplos sobre los diferentes niveles de concreción en el proceso de diseño (desde los principios más generales hasta las herramientas más concretas) que favorecen la toma de decisiones sobre el diseño de secuencias de actividades. La tabla 1 con los siete principios de diseño debe ser ampliada y concretada en otros procesos de diseño lo que favorecerá la explicitación y operativización del diseño, al mismo tiempo que podrá ser utilizada de protocolo de análisis y, por tanto, de instrumento de la investigación sobre el diseño.

Estas decisiones-herramientas de diseño identificadas después de los múltiples diseños colectivos de nuestro grupo Sensociencia, del análisis cualitativo sobre cómo diseñamos individualmente y de la reflexión conjunta sobre todo el proceso de diseño, hemos querido hacérsela vivir a nuestro alumnado en formación inicial de docentes (tanto de Secundaria como en la formación inicial de maestros-as), de manera gradual, reconociendo una vez más que es un proceso que tenemos que optimizar, pues podemos considerarla como una ingeniería didáctica como la denominaba Artigue (1988) y como en cualquier proceso ingenieril no solo hay que fabricar un producto y “probarlo” sino que también hay que operativizarlo y optimizarlo (Couso y Simarro, 2022).

Algunas inquietudes no resueltas

Sobre la necesidad de DBR

En este artículo hemos centrado la investigación de diseño (DBR) en un problema particular de los formadores de docentes: enseñar a diseñar secuencias de actividades a otros docentes (en formación inicial o permanente). Las principales razones las recogemos de la literatura (Carlson et al., 2019; Korthagen, 2010; Porlán y Rivero, 1998) porque diseñar SEAs ayuda a que los docentes desarrollemos conocimiento profesional docente, conocimiento didáctico y, añadimos, conocimiento científico de manera integrada (Martínez-Chico et al., 2017). Junto con este reconocimiento de las ventajas de diseñar SEAs reconocemos las dificultades que conlleva, la falta de autonomía de los docentes en formación (inicial o permanente) y lo escasamente operativizado que tenemos este proceso los docentes expertos en diseñar. Este artículo responde a la necesidad de clarificar este proceso para poder compartirlo e incluso para ser más autónomos, que no solitarios, pues el proceso de diseño se enriquece cuando se realiza colectivamente.

La inquietud con la DBR proviene desde la perspectiva de docentes (no de formadores de docentes), pues no pensemos que la tarea diaria de los docentes en activo es diseñar de principio a fin todas las actividades que conforman una secuencia que realizará en clase su alumnado. Por lo que el objetivo de investigar sobre el proceso de diseño nos puede alejar de los problemas prácticos docentes y nuestros artefactos de la investigación de diseño (las herramientas, los elementos y los principios de diseño) ser poco relevantes y útiles o estar lejos de los intereses y de las búsquedas del quehacer diario de los docentes.

Para salvar la brecha entre investigación didáctica y práctica docente los diseños de programas guía fundamentados en investigación (RBD) o el refinamiento de SEAs de manera sistematizada ya tenía carácter investigador y de generación de conocimiento, de hecho la DBR es fruto de que recorrimos aquel proceso en numerosas ocasiones, muy pegados al (o dentro del) aula, con la finalidad de producir diseños, artefactos, que fuesen útiles para la enseñanza "del día siguiente" fundamentada en el conocimiento didáctico. En el caso de DBR la finalidad es avanzar el proceso mismo de diseño, responde al problema de cómo se elabora el diseño, que está más pegado a los intereses investigadores y de formadores de docentes.

Coherencia metodológica con DBR

La caracterización en niveles de concreción realizada en este artículo surge de un proceso iterativo de diseñar-implementar y evaluar (análisis cualitativo) SEAs sobre diferentes tópicos que han ido configurando nuestros propios principios, elementos y herramientas de diseño como productos de la investigación de diseño a refinar. Esta sistematización de estos tres niveles de concreción del diseño coincide con el doble objetivo de la investigación de diseño (DBR) pues, por un lado, contribuye al diseño de SEAs fundamentadas en la investigación (RBD) y, por otro, ayuda a validarlos los principios, elementos y herramientas que lo sustentan (Méheut y Psillos, 2004). Para este proceso de validación DBR es fundamental describir los criterios que los sustentan pues en la literatura habitualmente suelen ser poco medibles, poco robustos, o centrados en la efectividad de los productos (Tena y Couso, 2023). Estas autoras proponen una mirada ascendente de la validación hacia los principios de diseño centrándola en criterios como la utilidad, la confiabilidad y validez-coherencia (interna y externa). De esta manera, consideramos como indispensable esta evaluación de la DBR y no tanto el proceso iterativo (o reiterativo) en sí, del mismo modo que el producto de la investigación en la DBR ya no solo son las SEAs sino que podemos analizar y validar niveles superiores como las herramientas, elementos o los principios de diseño.

Esta línea de investigación DBR ayuda a acortar la brecha entre investigación y práctica docente (también la nuestra de formación de formadores), pues además de producir SEAs fundamentadas y refinadas, pone el foco en los procesos de diseño y cómo ayudar a diseñar a otros docentes. Ahora nos queda aproximar también los procesos de investigación a la práctica docente. Al igual que tratamos de diseñar SEAs que sean útiles y relevantes para el profesorado (y su alumnado), de caracterizar el diseño para ser capaces de transferirlo, o de enseñar a diseñar, también deberíamos esforzamos por acercar los métodos de investigación y los resultados para que tengan sentido para los docentes (Couso, 2021). Pues si estos métodos de investigación son ajenos a la práctica docente, podemos estar fabricando una pseudodidáctica (Jiménez-Liso, Delgado, et al., 2021) con un tratamiento estadístico excesivo del que extraemos recomendaciones, sugerencias o pócimas de composición desconocida para el profesorado. O peor aún, implicar al profesorado en investigaciones de diseño donde ni los métodos ni los análisis les sirvan para nada con cuestionarios supervalidados y fáciles de tratar estadísticamente que interrumpen el proceso de aprendizaje del alumnado y cuyo análisis poco les aporta.

Los instrumentos de investigación tomados de la propia secuencia de actividades con las producciones del alumnado (dibujos, conversaciones-audio, vídeos, informes de autorregulación, etc.) que no interrumpen el proceso de aprendizaje (Jiménez-Liso et al., 2022), nos complica la vida como investigadores, pero permite incorporar en la interpretación al propio profesorado y los resultados sirven para que identifiquemos en qué fijarnos para que no pase desapercibido ni para ellos ni para nosotros (noticing, Chan et al., 2021) y hagamos sólida la relación innovación-práctica docente para que pueda ser permanente en el tiempo cuando esta deje de ser novedosa.

Para terminar, en este artículo hemos realizado una aportación sobre la reflexión acerca del proceso de diseñar (y de enseñarlo a futuros docentes) desde la propia práctica, con una categorización en diferentes niveles de concreción de los principios, elementos y herramientas de diseño con ejemplos así como la propuesta de un proceso para enseñar a futuros docentes a través del diseño disimulado ejemplificado todo en resultados de aplicarlo en el Máster de Formación de Profesorado de Secundaria, por lo que asumimos como agenda futura de investigación el análisis de los resultados de la mejora de los diseños en la formación inicial de maestros y maestras.

Agradecimientos

Queremos agradecer a los investigadores de Didáctica de las Ciencias Experimentales que nos han precedido y que tanto nos han hecho reflexionar sobre el contenido de este artículo. También al MCIN/ AEI/10.13039/501100011033/ por el proyecto PID2020-116097RB-I00, a la Junta de Andalucía por el proyecto P20_00094 y al plan propio de la UAL por el proyecto UAL2020-SEJ-D1784 sostenidos con financiación FEDER.

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Notas

Información adicional

Para citar este artículo: Jiménez-Liso, M. R., Martínez-Chico, M. y López-Gay Lucio-Villegas, R. (2023) Cómo enseñar a diseñar Secuencias de Actividades de Ciencias: Principios, elementos y herramientas de diseño. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 20(3), 3801. doi: 10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2023.v20.i3.3801