Analogías, intuición y pensamiento creativo en la ciencia y en la educación científica

Analogías, intuición y pensamiento creativo en la ciencia y en la educación científica

Oliva, José Mª; Jiménez-Tenorio, N.; Aragón-Núñez, L.

Departamento de Didáctica. Área de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Universidad de Cádiz

Introducción

Hablar de analogías supone hablar de comparaciones entre situaciones o fenómenos que consideramos similares entre sí. Según Raviolo y Garritz (2007), las personas recurrimos de forma espontánea a las analogías para comprender lo desconocido. Por ejemplo, recurrimos a una analogía cuando comparamos las ecuaciones del campo electrostático con las del campo gravitatorio, cuando explicamos el significado de la entropía aludiendo al desorden espacial y energético de los objetos de una habitación o cuando asemejamos el comportamiento del núcleo atómico con el de una gota líquida (Oliva, 2008). El dominio menos conocido y que se quiere entender se denomina objeto, problema o blanco, mientras el que sirve de referencia para exportar su comprensión se denomina ancla, fuente o análogo.

Como han señalado algunos autores (Mithen, 1996), el origen del pensamiento analógico se remonta probablemente a la aparición del lenguaje y desde entonces juega un papel importante en el desarrollo del conocimiento, en particular en el aprendizaje de conocimientos científicos. Su papel en la construcción de conocimientos en los individuos ha sido ampliamente fundamentado desde un punto de vista neurológico (Lawson, 1993), psicológico (Gentner, 1983), en la historia de la ciencia (Nersessian, 2002) y también desde la didáctica de las ciencias (Duit, 1991; Dagher, 1994).

En este artículo exponemos diversos ejemplos que ilustran el papel de las analogías en distintas facetas del ser humano, mostrando su aportación no solo en la comprensión de nuevas ideas aprendidas, sino también en el desarrollo de capacidades superiores relacionadas con el pensamiento científico y con la creatividad.

Analogías, razonamiento ordinario y lenguaje

Para empezar, el pensamiento analógico constituye un instrumento importante en el razonamiento ordinario. En este sentido, se considera una herramienta de interés para el lenguaje y la intuición, a la que solemos apelar en distintos contextos de nuestras vidas. Solemos recurrir a las analogías, por ejemplo, cuando queremos comunicar ideas o resolver problemas, y carecemos de conocimientos sobre un tema, lo que nos lleva a usar ciertos giros en el lenguaje, como metáforas y alegorías, frases del tipo “es similar a” o “es una especie de”, o relatos retóricos más elaborados como son las parábolas. Multitud de expresiones y giros del lenguaje, como las metáforas, refranes o proverbios, suelen recurrir a ellas porque conectan fácilmente con el saber popular y la forma de conocer de las personas. Así mismo, constituyen una parte fundamental de la comunicación en publicidad, precisamente por su poder persuasivo a la hora de establecer conexiones entre aquello que nos parece más alejado y aquello que nos resulta más familiar.

Al objeto de ver cómo el pensamiento analógico brota de forma espontánea a partir de la intuición, la figura 1 muestra, a modo de ejemplo, la explicación de un alumno del fenómeno de dilatación del hierro recurriendo a una analogía. Y es que el cerebro humano necesita comprender a partir de otros conocimientos previos de los que ya dispone, de ahí que cuando carece de ellos, recurra con frecuencia a otros conocimientos ya conocidos que, aun procediendo de otros dominios de conocimiento, pueden considerarse semejantes al que se intenta interpretar.

“Cuando calentamos un trozo de hierro, éste poco a poco aumenta de tamaño. ¿Podrías explicar a qué se debe el fenómeno de dilatación?

La profesora procura preguntar a algunos de los alumnos que parecen haber intervenido menos en las clases, al objeto de comprobar sus ideas y el nivel de asimilación. Ésta fue la conversación que entabló con Pedro:

Pedro: Es una pregunta difícil, pero creo que tengo la respuesta.

Profesora: Ah, sí. Pues dime, ¿qué piensas acerca de ello?

Pedro: Creo que el trozo se ha dilatado.

Profesora: Bueno, ¿y por qué los cuerpos se dilatan?

Pedro: Porque con el calor aumentan de tamaño. Se hacen más grandes. Ocurre algo parecido cuando la madera se moja. Cuando se moja un trozo de madera se infla. Algo parecido le ocurre al hierro con el calor.

Profesora: ¿También se infla? ¿Qué hace que se infle?

Pedro: Sí, se infla por el calor que le damos.

Profesora: ¿Crees que el calor ocupa espacio?

Pedro: Sí….bueno, no sé.

Figura 1.- Analogía construida por un alumno entre la dilatación y la “hidratación” de la madera con la humedad.

Independientemente de que la analogía sirva o no para llegar a un conocimiento adecuado, desde el punto de vista científico, lo importante es que veamos que el alumno recurre a ella de un modo espontáneo con objeto de resolver una situación en contexto de incertidumbre. En este sentido, la escuela debería estimular esta forma de pensar, dado que se trata de un instrumento altamente sofisticado, como lo demuestra el hecho de que los propios científicos lo utilizan en momentos creativos en los que generan nuevas ideas.

Analogías e historia de la ciencia

Desde un punto de vista de la historia de la ciencia, Dreistadt (1968) abordaba ya hace tiempo el papel central de las analogías en trabajos de científicos como Einstein, Kekulé, Darwin, Böhr o Mendeleiev. En consonancia con esta opinión, Khun (1975) apuntaba unos años más tarde la semejanza o analogía entre dos o más problemas distintos, como uno de los factores que puede servir para solucionar nuevos interrogantes y enigmas. Para defender tal opinión, dicho autor destaca que los científicos suelen resolver muchos problemas moldeándolos sobre soluciones-enigmas previos, a veces con un mínimo de recursos para las generalizaciones simbólicas.

Además, Muscari (1988) ha analizado el papel de las metáforas en las ciencias. Este autor señala que desde la visión de Isaac Newton del Sistema Solar como proyectiles terrestres hasta la metáfora del reloj de Boyle, la Historia de la Ciencia está repleta de casos a través de los cuales se han reformulado conceptos problemáticos a través de metáforas. Más recientemente, Nersessian (2002) ha analizado el papel del razonamiento analógico en la obra de Faraday, mostrando las aportaciones de este tipo de razonamiento en la elaboración de un modelo científico. Finalmente, por nuestra parte, en estudios anteriores hemos descrito diversos casos históricos sobre la influencia del razonamiento analógico en la construcción del conocimiento científico en el ámbito de la mecánica, en particular en la noción de fuerza gravitatoria y en el modelo de Sistema Solar (Oliva, 2004; Oliva y Acevedo, 2004).

Como puede verse, las analogías han permitido, y permiten hoy, a los científicos, tender puentes entre conocimientos de distintos dominios y áreas de conocimiento, por lo que pueden considerarse un excelente instrumento también para el pensamiento interdisciplinar.

Analogías y pensamiento interdisciplinar

Un aspecto básico en el comportamiento creativo de las personas ante la resolución de problemas, es la capacidad para trazar conexiones entre distintos ámbitos de conocimiento. En este sentido, hemos de reconocer que la práctica escolar y académica, basada en la creación de asignaturas a modo de compartimentos estancos, constituye un serio freno para esta forma de razonar, tan importante para el ser humano. En efecto, la educación centrada en materias o asignaturas, si bien puede suponer una parte necesaria del progresivo nivel de especialización y refinamiento de los conocimientos que ofrece la escuela, fomenta el pensamiento disciplinar (física, matemáticas, historia, etc.) en detrimento del pensamiento interdisciplinar, que es paulatinamente apartado del escenario educativo a medida que se avanza en el sistema formativo.

Sin embargo, prueba de lo importante que es el mestizaje de ideas y conocimientos provenientes de distintos ámbitos del saber, lo tenemos en que la propia ciencia “fabrica” conceptos y teorías utilizando como referente analogías, símiles y metáforas a partir de comparaciones con ámbitos muy alejados de la ciencia, en muchos casos provenientes de la vida cotidiana. Existen numerosos conceptos que la ciencia ha importado de la vida cotidiana para crear nuevas conceptualizaciones formales, que luego han “cristalizado” -ahora somos nosotros los que utilizamos una metáfora científica- pasando a formar parte del propio lenguaje científico. Éste es el caso de términos hoy científicos como: “nube” de carga, “red” trófica, “tren” de ondas, efecto “invernadero” o “ley” natural. De forma recíproca, y fruto de este mestizaje conceptual que propician las analogías, nos encontramos con términos en el lenguaje ordinario provenientes de una extrapolación analógica de significados científicos: “espectro” político, “relativismo” ideológico, “entre estas personas existe química”, etc. Quizás sea, precisamente, esta facilidad para crear puentes entre el conocimiento formal (científico) y el cotidiano, lo que hace que las analogías sean usadas frecuentemente desde la divulgación de las ciencias para enseñar nuevas ideas a partir de un lenguaje llano y asequible (Martín-Díaz, 2013).

Analogías y divulgación científica

Los medios de comunicación social de las ciencias hace tiempo que han visto en las analogías una herramienta esencial para popularizar el conocimiento y divulgarlo a toda la ciudadanía. Centrémonos, por ejemplo, en un film documental de alto impacto como “Una verdad incómoda” de Al Gore. Al visualizarlo comprobaremos que el discurso de la película, a través de la intervención como conferenciante y relator del propio Al Gore, está repleto de metáforas y analogías que ayudan a representar y hacer asequible conceptos que en muchos casos son abstractos y difíciles de imaginar para la mayoría de un auditorio de ciudadanos. La idea de comparar, por ejemplo, la delgadez de la atmósfera terrestre con la capa de barniz de una mesa, la manera de explicar los continuos picos oscilatorios anuales en la proporción de CO₂ comparando la Tierra con una especie de pulmón que respira una vez al año, o el uso de la parábola de la rana hervida como forma de concienciar al público sobre el peligro de calentamiento lento pero sostenido (figura 2), son, entre otras, solo algunas de las ocasiones en las que en la película se emplean analogías como instrumento de divulgación.

Figura 2. La parábola de la rana hervida. Del mismo modo que la rana se acostumbra a un calentamiento paulatino, del que luego le resulta imposible de escapar, el ser humano corre el riesgo de sufrir el mismo síndrome ante el calentamiento global (extraído del film “Una verdad incómoda”).

En este caso concreto, como en otros muchos, se tiende a emplear las analogías caricaturizando situaciones que hacen más amena la comparación. Este tipo de situaciones ha sido frecuentemente empleadas ante el público infantil, de la mano de cierto tipo de documentales que personalizan, por ejemplo, y representan de un modo antropomórfico objetos y entidades físicas, químicas o biológicas. Este es el caso, por ejemplo, de la conocida serie de TV de “Érase una vez la vida”.

Está claro que si las analogías funcionan, y de hecho parece que lo hacen en el contexto de la divulgación, es de esperar que funcionen también en el marco escolar, dado que, al fin y al cabo, la tarea de educar científicamente a los alumnos en etapas obligatorias no es muy distinta al reto de la divulgación.

Analogías y educación científica en la escuela

Desde el punto de vista didáctico, el uso de analogías aparece ligado íntimamente en la literatura al aprendizaje en el ámbito conceptual, por ejemplo, como ayuda en la compresión y desarrollo de nociones abstractas o como recurso dirigido a cambiar las ideas intuitivas ya existentes (Posner et al., 1982; Gentner, 1988; Brown y Clement, 1989; Duit, 1991; Lawson, 1993; Clement, 1993; Brown, 1994; Dagher, 1994; Clement, 2000; Ceacero, González-Labra y Muñoz-Trillo, 2002). Se trata de crear un vínculo entre lo que el alumno ya conoce y el nuevo conocimiento, facilitando así el acceso a éste último a través de representaciones que son más familiares y menos abstractas para ellos. No obstante, el razonamiento por analogía constituye también un recurso importante en el aprendizaje de procedimientos y actitudes científicas, así como, en términos más generales, para el desarrollo de habilidades y estrategias propias de los procesos de modelización científica.

Por ello, en la actualidad, nos encontramos totalmente volcados en tareas de innovación e investigación educativas relacionadas con formas de emplear analogías en las aulas (Giudice y Galagovsky, 2008; Chamizo, 2010; Raviolo, Ramírez y López, 2010; Guimarães et al., 2013), como instrumento para ayudar a que los alumnos aprendan ciencias, aprendan a pensar en cierto modo como científicos, y comprendan mejor qué es la ciencia y cómo funciona.

La figura 3 ofrece un ejemplo acerca de cómo abordamos un tema que suele ser complejo y árido para los alumnos, el de la formulación química. Para muchos niños y adolescentes las fórmulas químicas constituyen meros objetos abstractos, con un valor y sentido matemático, pero sin una significación química. Cássio et al. (2012) recogen las dificultades que los alumnos presentan en esta materia, la importancia de las analogías en este campo e incluso realizan un análisis de los libros didácticos. Desde nuestro punto de vista, resulta contraproducente enseñar a los alumnos a nombrar y formular compuestos sin que sepan siquiera qué es una fórmula. Por ello, previamente invertimos tiempo en construir la noción de fórmula química, para lo cual, nos valemos de analogías: fruteros, piezas del lego, etc. (ver figura 3).

Los resultados que estamos obteniendo en nuestras investigaciones (Oliva y Aragón, 2009; Oliva, 2011; Aragón, Oliva, y Navarrete, 2014; Oliva, Aragón y Jiménez-Tenorio, 2015) nos conducen a pensar que las analogías sirven para activar no sólo conocimientos conceptuales relacionados con el tema objeto de estudio, sino también conocimientos procedimentales y epistémicos derivados de él. Al menos cuando los alumnos son puestos ante situaciones en las que han de implicarse aportando ideas y soluciones (Oliva et al., 2001), e incluso fabricando sus propias analogías para dar sentido a lo que aprenden (Wong, 1993; Castelhano, Madaleno y Azinhaga, 2013).

Figura 3.- Enunciado de actividad planteada para construir el significado de una fórmula química mediante una analogía con la composición de los fruteros.

Conclusiones

En definitiva, son variados los motivos por los que las personas utilizamos analogías; por ejemplo, para favorecer y desarrollar su propio pensamiento, generar nuevos conocimientos, e incluso resolver problemas y situaciones en contextos de incertidumbre. En general, el uso de analogías es parte sustancial del razonamiento humano para intentar explicar lo desconocido a partir de lo que ya se conoce, y constituye una pieza clave del pensamiento inquieto y creativo con que todos nacemos y que, como educadores, debemos esforzarnos en estimular y alentar.

Nos gustaría que, junto a las conclusiones que emanan de otros estudios recientes (Cid y Dasilva, 2012; Labati-Terra et al. 2014; Lima y Henrique, 2015), las razones, ideas y ejemplos que hemos aportado resulten sugerentes para los lectores y les sean de utilidad a la hora de estimular esta forma de pensamiento de los niños y adolescentes, ya sea en su papel de profesores o en su papel de padres.

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