En la presente investigación, el proceso desarrollado con las dos instituciones piloto se dio desde la misma perspectiva pero con resultados distintos debido a los aspectos particulares de contexto de las dos instituciones.

Estas diferencias están situadas especialmente en el PEI, el modelo pedagógico y la concepción curricular que caracteriza a las dos instituciones; por ello, el resultado de la propuesta para el área de Ciencias Naturales posee aspectos que las diferencia desde la esencia de la enseñabilidad de la misma y sus aportes en la formación del estudiante que desea la institución. En esta propuesta, y de acuerdo con Adúriz (Adúriz, 2005), se asume una imagen de ciencia realista y racionalista, dentro de un realismo y racionalismo moderados, es decir, la ciencia como una actividad realizada por seres humanos donde los modelos científicos construidos por ellos no son "copias" directas de la realidad, sino mas bien analogías parciales, provisorias y perfectibles sobre algunos aspectos del mundo real seleccionados de acuerdo con las finalidades de intervención que se persiguen.

Un modelo de enseñanza de las ciencias capaz de desplazar el modelo tradicional de transmisión de conocimiento debe dar respuesta a dos cuestiones básicas: favorecer la racionalidad de la práctica escolar, convirtiéndola en lo posible, en una práctica fundamentada y rigurosa, y favorecer, a la vez que esto ocurra, teniendo en cuenta las perspectivas e intereses de los protagonistas, sus concepciones, creencias, contextos y situaciones específicas en que dicha práctica tiene lugar (Fumagalli, Kaufman y otros, 1999).

En este sentido, se ha planteado que la investigación escolar puede orientar adecuadamente el aprendizaje de las ciencias, entendiendo ésta como "un proceso general de construcción de conocimiento, basado en el tratamiento de problemas, que se apoya tanto en el conocimiento cotidiano como en el científico, que se perfecciona progresivamente en la práctica y que persigue unos fines educativos determinados" (Fumagalli, Kaufman y otros, 1999).

Este enfoque implica adoptar una nueva imagen del papel del profesor en los procesos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias, lo cual tiene repercusiones en la toma de decisiones curriculares, ya que un planteamiento investigativo del currículo implica considerarlo también como una hipótesis de trabajo sometida a contraste con la realidad (Stenhouse, 1981).

Si se considera la clase de ciencias como un problema de investigación estrictamente didáctico, existen tres elementos que deben tenerse en cuenta en la búsqueda de su optimización (Segura D, Molina A, y Pedreros R, 1999):

- La manera como se articulan los conocimientos que se construyen con los conocimientos anteriores que posee el alumno (aspecto epistemológico).

- La selección de los temas que se tratan y la determinación de su profundidad, en cuanto ésta debe corresponder entre otras cosas al desarrollo intelectual del estudiante (aspecto lógico).

- La selección de los temas o problemas que se resuelven en clase, en cuanto a la actitud de los alumnos frente a ellos (relaciones de apropiaciónrechazo, por ejemplo), lo cual es determinante para la captura del interés por lo que se hace (problema de pertinencia).

La investigación escolar es el proceso básico generador de conocimiento didáctico. Este conocimiento está en continuo proceso de construcción y debe nutrirse de los resultados de la investigación desarrollada por equipos interdisciplinarios y en diferentes niveles de educación, y por la investigación de aula desarrollada por los propios profesores. De esta manera, es indispensable que las conclusiones e innovaciones generadas a partir de la investigación escolar sean incorporadas críticamente al currículo y a la formación docente.

Frente a la pregunta planteada por el Ministerio de Educación Nacional en los Estándares Básicos de Competencias sobre ¿qué saberes y competencias deben desarrollar los estudiantes como resultado de su paso por los diferentes grados y ciclos escolares? (Ministerio de Educación Nacional, 2006), se genera el compromiso para la institución educativa de dar respuesta a través de la articulación de los resultados de las pruebas externas y la evaluación interna, en coherencia con los objetivos definidos por ella misma para el Plan de Estudios y el establecimiento de un proyecto curricular participativo, integral e investigativo que proyecte la institución a la comunidad.

La formación en ciencias naturales que se asumió en esta investigación está enfocada en la formación de competencias científicas. Se asume la definición de competencia científica propuesta por PISA: la competencia científica se refiere a la capacidad de utilizar el conocimiento científico en contextos cotidianos, de aplicar los procesos que caracterizan a las ciencias y sus métodos de investigación, y al mismo tiempo de ser consciente del papel que ejercen la ciencia y la tecnología en la sociedad tanto en la solución de problemas como en la génesis de nuevos interrogantes. Por tanto, una persona con competencia científica, muestra interés por las cuestiones científicas y tecnológicas, reflexiona sobre su importancia desde una perspectiva personal y social y tiene disposición para comprometerse con ellas (OCDE, 2006). Esto es, ser competente científicamente requiere el aprendizaje de conceptos científicos y sobre ciencia, junto con destrezas y habilidades sobre la búsqueda de información y la forma de abordar y responder a preguntas y problemas sobre fenómenos de la naturaleza. Todo ello debe dirigirse a desarrollar un conjunto de valores, tomar decisiones y participar en temas relacionados con salud, el medio ambiente y la influencia de la ciencia y la tecnología en los grandes dilemas y debates que tiene la sociedad planteados.

La adquisición de la competencia científica conlleva el desarrollo de capacidades o competencias como: 1) la identificación de cuestiones científicas, 2) la explicación científica de fenómenos, y 3) la utilización de pruebas científicas. Estas tres han sido seleccionadas por PISA (OCDE, 2006) por su importancia en la práctica de las ciencias y por su relación con las habilidades cognitivas tales como el razonamiento inductivo/deductivo, el pensamiento basado en sistemas, la toma de decisiones con sentido crítico, la transformación de la información (por ejemplo, la creación de tablas o gráficos a partir de datos en bruto), la elaboración y comunicación de argumentos y explicaciones basadas en datos, el pensamiento en términos de modelos y la utilización de las ciencias.

Se distinguen dos tipos de contenidos: contenidos científicos (conocimiento de las distintas disciplinas y del mundo natural) y contenidos sobre la ciencia como forma humana de investigación. Para la selección de los contenidos se sugieren los siguientes criterios: 1) la importancia para la vida cotidiana y no solo desde el punto de vista académico, 2) el nivel de dificultad acorde con la edad y el nivel de desarrollo de los estudiantes, y 3) la representación de las ideas científicas fundamentales y su utilidad a largo plazo.

Se entiende por contextos las situaciones o problemas diversos relacionados con las ciencias y la tecnología, sobre los que se pretende desarrollar la competencia científica. Las cuestiones que se propongan deben estar planteadas dentro de un ámbito cotidiano, elegido por su interés para el ciudadano como para la sociedad, como la salud, los recursos naturales, el medio ambiente, los riesgos, y los temas de frontera de la ciencia y la tecnología. Estos contextos pueden ser de interés personal, social o global. Por ejemplo, a nivel personal puede plantearse una cuestión alrededor de la dieta más adecuada en función de las actividades que se realizan; a nivel social, los procesos de esterilización de la leche; y a nivel global, el hambre en el mundo (Cañas, Martín, y Nieda, 2007).

Un último elemento configurador de la competencia científica, pero no menos importante, es la generación de actitudes que se encuadra en tres áreas diferentes: el interés por la ciencia, el apoyo a la investigación científica y la responsabilidad sobre sí mismo, los recursos naturales y los entornos.

En cuanto a la pertinencia social-cultural de la enseñanza de las ciencias naturales, ésta se justifica al considerar que el estudiante como cualquier ser humano no es un sujeto aislado y sin historia, es un sujeto inmerso en un contexto social-cultural que lo define. En consecuencia el estudiante se concibe como un individuo que tiene un conocimiento previo (formas de ver, de valorar y de actuar) acorde con el medio que lo rodea y que le ha permitido, y de hecho le permite, pensar y vivir en el mundo (Ayala y otros, 1989).

De esta manera, la enseñanza de las ciencias debería permitir una mediación entre la cultura científica y la cultura común. Sin embargo, hay posiciones que consideran que la única manera de acceder a la cultura científica es negando la propia; mientras que otras se pronuncian en pro de una "ciencia regional" acorde a nuestra cultura. Pero, es necesario tener en cuenta que definitivamente nada se puede transferir a una cultura, sin que sea transformado por ella: para que algo adquiera significado y pueda ser valorado requiere ser puesto en términos de los conocimientos existentes (y de su organización) en el contexto cultural en cuestión. Como lo plantea Paolo Guidoni (Ayala y otros, 1989): son las estructuras internas de la cultura común y sus articulaciones las que conforman una base fundamental para el desarrollo, significado y coordinación de todas las subculturas particulares, entre ellas la científica. Así, un proceso de asimilación cultural significa una transformación tanto de aquello que es asimilado como de aquello que lo asimila. Esto también significa la posibilidad de que elementos de la cultura base sean incorporados a la cultura particular a la que se quiere acceder (Ayala y otros, 1989).

Por otro lado, sobre el enfoque físico como una posibilidad en la enseñanza de las ciencias naturales, éste se justifica teniendo en cuenta que la física investiga sistemas y cambios, fundamentales, relativos a la naturaleza, que están en la base de sistemas y cambios estudiados por otras ciencias y diversas ramas de la tecnología: sistemas como los cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos que nos rodean, las moléculas y los átomos, los planetas, las estrellas y las galaxias; y cambios como el movimiento, los procesos térmicos, eléctricos, magnéticos y luminosos. En este sentido, y según Lederman, L. M. (González A, 2005), es posible considerar la física como el pilar conceptual de casi todas las ciencias naturales, ya que en mayor o menor grado sus conceptos, principios, leyes, modelos y teorías sirven a muchas ciencias, incluso a las ingenierías. Estos sistemas y cambios fundamentales constituyen los problemas de conocimiento físico relevantes para la fundamentación de la enseñanza de las ciencias. Así, por ejemplo, para comprender lo esencial de un enlace químico, del movimiento de precesión de la tierra en su órbita, de las barreras de potencial en las membranas celulares o de la distribución de esfuerzos en cualquier edificación, por poner solo un ejemplo de cada caso, resultan indispensables los conocimientos propios de la física.

Hoy día, la física comparte el estudio de algunos sistemas y cambios con otras ciencias y con determinadas ramas de la tecnología. Por ejemplo, el estudio de la estructura de los cuerpos, con disciplinas como la química, la biología, la ingeniería de materiales, la microelectrónica y la ingeniería genética, y el estudio de los sistemas celestes, con la astronomía, la cosmología y la cosmonáutica. Los adelantos alcanzados por la física, y por la ciencia como un todo, hubiesen sido imposibles sin el desarrollo de una de las ramas fundamentales de la ciencia, la matemática. Al propio tiempo, la física y otras ciencias han tenido notable influencia en el progreso de la matemática, especialmente a partir del siglo XVII, en que los físicos comenzaron a utilizar ampliamente el lenguaje matemático.

La física no sólo se relaciona estrechamente con otras ramas de la ciencia y con la tecnología, debido a que comparte con ellas lo que estudia, sino también porque muchos de sus métodos, instrumentos y formas de trabajo son los mismos. Sin embargo, uno de los elementos que hace de la física una ciencia útil para las demás es su lenguaje, el cual se caracteriza por su claridad, precisión, neutralidad y por utilizar representaciones simbólicas (siglas, fórmulas, gráficas, ecuaciones físicas, abreviaturas, símbolos, etc.) como complemento al código lingüístico, que son las mismas para todas las lenguas, teniendo por tanto un marcado carácter universal.