¿Cuál es el mayor obstáculo para la alfabetización científica?

Educación matemática. Puede que no sea obvio por qué, pero lo explicaré.

Hay algunas categorías en las que tratamos de asimilar temas. Como estamos hablando de ciencia, podemos agrupar todo lo que es menos riguroso que la psicología empírica y la ciencia política en humanidades. Así que tenemos estos dos campos y otros relacionados en el borde, donde una teoría es difícil de definir de manera rigurosa. Continuando, nos encontramos con campos como la neurociencia y la mayor parte de la biología, donde comenzamos a ver que se está realizando un trabajo teórico serio. Finalmente viene la química y la física, donde podemos ser bastante rigurosos en nuestras definiciones de teorías. Esto se reduce al hecho de que hay una manera clara de poner estos campos en una base concreta, es decir, en términos de matemáticas.

Pero, ¿por qué a la gente le importaría esto para algunas ciencias más suaves? Una razón simple es que todos los campos científicos usan las matemáticas, al menos las estadísticas. Sin embargo, hay algo más profundo …

La respuesta a eso implica que repito algo realmente molesto que sé que la gente se cansa de escuchar mucho. Pero, ¿qué puedes hacer cuando es lo correcto? La gente debe saberlo.

Este hecho reiterado es que, en términos generales, la física nos da la mejor manera de pensar científicamente, y la razón de esto es simplemente porque aplicamos las matemáticas a un problema y lo usamos para razonar. La implicación es que las matemáticas aclaran su pensamiento mucho mejor que cualquier otra cosa que sepamos. El pensamiento matemático es la mejor manera (no la única) de comprender claramente algo de una manera lógica, desglosarlo y notar detalles al respecto que podrían ser importantes. Estaría dispuesto a admitir que hay una pequeña fracción de personas que pueden obtener esta claridad y perspectiva sin dedicar tanto tiempo a las matemáticas, pero soy realmente escéptico y no he conocido a esas personas (pero tengo 21 años, así que qué demonios sé yo).

Por cierto, esto también se puede hacer aprendiendo algoritmos o programando, pero esto es solo matemática disfrazada (todo en matemáticas es un algoritmo). Pídale a cualquier niño de 8 años que use una computadora, tableta, teléfono, que repare su televisor y él / ella podrá hacerlo. Han sido entrenados por estos pequeños programas e interfaces de usuario para pensar sobre la secuencia lógica de lo que están haciendo. Es como las matemáticas, simplemente no del todo, porque aunque las matemáticas son un montón de algoritmos, no tienes una buena idea de cómo pensar en estas estructuras con las que estás jugando solo con seguir los algoritmos, requiere un poco más de reflexión. Pero esto es natural si estás lo suficientemente expuesto, por eso es realmente genial que tantos niños pequeños tengan iPads y teléfonos celulares en estos días, a pesar de lo molesto que algunas personas mayores lo encuentran.

OK de vuelta al punto.

Dado que las matemáticas aclaran su pensamiento de la mejor manera, también es lo mejor que puede hacer para aprender a pensar, y otros tipos de pensamiento en este contexto de la ciencia se vuelven más fáciles. Simplemente relájate en la pedantería y el rigor. Eso es fácil para los humanos porque todos realmente pensamos heurísticamente, a diferencia de las computadoras digitales. Se necesita un enorme esfuerzo para moldear su cerebro para que piense matemáticamente y lógicamente, pero es muy fácil olvidarse de los detalles para poder vivir una vida humana agradable y no robótica (aquí es donde “debes ser divertido en las fiestas” la broma se origina en … todo el mundo sabe que un tipo que parece no darse cuenta cuando es apropiado señalar detalles minuciosos que en general no son muy relevantes, pero esto es solo un subproducto de personas que se enfocan solo en temas técnicos y ignorando las humanidades). Ed Caruthers mencionó en los comentarios algo que olvidé: que estudiar ciencias puede ayudarlo a aprender matemáticas. Personalmente, me ha resultado muy útil aprender inteligencia artificial y física al mismo tiempo que trato de comprender sus métodos matemáticos más formales. Esta interacción es buena para las personas que tienen diferentes niveles de intuición sobre estos temas.

Pero eso no es todo. Estudiar matemáticas, además de brindarte una nueva perspectiva, también requiere un enfoque y estudio intensos . Para la mayoría de las personas, es lo más difícil que tendrán que aprender. Todas las disciplinas técnicas son así, por lo que esta lección de enfocarse extremadamente duro en algo para comprenderlo correctamente puede provenir de la física, la informática, la ingeniería o las matemáticas aplicadas. Las matemáticas son superiores de esta manera porque le dan una idea de las pruebas rigurosas. Pensar en la interacción entre un campo científico y las matemáticas te da una gran comprensión de lo que realmente constituye una prueba (por cierto, creo que también es por qué las personas alfabetizadas técnicamente no son tan propensas a ser fuertemente religiosas).

Por lo tanto, el otro hecho relevante es que los avances científicos a veces son muy difíciles de entender correctamente. Los descubrimientos científicos más importantes de nuestro tiempo han involucrado las matemáticas de alguna manera. La evolución es un algoritmo. La mecánica cuántica es la probabilidad generalizada. El ADN define la computación natural. Por lo general, las personas no tienen la motivación o la experiencia en algo lo suficientemente difícil como para comprender realmente estos avances, pero esto no es difícil para nadie que haya trabajado en matemáticas porque ha pasado por esa lucha de leer algo, hacer un problema, leer la cosa nuevamente porque están realmente muy confundidos, y sigan haciendo esto de un lado a otro hasta que finalmente llegue la respuesta. A veces no viene por días, semanas, meses e incluso años. Entonces, sentarse a tratar de descubrir por qué este documento en particular le dice que las vacunas causan autismo ya no es tan malo, porque conoce las matemáticas relevantes, tiene una comprensión muy clara de la prueba y sabe cómo construir un argumento inescrutable .

Para obtener evidencia empírica, simplemente mire cualquier campo y encuentre algunos físicos, matemáticos o informáticos que hicieron el cambio. No siempre funciona tan bien, a veces se necesita un conocimiento profundo del campo para hacer buenas contribuciones, pero a menudo funciona bien. Sucedió con la informática y la ciencia computacional, la química, y actualmente está sucediendo en medicina, biología e inteligencia artificial, todo con gran éxito. La ingeniería es como el hermano pequeño de la física y las matemáticas aplicadas, y podemos agradecer todo nuestro progreso tecnológico a los físicos e ingenieros (aunque los ingenieros son un poco más lentos para adoptar nuevas técnicas e ideas, tienen una muy buena razón para eso: no lo hacen No quiero matar gente … y cuando esto no es un problema, como en la mayoría del hardware de la computadora, ves ese tipo de innovación).

O tome el siguiente ejemplo con el que podría estar familiarizado si es un fanático de la tecnología: las computadoras. Una vez que sepa cómo funciona una computadora, puede comenzar a comprender, matemáticamente, que puede haber un tipo más general de máquina que haga lo que hace una computadora sin requerir el uso de silicio. De hecho, podrías construir una computadora con palos y piedras una vez que entiendas esto. Y cuando alguien te dice que el cerebro es solo una computadora, y sabes un poco sobre qué es el cerebro, puedes comenzar a ver cómo esto puede ser cierto. O cuando alguien dice que las células realizan cálculos, o que existe una conexión intrincada entre las computadoras y las cosas que suceden en la naturaleza que nos brindan información. Ahora piense en cómo podría convencer a alguien de que sus cerebros también son solo computadoras: ¡cuántas cosas debe pasar! Al final, es posible que no entiendan, y su único bloque podría ser que no han tenido suficiente experiencia para abstraer, generalizar y llegar al núcleo de lo que son las cosas , sin un equipaje adicional que confunde la imagen importante de lo que básicamente estás tratando de decir que es una máquina de Turing con un idioma y un estado y todo eso.

Hace poco leí la respuesta de Alex K. Chen a esta pregunta donde se dio la siguiente cita, y creo que realmente resalta esta idea que acabo de explicar sucintamente: “es mucho más fácil enseñar técnicas de biología / laboratorio a un físico que enseñar analítica habilidades para un biólogo “ . O, en el contexto de mi publicación aquí, es fácil obtener el conocimiento de fondo en un campo de dominio para que pueda razonar a través de él si ya sabe cómo razonar a través de las cosas en general, que es lo que le proporciona la matemática.

La matemática es lo más difícil de hacer con nuestros cerebros, pero también es la mejor herramienta que hemos inventado (la tecnología moderna no sería posible sin ella). Si puedes hacer matemáticas, puedes hacer muchas cosas. Una vez que sepa cómo razonar de una manera rigurosa y lógica, ya sea que haya aprendido que a través de la física, las matemáticas puras, la informática, la ingeniería o cualquier otra disciplina técnica rigurosa, podrá hacer muchas cosas en el mundo eso va más allá de la alfabetización científica básica. La capacidad de razonar es la mayor fortaleza y ventaja del ser humano sobre el resto de la vida en muchos contextos más allá de los técnicos, como ser un buen ciudadano, una persona moral o analizar el comportamiento de sus semejantes, y las matemáticas son correctas en El núcleo de nuestros mejores métodos para razonar sobre cosas en el mundo.

O, tl; dr , las matemáticas solo te hacen más inteligente de una manera que nada más puede.


En un esfuerzo por aclarar cuáles son mis puntos de vista y defenderse de las llamas, permítanme compartir algunas de mis ideas con ustedes.

Anteriormente dije que las matemáticas eran lo más importante que una persona puede aprender, prácticamente en cualquier contexto. Todavía creo esto completamente, porque la capacidad de razonar debe ser una prioridad. Sin embargo , el pensamiento matemático no siempre proporciona una visión suficiente sobre la política o el comportamiento de las personas. Creo que una buena dosis de literatura y filosofía puede cumplir el papel de las matemáticas en las áreas “más humanas” de la vida.

Si sientes que solo soy un nerd ignorante que proyecta mis opiniones sobre las matemáticas a otros, deberías leer mi respuesta a esta pregunta: ¿Qué consejo le darías a un estudiante de física que desearías recibir cuando comenzaste la física?

Una cosa un poco deprimente es que he tenido una visión muy pequeña de lo que realmente son las matemáticas (creo, al menos), y esa pequeña cantidad de conocimiento ha afectado mi pensamiento de maneras realmente profundas. La parte deprimente es saber que la mayoría de las personas en el mundo nunca lo verán. Nunca tendrán la oportunidad de comprender algo tan hermoso que aclare tantas cosas. Supongo que también me estoy perdiendo muchas cosas hermosas, y eso parece inevitable. A las personas inmaduras les gusta seguir hablando sobre “personas estúpidas”, quejándose y haciéndose sentir un poco mejor mientras se suben a esta parte cínica del mundo. Pero creo que una solución a esto es posible, y uno de los primeros pasos para ello es volver a enseñar matemáticas correctamente. Hay muchos detalles para discutir sobre este punto, pero hay uno que me llama la atención en particular …

Si piensas en la forma en que se enseña literatura y filosofía en la escuela secundaria, es realmente extraño ver cómo se enseñan las matemáticas. En la literatura estamos presionados para encontrar significado en todo, tanto que a veces terminamos hablando de por qué el cielo sangriento es azul. Y, sin embargo, nadie me ha dicho en toda mi escuela que realmente PIENSE en lo que significa un polinomio, qué significa una función y cómo se relaciona todo lo que hemos aprendido. Esto no se enfatiza y, sin embargo, es realmente, realmente el núcleo de lo que son las matemáticas. Muy extraño

Dicho esto, si no estás de acuerdo con mi publicación original, debes dejar tus pensamientos como comentario. Quizás soy yo quien lo ha entendido todo mal. Toda la razón por la que publico en este sitio web es para poder descubrir cuáles son las cosas correctas, después de todo.

Creo que el mayor impedimento para la alfabetización científica es que las cosas en el mundo / universo no se comportan de una manera intuitiva que los humanos puedan comprender fácilmente. El método científico y los descubrimientos que ha producido continúan iluminando un mundo que funciona de formas completamente ajenas a cómo lo habíamos concebido en base a nuestra propia intuición. En consecuencia, incluso las preguntas a las que la ciencia ha proporcionado una respuesta sólida hace mucho tiempo siguen estando envueltas en malentendidos y, con demasiada frecuencia, explicaciones supersticiosas. Considere los siguientes ejemplos:

-Teoría celular: la idea de que todos los seres vivos están hechos de estructuras muy pequeñas llamadas células, que es donde ocurren todas las actividades de la vida. Esta teoría forma la base de cómo tratamos de explicar fenómenos como el crecimiento y el desarrollo, la respiración, el metabolismo, la reproducción, la enfermedad, la muerte, etc. Pero este no es un concepto intuitivamente fácil de entender para las personas. La teoría celular lleva a conclusiones extrañas como: los humanos están hechos de decenas de billones de pequeños pedazos (es decir, células), cada uno tiene el mismo ADN, diferentes células se especializan para realizar todas las diversas funciones del cuerpo, las enfermedades son causadas por células que no son capaz de funcionar correctamente por alguna razón, y nuestro intestino contiene más células bacterianas que todo nuestro cuerpo. Claramente, ideas como esta no son evidentes.

-Teoría de la evolución: la explicación de que todos los organismos vivos en la tierra comparten una ascendencia común, pero desde hace mucho tiempo y en el tiempo transcurrido entre nuestros ancestros lejanos y hoy en día, se han producido muchos cambios tanto en el medio ambiente como en la composición genética de las especies. Aunque la teoría de la evolución es una explicación elegante para las personas que se han tomado el tiempo de comprenderla, está relacionada con muchas conclusiones contradictorias (incluso “blasfemas”) como: los humanos y todos los demás organismos comparten una ascendencia común, la mayoría de las especies que tienen alguna vez vivió, ahora está extinto, la vida en la tierra es mucho más antigua de lo que podemos imaginar, la evolución no es un proceso consciente y no tiene un objetivo final. Entonces, a pesar de la presencia de montañas de evidencia de muchas disciplinas científicas diferentes en apoyo de la evolución, estas ideas no son intuitivas cuando se comparan con las mitologías de la creación.

Teoría de la gravedad: la idea de que toda masa atrae a otras masas a través de distancias casi infinitas creando una curvatura en el espacio y el tiempo. Esa idea se relaciona con por qué la Tierra es esférica, por qué la Tierra tiene mareas y por qué no tendría peso en órbita o en el centro de la Tierra, pero no en el medio. Estos no son conceptos fáciles de entender.

Además de la gran cantidad de descubrimientos que la ciencia nos ha otorgado, porque el proceso de la ciencia es muy contrario a la forma en que la mayoría de la gente piensa en el día a día, esta contraintuitividad es otro factor que hace que mejorar la alfabetización científica sea tan desafiante. Piense en lo difícil que es entrenar a un niño para completar un proyecto de feria de ciencias. La mayoría de los estudiantes y padres con los que trabajo tienen dificultades para plantear una pregunta factible. Las personas se frustran aún más cuando llega el momento de elegir variables, métodos para medirlas, considerar qué variables deben controlarse, cómo organizar y analizar los datos, y qué conclusiones pueden extraerse razonablemente de los datos recopilados … todo para responder una pregunta que pensaron que tenía una respuesta intuitiva: ¿tienen los niños o niñas un tiempo de reacción más rápido? ¿Un baloncesto caliente rebota más alto que uno frío? ¿Una unidad flash se vuelve más pesada cuando la llena con imágenes?

En su forma más pura, el proceso científico nos obliga a abstenernos de todos y cada uno de los prejuicios, para centrarnos solo en factores que podemos medir objetivamente, para limitar nuestras conclusiones solo a los datos recopilados, y quizás lo más difícil de todo … requiere que admitamos cuando nos faltan pruebas suficientes o, lo que es peor, la evidencia va en contra de nuestras expectativas.

En cambio, nuestras mentes están conectadas para emitir juicios rápidos y apegarse a esos juicios con fuertes prejuicios porque este tipo de estrategias han sido beneficiosas para nuestros antepasados ​​que eran criaturas sociales. Considere, por ejemplo, cuánto nos influyen las primeras impresiones de las personas. Cualquier pequeño gesto podría sesgarnos contra una persona durante mucho tiempo a pesar del hecho de que probablemente no tengamos ninguna evidencia tangible del carácter de la persona.

Lamentablemente, los atajos cognitivos que toman nuestros cerebros para permitirnos funcionar socialmente no nos ayudan a identificar objetivamente cómo o por qué suceden las cosas de la manera en que lo hacen. Debido a que la realidad de cómo funcionan las cosas en el universo tiende a estar muy alejada de cómo esperamos que funcione, nos queda el formidable desafío de cómo fomentar la alfabetización científica entre los animales socialmente conectados.

Considere sus propios prejuicios como impedimentos para su alfabetización científica:
1) ¿El agua hierve más rápido cuando se agrega sal? No, la sal ralentiza la ebullición del agua. http://en.wikipedia.org/wiki/Boi
2) ¿El azúcar hace que las personas sean hiperactivas? No, el azúcar no causa hiperactividad.
http://en.wikipedia.org/wiki/Hyp
3) Nuestra lengua se divide en diferentes secciones de sabor, cada una responsable de los diversos sabores . No, no lo es, todos los sabores se pueden detectar en todas las partes de la lengua.
http://en.wikipedia.org/wiki/Tas

Inercia. Competencia.

Ninguno de nosotros nacemos alfabetizados en ninguna área. El aprendizaje requiere tiempo y trabajo. La inercia dice: “Seguiré como estoy”. La competencia dice: “Aprenderé sobre otras cosas en lugar de la ciencia”.

Necesitamos estructuras sociales para apoyar el aprendizaje de las ciencias. Y necesitamos estructuras sociales para alentar el aprendizaje de las ciencias. Las buenas escuelas y los métodos de enseñanza efectivos son parte de lo que necesitamos. Pero también necesitamos arte y política que use la ciencia. Una cultura que celebra a los científicos famosos es una alternativa muy débil a una cultura que realmente usa la ciencia. La alfabetización científica significa aprender los fundamentos de la ciencia, incluso si no vas a convertirte en científico.

Esa es una pregunta muy amplia con muchas respuestas distintas. Proporcionaré mi opinión personal. Diría que quizás el analfabetismo en matemáticas juega un papel clave en el analfabetismo científico, particularmente en física. Quizás la forma en que se presenta la ciencia en las escuelas también juega un papel importante.

Recuerdo a un amigo mío, un individuo brillante que dominaba el lenguaje excepcionalmente bien, pero que tuvo dificultades con las matemáticas. Lo encontré bastante desconcertante desde un punto de vista biológico; ¿Cómo podría el cerebro izquierdo responsable de ambos, favorecer tan profundamente una habilidad sobre la otra? Tenía una pasión paralela por las ciencias, pero no tomó muchos cursos de ciencias porque despreciaba la forma en que se enseñaban, que era en el contexto de las matemáticas involucradas.

Habló de física cuántica como si fuera una historia bien escrita, nunca en el contexto de las matemáticas involucradas. Le dije que no se pueden separar las ciencias de las matemáticas, ni siquiera en biología. Sabía que las matemáticas eran el lenguaje del universo, pero se negó a aceptarlo.

Entonces, aunque tiene un conocimiento exhaustivo de la ciencia, es fundamentalmente analfabeto.

Un sistema educativo débil. La educación científica sólida K-12 pondría fácilmente las convicciones religiosas en su lugar. Imagine la mejor forma de educación científica en un sistema educativo eficaz, y no es difícil ver que estaríamos al menos mucho mejor como sociedad. Obviamente, muchos otros países hacen un mejor trabajo con la educación general y la educación científica en particular y obtienen muchos beneficios.

No somos más de lo que aprendemos a medida que crecemos. La cultura puede enseñarnos muchas explicaciones místicas para los fenómenos naturales, pero superar este mal comienzo no es realmente difícil, al menos hasta cierto nivel de detalle. No somos más propensos a creer cosas tontas que las cosas verdaderas. Es solo una cuestión de lo que nos enseñan. A diferencia de los países más pequeños, nuestro sistema educativo está fragmentado en estados e innumerables distritos locales que dificultan la implementación de reformas sistemáticas. Por lo tanto, luchamos al margen para realizar pequeñas mejoras.

Sistemas educativos que matan la curiosidad.

Pereza. Estudiantes: es más fácil evitar el aprendizaje que aprender. Maestros: es más fácil enseñar desde un currículum sin pasión que encender el aprecio por la belleza de todas las ciencias y las matemáticas. Claro, la religión, la presión social, la mezquindad y la envidia (las personas que se empujan unas a otras al pozo) pueden ser factores. Pero más que nada, la pereza. La mayoría de las personas evitan cosas que NO TIENEN que hacer.

Las personas que piensan que la ciencia es demasiado difícil y los científicos que son demasiado arrogantes para explicar simplemente.

La ignorancia voluntaria, no la ignorancia. La ciencia y el método científico nunca estuvieron tan disponibles. ¿Qué hace que las personas tomen la posición ignorante voluntaria?

A un gran grupo de la población se le ha vendido una historia en la que ganan la inmortalidad si aceptan que su mente no depende de su cerebro y, por lo tanto, de su cuerpo.

Otro grupo de la población ha elegido la codicia por encima de la consideración por los demás.

La dinámica de los dos conjuntos deliberadamente ignorantes que trabajan juntos es el mayor obstáculo.

La inscripción de estudiantes de EE. UU. En programas de ciencia e ingeniería está disminuyendo. Los grupos sociales que históricamente proporcionaron talento en la ciencia y la ingeniería estadounidenses ya no satisfacen la demanda.

El pensamiento binario es un gran problema …