En el verano de 1983, Lee S



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Esta es una de las primeras veces que se pide a los alumnos que ‘imaginen’ cómo está constituida la materia en su interior, con el uso de unos lentes mágicos. Esta estrategia se habría de generalizar posteriormente como parte del CPC de los profesores (ver ejemplos en CLIS, 1987; MAM, 1988). Kind (2004) nos cita, por ejemplo, como sugerencias para mejorar la comprensión de los alumnos, “introducir la idea de un ‘atomoscopio’ o la idea que ellos tienen de ‘lentes moleculares’ con los que se pudieran ‘ver’ los átomos”.

En su tercera tarea, Nussbaum pide entonces a los alumnos explicar qué hay entre los puntos de los dibujos, con lo que encuentra por primera vez lo difícil que es que los estudiantes conciban el vacío entre las partículas. Pocos años después, Llorens (1988) vuelve a encontrar en España que sólo 22.1% de los alumnos responden adecuadamente a la pregunta de qué hay entre las moléculas (ver el diagrama 1).

Diagrama 1. Item 3 de Llorens (1988). Probablemente habrás oído decir que la materia está formada por pequeñas partículas tales como los átomos y las moléculas. Si representamos todas las partículas de los distintos gases que componen una pequeña muestra de aire, así:

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¿Qué crees que hay entre estas partículas?

  1. Más aire 22.6 %

  2. Otros gases 34.8 %

  3. Nada 22.1%

  4. Una sustancia muy ligera que lo rellena todo 13.4 %

  5. No lo sé. 6.4%

Nussbaum concluye con algo que debe formar parte del CPC de todos los profesores, que “los aspectos de la teoría de partículas más difícilmente asimilables por los alumnos son los más disonantes con sus concepciones antecedentes de la naturaleza de la materia. Estos aspectos son: el espacio vacío (el concepto de vacío), el movimiento intrínseco (cinética de partículas) y la interacción entre partículas (transformación química).

Proyecto ‘Children’s Learning in Science’ (CLIS)

En este proyecto se presenta una secuencia llamada constructivista por Duit (1999) propuesta para la enseñanza de la teoría corpuscular de la materia y presentada formalmente como investigación años más tarde por Driver y Scott (1996).

Hewson y Beeth (1995), han propuesto que toda secuencia de enseñanza con las siguientes etapas puede considerarse como una que busca el cambio conceptual dentro de una concepción constructivista:

a) Las ideas de los alumnos deben ser una parte explícita del debate en el aula. Se trata de que los alumnos sean conscientes de sus propias ideas y de las ideas de los demás. Además, a diferencia de los enfoques tradicionales, las opiniones de los alumnos deberían considerarse al mismo nivel que las del profesor. Los alumnos han de darse cuenta de que las ideas tienen autoridad por su poder explicativo, no por la fuente de donde proceden.

b) El estatus de las ideas tiene que ser discutido y negociado. Como una consecuencia de la primera condición, una vez que todas las ideas han sido provocadas, los alumnos deben decidir acerca del estatus de sus propias opiniones y de las opiniones de los demás. En esta elección intervienen, además de la propia ecología conceptual, sus criterios epistemológicos acerca del conocimiento científico y acerca de qué constituye una explicación aceptable.

c) La justificación de las ideas debe ser un componente explícito del plan de estudios. Que los alumnos consideren que las nuevas concepciones son plausibles y útiles puede depender de varios factores: que las nuevas concepciones parezcan verdaderas y compatibles con otras concepciones previas o aprendidas, que las concepciones no contradigan las ideas metafísicas de los alumnos, que la idea aparezca como general o como consistente y que ello coincida con los compromisos epistemológicos de los alumnos, etc.

d) El debate en el aula debe tener en cuenta la metacognición. Cuando los alumnos comentan, comparan y deciden sobre la utilidad, la plausibilidad y la consistencia de las concepciones que se presentan, están explicitando sus propios criterios de comprensión. La aceptación o no de las nuevas ideas y el rechazo de las ideas previas depende en gran medida de los patrones metacognitivos de los alumnos: ¿satisface una nueva concepción las lagunas que plantea la anterior?, ¿es capaz el alumno de detectar fallos en la capacidad explicativa de sus propias ideas?, ¿cómo comparar el poder explicativo, sin duda elevado, de las concepciones previas con el de las nuevas concepciones, etc.?

En el diagrama 2 se presentan las seis etapas declaradas en el proyecto CLIS (1987), que satisface plenamente las cuatro características señaladas por Hewson y Beeth (1995), pues se empieza por provocar la salida de las ideas de los alumnos y se culmina con la aceptación de una teoría más acorde con las ideas intercambiadas y puestas en jaque con el grupo.

Diagrama 2. Wightman, Johnston y Scott marcan las siguientes 6 sesiones como las componentes del proyecto CLIS, las cuales se desarrollan en 10 sesiones dobles:

Parte A (2 sesiones dobles, de 70 a 80 minutos cada una): En estas sesiones el profesor conoce las ideas de los alumnos y éstos toman conciencia de sus propias ideas en relación con las variadas propiedades de la materia.

Parte B (1 sesión doble): Los alumnos se volverán activos en la hechura de una teoría científica con posterioridad. En esta sesión ellos se introducen en la naturaleza de las teorías científicas y en su hechura.

Parte C (2 sesiones dobles): La hechura de la teoría se basará en hallar patrones de comportamiento. En estas sesiones los alumnos consideran patrones en el comportamiento de sólidos, líquidos y gases.

Parte D (1 sesión doble): Los alumnos desarrollan sus propias teorías sobre la naturaleza de sólidos, líquidos y gases.

Parte E (2 sesiones dobles): Las teorías de los alumnos son comparadas y evaluadas por los miembros de la clase. El profesor introduce actividades que animan a los alumnos a evaluar, desarrollar y cambiar sus ideas.



Parte F (2 sesiones dobles): Se dan oportunidades a los alumnos para desarrollar ideas nuevas acerca de la naturaleza y el comportamiento de la materia, tanto en situaciones usuales como novedosas.

Las actividades diseñadas para provocar la expresión de las ideas estudiantiles están referidas en el diagrama 3. Otras tres experiencias se colocan como tarea para que la desarrollen los alumnos con posterioridad: una sobre la fusión del hielo, otra sobre el olor del gas licuado de petróleo y una tercera sobre el matraz al cual se le extrae el aire parcialmente, tomada de Nussbaum (1985).



Diagrama 3. Actividades experimentales diseñadas para que los alumnos expresen sus ideas.

  1. Jeringas. Se pide a los alumnos que empujen el émbolo de tres jeringas, una con aire, otra con agua y una tercera con arena.

  2. Bloques. Se pide que encuentren cuestiones comunes y diversas entre dos bloques de diferentes materiales, los cuales tienen el mismo tamaño, pero diferente peso.

  3. Hoja de afeitar. Se pide a los alumnos que hagan flotar una hoja de afeitar sin filo.

  4. Chasquido. Se añaden pesas a un alambre de cobre, hasta que se deforma y se rompe.

  5. Fundido. Se calienta una tira de cera y se pide a los alumnos que observen.

  6. Agua. Se pide que comparen el nivel del líquido antes y después de calentar hasta hacer hervir una muestra de agua.

  7. Refrescante de aire. Se pide que huelan el aroma de un refrescante de aire y se les pregunta ¿qué es lo que huele? ¿por qué huele?

La forma en la que debe participar el maestro o maestra en una estrategia constructivista debe adquirirse como una parte del CPC. Aunque los profesores están acostumbrados a laborar con grupos de trabajo en un contexto práctico, pocos tenían la costumbre de trabajar con grupos en discusión con una base de regularidad. Como un ejemplo de muchas cuestiones que se recomiendan a los profesores como parte del CPG, colocamos a continuación las que se dan respecto al trabajo en grupos a los poco familiares con este tipo de labor:

  1. El óptimo número de alumnos por grupo parece ser de cuatro.

  2. Es una estrategia útil pedir a los alumnos empezar la discusión en pares y después armar grupos de cuatro integrantes.

  3. Es mejor dejar que los alumnos seleccionen el grupo al cual desean pertenecer.

  4. Poner más atención a los grupos en los que se mezclen géneros, buscando que se dé la equidad en la participación.

  5. Animar a los alumnos a sentarse rodeando una mesa, en lugar de hacerlo en líneas.

  6. Poner un tiempo límite.

  7. Dejar clara la tarea para todos los alumnos y dar un fin focal a la tarea, por ejemplo ‘al final de la discusión, cada grupo va a producir un póster’ o ‘un orador de cada grupo va a informar de sus hallazgos al resto de la clase’.

Con relación a las cuestiones por evitar:

  1. Puede inhibir el trabajo de los grupos si se encuentra rodeándolos constantemente.

  2. Pida que respondan preguntas cerradas y concretas.

  3. Está mal indicar que un alumno o un grupo tiene ideas erróneas, o no tan valiosas como las traídas a colación por algún otro individuo o grupo.

No cabe duda de que se requiere un CPC muy especial para desarrollar adecuadamente las labores de enseñanza cooperativa propias del constructivismo. Sobre todo si el profesor ha de actuar en la búsqueda de que los alumnos cambien sus ideas para acercarlas lo más posible al contexto científico, debe participar con preguntas clave que pongan en reto a las concepciones estudiantiles. Entre muchas otras cuestiones, y conociendo muy bien las concepciones alternativas más comunes entre los alumnos, se pide al profesor en este proyecto que haga las siguientes preguntas a los alumnos:

  1. ¿Qué existe entre las partículas?

  2. ¿Qué mantiene a las partículas juntas?

  3. ¿Se mueven las partículas?

Matter and molecules

Este proyecto fue aplicado entre 1986 y 1988 por académicos del “Institute for Research on Teaching”, de la Universidad Estatal de Michigan y está basado en la teoría del cambio conceptual. Consta de un libro de Ciencia, uno de Actividades para los alumnos y otros con los mismos títulos para los profesores. La acción está guiada por el libro de ciencia para los alumnos, el cual es complementado por el que contiene las actividades a desarrollar.

En el diagrama 4 hemos colocado los nombres de los nueve capítulos de este proyecto, que empieza recogiendo una serie de actividades con el agua, para después generalizar a otros líquidos, sólidos y gases. Desde el primero aparece el concepto de partícula como constituyente elemental de las muestras de materia.

Diagrama 4. Los nueve capítulos de “Materia y moléculas”.



  1. Estados del agua

  2. Otros sólidos, líquidos y gases

  3. El aire alrededor de nosotros

  4. Compresión y expansión

  5. Explicación de la disolución

  6. Calentamiento y enfriamiento, expansión y contracción

  7. Explicación de fusión y solidificación

  8. Explicación de evaporación y ebullición

  9. Explicación de la condensación

Los libros para los profesores contienen información complementaria para el maestro, entre otras cuestiones lo que debe aprender de CPC para poder enfrentar al grupo con éxito. Por ejemplo, al inicio de cada capítulo, el libro de ciencia del maestro tiene una tabla con las concepciones estudiantiles más comunes. En el diagrama 5 presentamos el ejemplo de una porción de dicha tabla dada en el capítulo 1.

Diagrama 5. Contraste entre los patrones comunes en el pensamiento de los estudiantes con los pensamientos científicos alrededor de algunos temas importantes de este capítulo.



Tema

Concepciones meta

Concepciones estudiantiles

Conservación de la materia

La materia se conserva en toda transformación física

La materia no siempre se conserva, especialmente en cambios que involucran a gases (i.e. el agua desaparece cuando se le calienta)

Constitución molecular de la materia

Toda la materia está hecha de moléculas

Las moléculas están entre las sustancias (i.e. el agua tiene moléculas en ella, con agua entre las moléculas)

Movimiento constante

Todas las moléculas están moviéndose constantemente

Las moléculas están en ocasiones detenidas, especialmente en los sólidos

Para reforzar el CPC de los maestros, el libro de ciencias tiene para cada capítulo un listado de objetivos a cumplir, un conjunto de elementos clave para lograr una buena descripción del tema y unas guías para el aprendizaje conceptual de los alumnos. Se mencionan a continuación los conceptos que son difíciles de entender, como los dados en el diagrama 6, que están tomados del primer capítulo.

Diagrama 6. Conceptos de difícil aprendizaje.



  1. Tamaño de las moléculas. El tamaño de las moléculas es algo difícil de aprender por los estudiantes porque sale fuera de los tamaños de sus experiencias normales. Muchos estudiantes piensan que las moléculas son pequeñas, como un polvo, una bacteria o una célula, que pueden verse al microscopio. Las moléculas son realmente demasiado pequeñas como para poder ser vistas.

  2. Las moléculas están en constante movimiento. Esta es otra fuente de problemas para los estudiantes. Las moléculas están en constante movimiento, aún en sustancias como el hielo donde no es visible ningún movimiento aparente (lo que sí sucede con el agua líquida, donde el movimiento del flujo puede interpretarse como movimiento molecular).

  3. El comportamiento de las moléculas crea las propiedades de la sustancia. Los estudiantes se confunden frecuentemente entre las propiedades observables de una sustancia y las propiedades de las moléculas. Piensan que las moléculas tienen el mismo comportamiento que la sustancia experimenta como un todo. Esta concepción recibe el nombre de “substancialización” del comportamiento molecular.

  4. Las moléculas hacen las sustancias. Muchos alumnos creen que hay moléculas como sumergidas en las sustancias, en lugar de pensar que las sustancias están hechas de moléculas. Debe hacerse énfasis que el agua está hecha solamente de moléculas y que no existe nada entre ellas.

Años más tarde, los autores de este proyecto publicaron una evaluación de la aplicación de su desarrollo curricular (Lee, Eichinger, Anderson, Berkheimer y Blakeslee, 1993). Este estudio revela un avance de este currículo frente a otro más tradicional. Sin embargo, revela igualmente la gran dificultad de los estudiantes para asimilar las concepciones científicas que rodean la constitución molecular de la materia. Después de la enseñanza permanecen en una buena proporción de los alumnos concepciones no científicas, como la de la naturaleza continua de la materia o que las moléculas tienen las mismas propiedades que la materia en bulto. Se preguntan cómo es posible que sin haber admitido la estructura corpuscular pueda entrarse a otros temas de las ciencias de la vida, como ósmosis y difusión, fotosíntesis, respiración celular, digestión, transpiración, el ciclo del agua, el ciclo de la materia ecológica y tantos otros.

Joaquín Martínez Torregrosa

Martínez-Torregrosa et al (1997) presentan un escrito en el que desarrollan el modelo cinético-corpuscular de la materia con base en un enfoque netamente experimental. Su base es una estrategia expositiva que describe las teorías científicas frente a otros modelos alternos, y se dedica a la realización de tareas de fundamento y aplicación de esas teorías.

La idea es generar la duda acerca de la estructura de la materia, en la búsqueda de una «concepción unitaria de materia». ¿Cuál es la estructura de los materiales? (¿cómo son «por dentro»?). Deciden investigar primero la estructura de los gases, y luego se preguntan si el modelo es extensible a sólidos y líquidos.

Gracias a que los gases se difunden rápidamente parten de la idea de que están compuestos de pequeñas partículas en movimiento. Pone a consideración de los alumnos otro tipo de modelos, los cuales fracasan poco a poco si se intenta que expliquen propiedades como la compresibilidad, la difusividad, la presión, la dilatación térmica, etc.

Utilizan a continuación el ejemplo de Nussbaum sobre cómo se verían las partículas del gas que ocupa un matraz, antes y después de haber aplicado una extracción parcial de gas con una jeringa. De la misma forma presentan el ejemplo de un matraz con una a tres entradas en las que se coloca un globo en cada una y los globos se hinchan en cuanto se calienta el gas (ver la ilustración 3). El uso del matraz con tres globos es porque los alumnos piensan erróneamente que el gas que se calienta se expande solamente hacia arriba y no hacia los lados o hacia abajo.

Ilustración 3. “Al calentar el matraz de la primera figura, el globo se hincha. Representad el aire antes y después de calentar y explicad qué es lo que hace que se hinche. ¿Y en el caso de la segunda figura?”.



Relacionan entonces la temperatura de los gases con la velocidad de las partículas en su interior. Abordan ahora el problema del vacío y el del ínfimo tamaño de las partículas, diciendo en un momento dado que “no es fácil asumir plenamente el modelo cinético corpuscular y, de hecho, muchas personas tienden a malinterpretarlo”. Se introducen en este momento a las propiedades de presión, volumen y temperatura de los gases, por medio de un trabajo experimental opcional con jeringas y pesas para elevar la presión a voluntad y relacionar la presión con el volumen, a temperatura constante.

Avanza el planteamiento y Martínez Torregrosa et al extienden el modelo corpuscular a sólidos y líquidos, hablando de las grandes distancias entre partículas en el gas que se convierten en pequeñas distancias en el líquido o el sólido, fase esta última en la que las partículas se encuentran vibrando alrededor de puntos de equilibrio. Proponen diversos experimentos para soportar los aspectos del modelo en líquidos o sólidos, por ejemplo


    1. con una lata de aceite que se calienta, luego se cierra y deforma al enfriarse, y posteriormente vuelve a adquirir la forma original mediante un nuevo calentamiento.

    2. La relativa incompresibilidad de sólidos o líquidos.

    3. La existencia de gases a baja temperatura (aire a -20 °C) y de sólidos a muy alta temperatura (una barra de metal a 1000°C).

Finalmente, los autores plantean varios problemas abiertos, como por ejemplo “haced una lista con algunas propiedades que aún no hayamos explicado con el modelo cinético corpuscular” o “plantead preguntas sobre las partículas o corpúsculos que forman los gases, líquidos o sólidos, que sea necesario investigar”. Desembocan en una serie de preguntas complejas, tales como “¿Cuál es la naturaleza de las fuerzas que existen entre las partículas?” o “¿Qué es lo que mantiene a las partículas en movimiento?” o “¿A qué se debe la existencia de millones de sustancias distintas?”. Aclaran que la investigación bien realizada siempre abre nuevas preguntas.

Miguel Ángel Gómez Crespo, Juan Ignacio Pozo y María S. Gutiérrez Julián

Miguel Ángel Gómez Crespo y Juan Ignacio Pozo llevan más de 15 años investigando las concepciones alternativas de los alumnos de la asignatura de química. Daremos un breve repaso a algunos de sus estudios clave, que desembocan en una propuesta didáctica que se basa en la teoría del cambio conceptual, pues argumentan que en la medida en que los alumnos contrasten sus representaciones macroscópicas con las del modelo microscópico cinético-corpuscular puede darse más cercanamente la concepción científica.

Pozo, Gómez Crespo, Limón y Sanz (1991) nos presentan un libro donde exploran las ideas de los adolescentes sobre la química, en el que plantean que los tres núcleos conceptuales que el alumno debe dominar para comprender la Química son los siguientes:


  • La comprensión de la naturaleza discontinua de la materia.

  • La conservación de propiedades no observables de la materia.

  • La cuantificación de relaciones.

Con relación al primer punto, nos dicen los autores, el obstáculo fundamental para los estudiantes subyace en la representación de lo no observable. En la medida en que el alumno debe abandonar los indicios perceptivos como fuente de representaciones con respecto a la estructura de la materia, carece de ningún otro código de representación alternativo. Dicho en otras palabras, si las imágenes que el alumno recibe del mundo no son suficientes para que comprenda la estructura de la materia, el papel de la enseñanza es proporcionarles sistemas de representación alternativos que le permitan conocer su naturaleza. Parece ser que los sistemas proposicionales que se les dan en las lecciones —matemáticos, algebraicos o mediante símbolos químicos—, junto con una utilización muy escasa de representaciones analógicas —basadas en imágenes—, no resultan suficientes. De ser cierta esta interpretación, se precisaría un esfuerzo en la elaboración de sistemas de representación alternativos para la didáctica de la química, no sólo analíticos o proposicionales, sino fundamentalmente analógicos. Así, la analogía debe desempeñar una labor especial en la enseñanza de las ciencias y muy especialmente en el caso de la química.

Pozo, Gómez-Crespo y Sanz (1999) retoman el problema de la naturaleza del cambio conceptual acerca de la naturaleza de la materia. Apuntan los autores que después de haber estudiado química en la escuela secundaria, y aún en la universidad, muchos estudiantes mantienen sus concepciones alternativas sobre la materia. Así, en lugar de interpretar la materia en términos de representaciones microscópicas, los estudiantes conservan sus representaciones macroscópicas, basadas en la apariencia directa de la realidad, es decir, conciben la materia como continua, usualmente estática y sin vacío entre sus partes. Los resultados del aprendizaje de la química nos sugieren que, como ocurre en otros dominios de la ciencia, las teorías personales (en este caso basadas en representaciones macroscópicas) no son reemplazadas en la mayoría de los estudiantes por la teoría científica enseñada (basada en representaciones microscópicas).

Sugieren, después de apuntar lo anterior, que quizás el cambio conceptual no necesariamente involucra el reemplazo de una clase de representación por otra, sino la coexistencia e integración de diferentes representaciones empleándolas para diferentes tareas. Esta interpretación es consistente con las teorías más recientes de representación cognitiva, tal como la de los modelos mentales, que mantiene la existencia de múltiples representaciones mentales que compiten por su activación en cada tarea o para cada contexto. Culmina su artículo, después de estudiar 120 sujetos hispanos de entre 12 y 17 años, considerando que el cambio de la función cognitiva —de descriptiva a explicativa— es el objetivo central del cambio conceptual en química. De esta manera, aprender química no requiere el reemplazo de las representaciones previas, sino un cambio en su función cognitiva, integrándolas en nuevas teorías o modelos conceptuales, que proveerán a las representaciones viejas con un significado diferente y más teórico. Por lo tanto, las representaciones intuitivas macroscópicas, útiles para describir el mundo en que vivimos, no necesariamente serán removidas, sino meramente cambiadas, en el sentido de re-interpretarlas desde un nuevo punto de vista teórico. En este sentido, la enseñanza de las ciencias no debe pretender reemplazar concepciones alternativas por conceptos científicos, sino lograr que los estudiantes reflexionen entre las diferencias conceptuales y funcionales entre estos dos sistemas de conocimiento aparentemente traslapados.

Gómez-Crespo y Pozo (2000) nos dicen que los alumnos mantienen una concepción continua de la materia, tanto antes de la instrucción como después de ella, porque esta concepción está profundamente arraigada a nuestra percepción macroscópica del mundo. Es por ende una de las más resistentes al cambio conceptual y así mismo una de las más consistentes; de hecho, en la comprensión de la estructura de la materia, las concepciones continuas proporcionan representaciones más consistentes entre los adolescentes que la propia idea de vacío o discontinuidad entre las partículas. En este estudio llevan a cabo una investigación con 278 sujetos, desde alumnos de primer año de la secundaria, hasta estudiantes universitarios de psicología y de ciencias químicas, en la que analizan las respuestas a un cuestionario para discernir si los alumnos conciben la discontinuidad de la materia y la existencia de vacío entre las partículas. Resulta notable la proporción de los alumnos con respuestas incorrectas, sobre todo en el caso de los sólidos (ver también Gutiérrez-Julián, Gómez-Crespo y Pozo (2002)), donde se concibe en menor proporción la presencia de vacío entre las partículas. En el mejor de los grupos sólo 33% responde adecuadamente las preguntas sobre discontinuidad y vacío.

Finalmente, Gómez-Crespo, Pozo y Gutiérrez-Julián (2004) nos proponen una estrategia de instrucción para abordar el tema en la clase, basada en la comparación de los modelos macroscópico y microscópico, frente a las estrategias expositivas que se limitan a la descripción de las teorías científicas y a la realización de tareas de aplicación de esas teorías. Este artículo, por lo tanto, sí toca el tema del CPC requerido para explicar estos conceptos del modelo cinético-corpuscular.

Su estrategia consta de seis pasos, los indicados en el diagrama 7. Es de hacer notar que, sobre todo en el tercer paso, se pide explícitamente que los alumnos desarrollen los dos tipos de explicaciones, la macroscópica y la microscópica, animados por la contrastación y discusión entre los modelos en la mente de los estudiantes, como vía para lograr el cambio conceptual.



Diagrama 7. Pasos en los que se divide la estrategia de Gómez-Crespo, Pozo y Gutiérrez-Julián (2004).

  1. Introducción del modelo. Previamente, los alumnos han realizado actividades dirigidas a explicitar algunas de sus creencias intuitivas y habrán visto algunas de sus limitaciones explicativas. En este sentido, la estrategia puede darse la categoría de “constructivista”. Ocurre posteriormente la presentación por parte del profesor del modelo cinético-corpuscular, centrado en tres ideas fundamentales: Partículas que no se pueden ver, Movimiento continuo de esas partículas y Entre las partículas no hay nada (vacío).

  2. Primeras aplicaciones del modelo. Se llevan a cabo dos actividades: a) ¿Qué diferencias existen entre los tres estados de la materia? y b) interpretación de la difusión de un gas. En estas primeras actividades aparecen más frecuentemente explicaciones macroscópicas y recurren generalmente a un agente externo (generalmente, el aire) como vehículo de transporte o causa del movimiento.

  3. Generalización del contraste de modelos a otros fenómenos. El profesor plantea dos nuevas actividades y pide a los alumnos que elaboren por escrito los dos tipos de explicación (macroscópica y microscópica). Las dos actividades son: Compresión y expansión del aire en una jeringa y Disolución de una gota de tinta.

  4. Introducción del efecto de la temperatura en el movimiento de las partículas. Aquí se lleva a cabo una quinta actividad que tiene que ver con la Dilatación del aire por la acción del calor, idéntica a la de la ilustración 3 de Martínez-Torregrosa.

  5. Cambios de estado. Se plantea teóricamente la transición desde un cubo de hielo hasta la fase gaseosa, obtenida por calentamiento continuo.

  6. Generalización a otros casos. Se analizan otros ejemplos teóricos, como los siguientes: Efecto del sol sobre un balón de fútbol, Funcionamiento de un termómetro, Evaporación el agua, Condensación del agua en una ventana. Sublimación de un ambientador casero, etcétera.

Los autores nos dan los primeros resultados de aplicar esta estrategia, basada en la contrastación y diferenciación entre los modelos macroscópico y microscópico, frente a otra más clásica, orientada a la exposición del modelo microscópico y la realización de ejercicios de aplicación. Los resultados muestran que ambos tipos de instrucción muestran progreso y aprendizaje de los alumnos. En los dos casos aumenta significativamente el número de respuestas correctas después de la instrucción. Sin embargo, encuentran que el método propuesto por ellos, produce resultados significativamente mejores en dos de los problemas estudiados: la noción de discontinuidad de la materia y los mecanismos implicados en los cambios. Terminan su artículo con la convicción de que la investigación acerca de los procesos psicológicos de cómo se aprende conduce a plantear mejores estrategias de enseñanza.

Estos autores siguen estudiando este tema, en particular y tienen nuevos resultados en este mismo volumen Gómez-Crespo, Pozo y Gutiérrez-Julián (2005).



La estructura corpuscular de la materia. El CPC de algunos profesores mexicanos.

Conscientes de la importancia que tiene para el proceso educativo de la química en nuestros países, los autores nos propusimos estudiar el CPC de la estructura corpuscular de la materia de nuestros propios profesores del bachillerato. Para esto nos planteamos la siguiente pregunta de investigación: ¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre el CPC de la estructura corpuscular de la materia de profesores de diferentes instituciones, que usan diferentes tipos de currículo?

La metodología usada para capturar y describir el CPC de profesores de química fue tomada de Loughran, Berry y Mulhall (2004), esto es, usando las herramientas CoRe (Content Representation) y PaP-eR (Profesional and Pedagogical-experience Repertoire) descritas en la sección acerca de «¿Cómo capturar y describir el CPC de los profesores?».

Este estudio formó parte de otro más extendido realizado también con profesoras argentinas (Garritz, Porro, Rembado y Trinidad, 2005).

Los profesores seleccionados para el estudio pertenecen a los dos siguientes sistemas:


  1. La Escuela Nacional Preparatoria y el Colegio de Ciencias y Humanidades, de la Universidad Nacional Autónoma de México, que trabajan con un currículo de química tipo Ciencia-Tecnología-Sociedad.

  2. El Instituto de Educación Media Superior del Distrito Federal que trabaja con un enfoque constructivista.

Descripción de los entrevistados. Datos de sus instituciones y su currículum

Del primer sistema se seleccionaron cinco profesoras, todas ellas estudiando una maestría en educación química. Nos referiremos a ellas como los estudiantes de la Maestría en Docencia para la Educación Media Superior (MADEMS). Estas profesoras fueron seleccionadas sobre la base de tener el más alto CA en el examen de ingreso a la maestría. Su experiencia docente en química va de 2–12 años.

Del segundo grupo, al cual nos referiremos como los estudiantes del IEMS, se eligieron a cinco profesores reconocidos por sus colegas como personas que trabajan con una clara visión constructivista y que cuentan con una experiencia de 12–18 años en la enseñanza de la química.

Las profesoras de la MADEMS dan sus cursos ya sea en la Escuela Nacional Preparatoria (ENP, 2005), dos de ellas, o en el Colegio de Ciencias y Humanidades (CCH, 2005), las otras tres. Se trata de dos subsistemas que ofrecen educación de bachillerato en la Universidad Nacional Autónoma de México, a alrededor de 100,000 estudiantes actualmente. En el último, el CCH, cuyos principios que orientan el quehacer educativo son “aprender a aprender, aprender a hacer y aprender a ser, se dan dos cursos semestrales obligatorios de química en el primero y segundo semestres del bachillerato, de cinco horas de duración y de naturaleza teórico-práctica en unas aulas-laboratorio con 30 alumnos como máximo. Su programa de estudios tiene un claro enfoque Ciencia-Tecnología-Sociedad, con cinco unidades que desarrollan los temas de la tabla 2. Se dice en el programa que el área de Ciencias Experimentales, contribuye a la cultura básica del estudiante promoviendo aprendizajes que “…le permitirán desarrollar un pensamiento flexible y crítico, de mayor madurez intelectual, a través de conocimientos básicos que lo lleven a comprender y discriminar la información que diariamente se presenta con visos de científica; a comprender fenómenos naturales que ocurren en su entorno o en su propio organismo; a elaborar explicaciones racionales de estos fenómenos; a valorar el desarrollo tecnológico y su uso en la vida diaria, así como a comprender y evaluar el impacto ambiental derivado de las relaciones hombre–ciencia y tecnología–naturaleza. Su última revisión programática se dio en el año 2003.



Tabla 2. Temas de las cinco unidades del programa de estudios de la Química I y II semestrales del Colegio de Ciencias y Humanidades.

Química I

Primera Unidad. Agua, compuesto indispensable

Segunda Unidad. Oxígeno, componente activo del aire

Química II

Primera Unidad. Suelo, fuente de nutrimentos para las plantas

Segunda Unidad. Alimentos, proveedores de sustancias esenciales para la vida

Tercera Unidad. Medicamentos, productos químicos para la salud

Por su parte, la Escuela Nacional Preparatoria ofrece también, desde 1996, dos cursos anuales obligatorios de química en el primero y segundo años del bachillerato, con dos horas de teoría y una hora de laboratorio, y con una estructura curricular también del tipo CTS, pero con diferentes contenidos al programa del CCH (ver la tabla 3). En éste se revela la naturaleza CTS del enfoque cuando se dice que la química “constituye una materia básica que contribuye tanto a la formación integral del estudiante como a la adquisición de una cultura científica que le ayude a tomar decisiones razonadas en las que evalúe los riesgos y beneficios de la ciencia y la tecnología en la vida cotidiana y en su entorno”.

Tabla 3. Temas de las seis unidades del programa anual de estudios de la Química I y II de la Escuela Nacional Preparatoria.

Química I

Primera Unidad: La química y tú.

Segunda Unidad: Manifestaciones de la materia.

Tercera Unidad: La naturaleza discontinua de la materia



Química II

Primera Unidad: Agua, disoluciones y reacciones químicas.

Segunda Unidad: Quema de combustibles. Oxidaciones.

Tercera Unidad: Electroquímica.

En el IEMS (2005) se ofrecen desde el año 2001 dos cursos obligatorios de química en los semestres 3 y 4 del bachillerato, el primero de tres horas a la semana de teoría, una hora de laboratorio, media hora de tutoría y seis horas de estudio (9 ½ horas en total); y el segundo de dos horas a la semana de teoría, dos horas de laboratorio y cuatro horas de estudio (8 horas en total). Se precian de aplicar una perspectiva constructivista del aprendizaje. No existen suficientes estrategias pedagógicas documentadas, sin embargo, pensamos que se aplica en el Instituto una similar a la de Driver y Scott (1996), que Duit (1999) llama ‘secuencia constructivista de enseñanza’ y que fue desarrollada para diversos temas dentro del programa Children Learning in Science, (CLIS, 1987). En general, la secuencia de enseñanza comienza con explicitar las ideas de los estudiantes sobre el tema que se va a tratar, después se desarrollan algunas actividades que ayudan a los estudiantes a reestructurar sus ideas y finalmente, se provee a los estudiantes de oportunidades para que revisen y consideren cualquier cambio que resulte en sus concepciones.

En el programa se indica “Se considera importante contemplar en los objetivos de los cursos de Química los contextos histórico, social y filosófico en los cuales se desarrollan las teorías científicas, así como reconocer las aportaciones y limitaciones de cada una de ellas”. También en otra parte dice: “En la actualidad la química es una ciencia presente en nuestra vida cotidiana, por todos los productos que proporciona, de tal forma que se pueden manejar dos vertientes de la Química: por una parte, los conocimientos teóricos y por otra, contempla las aplicaciones tecnológicas cuyas bases teóricas no necesariamente se conocen a la perfección. Por lo anterior, podemos decir que este sistema de bachillerato trabaja con una combinación de énfasis curriculares “Química, Tecnología y Sociedad” (QTS) y “Desarrollo del conocimiento en Química” (DCQ), (van Driel, Bulte and Verloop, 2005). En la tabla 4 se incluyen los objetivos de los contenidos del programa del IEMS.



Tabla 4 Objetivos presentes en los dos cursos de química del programa del IEMS.

QUÍMICA I

1

Valorará a la Química como una rama de la ciencia que ha permitido conocer y transformar el mundo que lo rodea.

2

Reconocerá y determinará que las propiedades de la materia permiten identificarla.

3

Valorará la importancia de los modelos en química y en particular del modelo cinético molecular para esplicar los estados de agregación de la materia y en forma particular el estado gaseoso.

4

Analizará a las mezclas como la manifestación más común de la materia y su separación en sustancias puras.

5

Reconocerá en la teoría atómica de Dalton una herramienta para representar elementos y compuestos, comprendiendo los cambios químicos como un reacomodo de los átomos.

6

Valorará la necesidad de un lenguaje específico en la química.

QUÍMICA II

1

Identificará los modelos estructurales de la materia que contribuyeron con el desarrollo de la teoría atómica.

2

Reconocerá la importancia de la ley periódica de los elementos con base en el concepto moderno del átomo.

3

Identificará a los electrones externos de los átomos como los responsables de la formación de enlaces entre ellos y su caracterización mediante la diferencia de electronegatividades.

4

Reconocerá la formación de iones a través de diferentes procesos para interpretar las propiedades de las disoluciones.

5

Valorará la existencia de sustancias ácidas y básicas, las reacciones entre ellas y su importancia en la vida cotidiana.

6

Analizará las reacciones de óxido-reducción, identificando sus aplicaciones en la vida diaria.

7

Caracterizará los compuestos covalentes representativos del carbono para reconocer la diversidad de propiedades de estas especies químicas.

En breve, hemos escogido dos instituciones educativas que hacen énfasis en un propósito curricular diferente: en la MADEMS, el enfoque CTS; y en el IEMS, la combinación QTS-DCQ con una perspectiva constructivista. Podremos comparar entonces las Representaciones del Contenido de los dos conjuntos de profesores y analizar si la estructura curricular tiene alguna influencia en el Conocimiento Pedagógico del Contenido de cada grupo.

Para ello, a todos estos profesores se les plantearon de manera individual cuestionarios y entrevistas que incluían las ocho preguntas del CoRe (Loughran, Berry y Mulhall, 2004). A continuación se realizaron sesiones con cada uno de los dos grupos para analizar los CoRes individuales y obtener CoRes grupales. La información obtenida con estas herramientas nos permitió realizar un análisis para la obtención de nuestros resultados.



Comparación de las ideas centrales expuestas por los dos grupos de profesores mexicanos y uno previamente reportado de profesores australianos en sus Representaciones de Contenido de consenso.

Las ideas centrales de los dos grupos de profesores mexicanos han sido reunidas por afinidad en la tabla 5, donde las de los profesores australianos entrevistados por Loughran et al. (2001b) han sido también incluidas. Es importante expresar aquí el perfil de los profesores australianos, que fueron “profesores del bachillerato que estaban enseñando Ciencia General en los grados 7 a 10 y daban clase igualmente en el nivel ‘senior’ de ciencia en los grados 11 y 12, los últimos dos años de bachillerato en Australia, con especialización en biología, química o física”.





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