proyecto masterEDWIN G GARCIA

RETORICA DE LOS TEXTOS UNIVERSITARIOS DE FISICA
EN LA PRESENTACION DE LA ELECTROSTATICA:
EDWIN GERMAN GARCIA ARTEAGA
Proyecto de grado como requisito
Para optar al titulo de
Master en investigación en didáctica de las ciencias experimentales
MERCE IZQUIERDO AYMERICH
Tutora
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BARCELONA
MASTER DE INVESTIGACION EN DIDACTICA DE LAS MATEMATICAS Y LAS CIENCIAS
EXPERIMENTALES
BARCELONA, CATALUNYA. ESPAÑA 2009
INDICE
PRESENTACION………………………………………………………………
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………..
1.1 Introducción…………………………………………………………….
1.2 justificación de la investigación………………………………………..
1.2.1 problemática en torno a la enseñanza de las ciencias…………
1.2.2 problemática en torno a los libros de texto……………………
1.2.3 problemática en torno a la enseñanza del electromagnetismo.
1.3 Concreción del problema………………………………………………
1.3.1 Pregunta problema…………………………………………….
1.3.2 Objetivos………………………………………………………..
2. MARCO TEORICO……………………………………………………
2.1 Retórica en la enseñanza de las ciencias………………………………
2.1.1 Conocimiento –pensar………………………………………….
2.1.2 Lenguaje – hablar………………………………………………
2.1.3 Experiencia –actuar-……………………………………………
2.2 Los libros de texto………………………………………………………
2.2.1 Retórica en los libros de texto…..………………………………
2.3 Las bases del Electromagnetismo……………………………………..
3. METODOLOGIA………………………………………………………
3.1 consideraciones teóricas sobre instrumentos aplicados………………
3.1.1 Narrativa experimental……………………….…….…………….
3.2 Población y Muestra……………………………………………………
3.3 Instrumentos para recogida de datos………………………………….
3.3.1 Cuestionarios a Estudiantes……………………………………..
3.3.2 Plantillas a los Libros de Texto………………………………….
3.3.3 Red sistémica……………………………………………………..
3.3.4 Estructura del texto……………………………………………
4. RECOGIDA Y ANÁLISIS DE DATOS………………………………
4.1 Sobre las explicaciones de los estudiantes……………………………
4.2 Sobre la retórica de los libros de texto…………………………………
4.2.1 Libro 1……………………………………………………………..
4.2.1.1 Red sistémica libro 1……………………………………
4.2.1.2 Narrativa experimental libro 1………………………...
4.2.1.3 Microestructura libro 1…………………………………
4.2.2 Libro 2……………………………………………………………..
4.2.2.1 Red sistémica libro 2……………………………………
4.2.2.2 Narrativa experimental libro 2…………………………
4.2.2.3 Microestructura libro 2………..……………………….
4.2.3 Libro 3……………………………………………………………..
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4.2.3.1 Red sistémica libro 3……………………………………
4.2.3.2 Narrativa experimental libro 3…………………………
4.2.3.3 Microestructura libro 3………..……………………….
4.3 Análisis de los datos……………………………………………………..
5. CONCLUSIONES YPROSPECTIVAS……………………………….
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………
INDICE DE TABLAS Y FIGURAS……………………………………….
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PRESENTACION
El presente proyecto de investigación se ubica en el problema de la enseñanza de las ciencias desde
una perspectiva cualitativa de la investigación. Se hace énfasis en dos aspectos fundamentales; las
dificultades que se evidencian en los estudiantes para explicar hechos o situaciones relacionadas con
la electrostática y la forma retórica como se presenta la electrostática en los libros de física general
universitaria.
Como marco teórico se considera la retórica y su incidencia en la enseñanza de las ciencias. Por una
parte, se ha seleccionado una muestra importante de estudiantes en formación docente, para
identificar el conocimiento que poseen sobre los fenómenos electrostáticas, después de haber recibido
cursos generales de física sobre electricidad y magnetismo y por otra parte se hace un análisis de la
estructura retórica en la que los libros de texto presentan el conocimiento científico, (en nuestro caso
la electrostática) se identifican los modelos de ciencia a partir de la intención de los autores y los
contenidos que se presentan, se identifica el modelo didáctico de comunicación entre el libro y el
lector y se identifica la forma como son presentados los contendidos. Posteriormente se hace un
análisis comparativo sobre la forma como los textos presentan la electrostática, de acuerdo con la
retórica que utilizan con el tipo de explicaciones que dan los estudiantes.
Por ultimo, es importante considerar que el resultado de este estudio debe reorientar la forma y la
intención con la que se escriben los libros de física general en la actualidad, sobre todo para docentes
en formación inicial.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Introducción
Los nuevos enfoques en didáctica de las ciencias coinciden en considerar que la manera como se
enseña ciencias en la secundaria y en los niveles introductorios en la universidad hace que ésta no
resulte significativa para el estudiante (Moreira 1998), Driver R (1988) Furió (1997) Izquierdo (2000)
Ayala (2004)… contribuyendo así a que éste asuma la ciencia como una serie de verdades absolutas e
incontrovertibles que requieren ser aprendidas y usadas, y como un asunto abstracto, ininteligible y
carente de significado. La enseñanza del electromagnetismo refleja esta problemática. Si bien
históricamente se han configurado dos visiones teóricas epistemologicamente diferentes; una, la
visión mecanicista de Newton, formalizada principalmente por Coulomb y Ampere y, otra, la visión
continua de campos, estructurada por Faraday, Maxwell y Hertz, las presentaciones que usualmente se
hacen del electromagnetismo en los libros de texto no reconocen estas diferencias fundamentales,
generando confusión y falta de claridad en el estudiante al momento de explicar fenómenos
electromagnéticos (Furio 2001). El mismo Einstein (1938) resalta la diferencia entre estas visiones
como imágenes distintas de la realidad. Lo ratifica cuando dice que:
“...Durante la segunda mitad del siglo XIX se introdujeron en la física ideas nuevas y revolucionarias que abrieron el
camino a un nuevo punto de vista filosófico, distinto del anterior mecanicista. Los resultados de los trabajos de Faraday,
Maxwell y Hertz condujeron al desarrollo de la Física moderna, a la creación de nuevos conceptos que constituyeron una
nueva imagen de realidad.”
Sin embargo su enseñanza no parece brindar herramientas para que el estudiante se relacione con ellas
y mucho menos para que pueda explicar fenómenos eléctricos relacionados. Un estudiante después de
haber recibido un curso introductorio no logra elaborar elementos conceptuales que se puedan
articular en una imagen del fenómeno eléctrico para dar cuenta de él. Si bien se le enseñan algunos
modelos teóricos y se le dan herramientas matemáticas para la resolución de problemas, este enfoque
no parece proveer las condiciones para tener una comprensión del mismo”(García E, 1999). Los
estudios sobre electrostática jugaron un papel importante en la conformación del electromagnetismo,
principalmente en la visión de campos pero los libros de texto no hacen relevante sus fundamentos
conceptuales.
Por otra parte, el estudio de los libros de texto ha venido ganando importancia dentro de la didáctica
de las ciencias (Perales 2002) (Izquierdo2004) (Caldero 2003) (Furio 2001) (Guisasola2002) (Ayala
2004) reconociendo que el libro de texto suele ser utilizado con bastante frecuencia y que cumple una
función didáctica importante en la enseñanza de la física. Función didáctica que presenta dificultades
según los investigadores mencionados en varios aspectos; errores de contenido, mensajes equívocos
sobre la ciencia, entre otros.
Teniendo en cuenta lo anterior surge como preocupación hacer un análisis de la manera como se
introduce al electromagnetismo en los libros de texto usuales en los programas de formación de
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docentes y evidenciar las dificultades que este tipo de presentación le genera al estudiante en la
comprensión de los fenómenos eléctricos. Para hacerlo nos hemos apoyado en la perspectiva retórica;
conocimiento, lenguaje y experiencia propuesta por Guidoni, Arca y Mazoli (1990) y retomada por
Izquierdo (1997)(2004), desde el modelo de pensar, hablar y actuar en ciencias, con el fin de
identificar la forma como se comunican los conceptos e ideas de las ciencias, particularmente la
electrostática, en los libros de física general. Por otra parte, poner en evidencia las dificultades de los
estudiantes de formación de licenciatura para explicar fenómenos relacionados con la electrostática.
Recoger la información de los libros de texto y contrastar con las dificultades evidenciadas en los
estudiantes. A partir de allí hacer consideraciones sobre la estructura retórica que debería tener un
libro de texto para la formación de docentes de ciencias.
1.2 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION
Para justificar el problema de investigación se ha dividido en dos partes; la primera, centra la atención
en la problemática enseñanza – aprendizaje de las ciencias, más puntualmente en física. Y, la segunda
centra la atención en el papel que juegan los libros de texto de física general en la enseñanza.
1.2.1
Problemática enseñanza - aprendizaje de las ciencias
La enseñanza -aprendizaje de las ciencias ha sido objeto de interés fundamental por parte de la
didáctica de las ciencias. Qué significa aprender física? ha sido objeto de reflexión constante, pero
más intenso en los últimos veinte años. Para los investigadores en didáctica de la física se ha tornado
fundamental la pregunta, ¿Qué significa hoy en día saber física? Y con ella, ¿Cuál es la física que un
estudiante (futuro docente) debe saber? ¿Qué dificultades presenta la enseñanza usual? Y ¿Qué
perspectivas nuevas son posibles?. Aquí se encuentran diferencias de pensamiento y opiniones entre
los investigadores. Hay quienes ubican el problema en la falta de capacidad de los estudiantes en la
resolución de problemas, el uso de las magnitudes físicas relevantes y de las relaciones entre ellas en
la solución de los problemas planteados en los textos (Gil 1988). Para otros investigadores, el
problema esta en la poca conexión que establecen los estudiantes entre las leyes y teorías enseñados y
las explicaciones de los fenómenos a que dichas teorías hacen referencia (Moreira 1998). Otro grupo
de investigadores plantea que la mala comprensión de los conceptos electromagnéticos en la
enseñanza tradicional se debe a la carencia de un conocimiento de los problemas epistemológicos e
históricos que ha tenido el desarrollo de la ciencia (Furio 1998). Para los investigadores, con cuales se
identifica el problema de esta investigación, la importancia de la enseñanza de la física está en el
desarrollo y fortalecimiento de “modos” de observar e interactuar con la realidad, esto implica el
desarrollo de estrategias cognitivas que permitan conexiones entre el conocimiento científico y la
cultura cognitiva común, (Guidoni 1990) al respecto afirman que:
“Es preciso, en cambio, darse cuenta de que la “educación científica” significa desarrollo de modos de observar la
realidad y de modos de relacionarse con la realidad; que esto implica y supone los modos de pensar, los modos de
hablar, los modos de hacer, pero sobre todo la capacidad de juntar todos estos aspectos”
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La enseñanza de la física debe proporcionar elementos para relacionar los tres aspectos fundamentales
de la cognición, esto es, conocimiento, experiencia y lenguaje. Un estudiante puede resolver un
problema matemático de fuerzas eléctricas o campo eléctrico, pero carece de los argumentos y
representaciones suficientes para explicar fenómenos eléctricos, y más aún, de las redes de
conocimiento implicados (Guidoni 1988). Consideramos que las dificultades de los estudiantes esta
asociada con la falta de una retórica que le permita hablar, pensar y actuar en ciencias (Izquierdo
2004)
1.2.2
Problemática sobre libros de texto
Al revisar en el contexto histórico el papel de los libros de texto encontramos como la intención ha
ido cambiando con el tiempo. Según Bachelard (1948) anteriormente los libros de texto hablaban de la
naturaleza, de la vida cotidiana y en un lenguaje de fácil acceso para el lector, pero parece ser que hoy
en día eso ha cambiado, pues dice Bachelard que los textos se han vuelto autosuficientes, ellos hacen
las preguntas y ellos mismos las responden, presentan la ciencia como algo organizado y elevado, por
encima de los conocimientos e intereses del lector.
Las investigaciones actuales en didáctica de las ciencias naturales han orientado esfuerzos hacia el
estudio de los libros de texto (alambique 2001), llegando a la búsqueda de las intenciones que hay
detrás por parte de los autores o de las editoriales (incluso de los ministerios de educación) y el
mensaje que quieren transmitir a través del texto, esto es la retórica. Es claro que en los libros de texto
hay estructuras retóricas cuya intención es la de persuadir al lector, influir en su forma de pensar la
ciencia y en transformar su mundo, esto es, como lo manifiesta (Izquierdo 2005 a) utilizan un lenguaje
y unas estrategias para persuadir de maneras diferentes.
Cual es la retórica que hay en los libros de física general de introducción a la universidad? Cuando se
enseña electromagnetismo, el libro de texto lo hace de una forma tal que busca convencer al lector de
que piense la ciencia y la actividad científica de una cierta manera, la que el autor cree más pertinente.
Identificar la retórica de los libros de texto es una necesidad en el ámbito de la investigación actual.
1.2.3
Problemática en torno a la enseñanza del electromagnetismo
La enseñanza del electromagnestimo es hoy en día objeto de referencia para los investigadores en
didáctica de las ciencias. Los investigadores han encontrado que a pesar de la enseñanza, los
estudiantes presentan dificultades para comprender los principios fundamentales del
electromagnetismo, (Furio 2001) pues evidencian errores conceptuales, no pueden resolver problemas
fundamentales y desconocen la importancia histórica y epistemológica del mismo en cuanto a teorías
rivales.
La forma como los textos presentan una temática dada es un buen indicio de la manera como es
enseñada. Con algunas diferencias no de fondo, la mayor parte de los textos de secundaria y los de
física general del nivel universitario abordan el electromagnetismo empezando por la electrostática y
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siguiendo aproximadamente la siguiente secuencia (García 1999): Se inicia con algunas experiencias
de frotación, con las que se pretende justificar a continuación la existencia de cargas eléctricas. Las
experiencias presentadas se las muestra como si respondieran de modo directo al argumento teórico
de que existen dos tipos de carga eléctrica -positiva y negativa-, y que cargas iguales se repelen y
cargas diferentes se atraen. En algunos casos, haciendo uso del electroscopio se muestra como
cargarlo por conducción y cómo hacerlo por inducción. Hasta aquí llega la experiencia posible, en
adelante se entra a “justificar” la acción entre cargas eléctricas puntuales a través de la expresión
matemática de la fuerza eléctrica newtoniana, para luego resolver ejercicios del cálculo de fuerzas
para distribuciones discretas de carga, acomodados para ejercitar la habilidad en el manejo de estas
ecuaciones. Luego, y sin justificar aparece la definición de campo y potencial eléctrico, ligados a
expresiones matemáticas, con sus respectivos problemas de ejercitación. Se acostumbra presentar las
líneas de fuerza como una representación geométrica del campo y éste a su vez se suele asumir como
una representación matemática de la acción que una distribución de carga puede ejercer sobre una
carga prueba ubicada en un punto arbitrario del espacio. Así, en términos generales el campo eléctrico
se suele asumir como un constructo matemático que facilita el cálculo de la acción entre
distribuciones de cargas; a lo más se le concibe como un poder originado en el cuerpo cargado y
distribuido en el espacio, donde el cuerpo cargado sigue siendo la sede y el origen de la fuerza y no el
espacio, como lo debería ser en una teoría de campos propiamente dicha. En los textos universitarios
de física general se plantea luego la ley de Gauss y se muestra las ventajas que ésta tiene en el cálculo
del campo eléctrico producido por distribuciones de carga que tengan cierta simetría. Con estos
ejercicios y una miscelánea final se cierra el capítulo de electrostática y se pasa al electromagnetismo,
donde se hace una presentación de las ecuaciones de Maxwell con las que el estudiante tendrá que
enfrentarse a la postre con una doble dificultad: de una parte, por la forma como son presentadas
resulta materialmente imposible hacerse una imagen del campo electromagnético, ni siquiera como
una “representación”; por otra parte, se exige que se le atribuya una existencia real para hacer
pensable las ondas electromagnéticas.
Es posible entonces concretar la enseñanza de los textos de física sobre el electromagnetismo en
cinco aspectos.
1. De que forma es tenida en cuenta las experiencias sobre el fenómeno eléctrico?
2. Que reconocimiento se presenta de las visiones históricas sobre el desarrollo del
electromagnetismo
3. Que conceptos fundamentales de la electrostática son considerados?
4. Que teorías sobre la electricidad se hacen explicitas?
5. Cual es la secuencia de presentación de los conceptos de la electrostática? (definiciones,
ejemplos, problemas…)
1.3 CONCRECION DEL PROBLEMA
1.3.1
Pregunta problema
Teniendo en cuenta los problemas mencionados sobre las dificultades de los estudiantes en la
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explicación de los fenómenos eléctricos y de la presentación que hacen los libros de texto de la
electrostática nos hacemos la siguiente pregunta: ¿Qué aspectos en común hay entre la retórica de los
textos de física general y las dificultades de explicación y conceptualización de la electrostática de los
estudiantes en formación inicial docente?
1.3.2 Objetivos.
1. Identificar las dificultades de los estudiantes en formación docente en la explicación de los
fenómenos eléctricos
2. Identificar la estructura retórica en los libros de textos de física general de formación universitaria
3. Identificar los aspectos en común entre la presentación de los libros de texto y la falta de
comprensión de los estudiantes.
4. Proponer consideraciones para la elaboración de textos en la enseñanza de la física
2. MARCO TEORICO
Los aportes que recibe la didáctica de las ciencias de otras disciplinas científicas le permite replantear
los problemas que usualmente aborda y darles nuevas interpretaciones y posibles soluciones. Si bien
el problema de la enseñanza de la física es abordado desde diferentes frentes, por ejemplo los
contenidos a ser enseñados, las preconcepciones de los estudiantes, las creencias de los maestros, el
contexto…pocos son los trabajos que lo hacen desde la retórica. En este sentido creemos con Guidoni
(1988) que un aspecto central de la enseñanza de las ciencias se ubica en la comunicabilidad del
conocimiento, ello implica tener presente el lenguaje utilizado, las experiencias que se evocan y el
modelo teórico del conocimiento que se quiere transmitir. Por tanto una primera caracterización del
marco teórico se centra en la retórica; conocimiento, lenguaje y experiencia.
Por otro lado, para algunos autores el estudio sobre los libros de texto se ha convertido en una
disciplina al interior de la didáctica de las ciencias (Caldero 2003), la estructura, el contenido e
incluso lo errores suelen ser considerados por parte de quienes investigan los libros de texto. Una
segunda caracterización del marco teórico considera entonces el estudio de los libros de texto en la
enseñanza de la ciencia.
2.1 Retórica en la enseñanza de las ciencias
El principio fundamental del desarrollo cognitivo se encuentra en la comunicación humana. Los seres
humanos nos comunicamos a través de gestos, palabras o escritos, es decir somos multimodales
(Marquez C 2002). Sin embargo una buena comunicación presupone una buena retórica y una buena
retórica es aquella que tenga en cuenta relaciones de coherencia entre el conocimiento (lo que se
piensa) la experiencia (lo que se hace) y el lenguaje (lo que se dice) (Guidoni 1985)(izquierdo 1997).
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Al respecto dice Guidoni:
“A partir del nivel de la experiencia y a través de un lenguaje hecho de palabras y de representaciones (y sin lenguaje no
seria posible) se puede, por tanto, construir y controlar algo (a lo que llamamos conocimiento) desprendido tanto de la
experiencia como del lenguaje, que no se identifica ni con el hecho individual ni con las palabras que lo describen; que
es comunicable a otras personas, que se puede extender a otros hechos, modificar como consecuencia de otras
experiencias, que puede ponerse siempre en juego”.
Desde esta perspectiva nos preguntamos nuevamente, entonces qué significa enseñar ciencias? Y
vemos que debe ser fundamentalmente el desarrollo de los modos de observar la realidad. El propio
Guidoni (1990) reconoce que:
“Desde el punto de vista de la educación para la ciencia, esto significa no aprender esquemas para
irlos a contar a la escuela, o a quien nos deba proporcionar trabajo. Es preciso, en cambio, darse
cuenta de que la “educación científica” significa desarrollo de modos de observar la realidad y de
modos de relacionarse con la realidad; que esto implica y supone los modos de pensar, los modos de
hablar, los modos de hacer, pero sobre todo la capacidad de juntar todos estos aspecto”
Como consecuencia de lo anterior, aprender ciencias es aprender a hablar y a comunicarse de una
manera determinada (Lemke 1989) o como lo dice Suton (1992) “usar el lenguaje de manera
interpretativa”. A medida que se avanza el estudiante debe sentir la necesidad de comunicarse
teniendo presente los conceptos que va construyendo, al mismo tiempo que estructura sus caminos de
razonamiento.
Es interesante destacar que dicha relación entre los modos no corresponden a relaciones de jerarquía,
es decir uno más importante que otro, los tres se deben dar simultáneamente de una forma cíclica.
Guidoni (1990) opina que:
“En cualquier nivel existen, en efecto, unos “lenguajes”; es decir existen unos “modos de
representar según esquemas” ( que luego sean palabras dibujos o imágenes es lo mismo, desde este
punto de vista) y en cualquier nivel hay un plano de “experiencias” de por si “indecibles” (hay
cosas de las que se tiene experiencia y que no se consigue decir, o describir o representar; hay cosas
que se sabe decir y a las que no se consigue identificar con experiencias”
Por lo tanto son tres formas representativas de la condición humana. El desarrollo armónico de ellas
permite avanzar en un conocimiento significativo.
Pero el desarrollo de estos modos de pensar, actuar y hablar se deben establecer en una relación que
no sea pasiva, por el contrario debe ser problemática y dinámica. Estar en capacidad de utilizar el
conocimiento para resolver problemas de su entorno social o de su contexto cultural, es “vivir la
ciencia” pensando, hablando, actuando y generando conocimiento, mientras evolucionan sus
representaciones del mundo hacia una mayor simplicidad y abstracción (Izquierdo 2005b). En la
formación universitaria estos modos se reducen de manera categórica, primando un conocimiento
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atemporal, ausente de experiencia y en un lenguaje alejado de las realidades del estudiante. No es
posible construir un pensamiento específico de la física, por ejemplo, si no se considera el uso de
experiencias comunes o cotidianas en lenguajes familiares al entorno del estudiante, y a partir de allí
avanzar. O como lo dice Guidoni (1990)
“Lo primero que debe hacerse en toda intervención para la construcción del conocimiento es
reforzar y por lo tanto explicitar la dinámica (de referirse continuamente a aspectos de sus vidas
cotidianas y siempre tratando de extender el discurso), comenzando a discutir el nivel de experiencia,
lenguaje y conocimiento “comunes”. En otras palabras, no es pensable, en nuestra opinión, poder
iniciar un discurso de conocimiento especifico, organizado en lenguajes específicos, solamente sobre
la base de experiencias especificas, también por que en realidad cualquier construcción mas
especializada se basa en un nivel de experiencias y de conocimientos mas comunes ya poseídos y
organizados”
Es importante considerar que todo el proceso cognitivo puede interpretarse como una dialéctica cíclica
desarrollada entre estos tres términos, los cuales siempre se corresponden de algún modo, pero
siempre de manera problemática. En cualquier nivel existen, en efecto, unos “lenguajes”; es decir
existen unos “modos de representar según esquemas” ( que luego sean palabras dibujos o imágenes es
lo mismo, desde este punto de vista) y en cualquier nivel hay un plano de “experiencias” de por si
“indecibles” (hay cosas de las que se tiene experiencia y que no se consigue decir, o describir o
representar; hay cosas que se sabe decir y a las que no se consigue identificar con experiencias”
(Guidoni 1990)
conocimiento
Lenguaje
Experiencia
Esquema 1: Retórica Guidoni
2.1.1
Conocimiento – Pensar
La actividad científica ha sido objeto de reflexión y de debate permanente. El problema del
conocimiento científico es el objeto de interés de los científicos y de los filósofos y recientemente
historiadores y socio lingüistas.
La filosofía y la historia de las ciencias en esta dirección mantienen un debate abierto, debate que
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involucra los propios científicos y cuya repercusión alcanza los estudios en didáctica de las ciencias.
Qué es la ciencia? Cómo se producen las teorías? Qué papel juega el experimento? Cuál es el objeto
de la ciencia? Cuál es la naturaleza de la actividad científica? Cual es el valor de las demostraciones
científicas? Cómo se valida, legitima e institucionaliza una determinada ley o teoría? hacen parte de
las preguntas fundamentales (García 2009). Esto implica, en últimas, como se considera el
conocimiento científico. Existen dos posturas claramente diferenciadas y excluyentes entre si, esto es
el positivismo y el relativismo. Para la postura positivista, la ciencia es el producto de la actividad
científica, el conocimiento es verdadero, objetivo e incuestionable, las leyes y teorías son verdades
establecidas que hacen referencia a hechos reales, descubiertos en la naturaleza Desde la postura
relativista, la ciencia es una actividad humana y cultural, el conocimiento es una construcción que se
valida y se legitima socialmente, las leyes y teorías responden a un proceso de elaboración que
depende del contexto sociocultural en el que surgen, los hechos son construcciones que responden a
los modelos mentales que los representan y las verdades son relativas e inherentes a los contextos que
las producen (Stengers 2004).
Para los investigadores en didáctica de las ciencias el problema se vuelve relevante cuando se aborda
la relación entre el conocimiento común y el conocimiento científico, donde la pregunta ¿Qué quiere
decir tener “conocimiento” de tipo “científico”?(Guidoni 1990) enmarca la problemática. La
formación científica implica adquirir conocimiento científico. Sin embargo preguntas como; Qué
quiere decir conocer en física? Cuál es la naturaleza de la física que se debe enseñar? Qué métodos
científicos son los que se deben considerar? Y que modelos y teorías científicas se deben enseñar?
hacen parte de las discusiones actuales.
Enseñar física no debe ser solamente transmitir contenidos, ya que los estudios han demostrado que
muchos de los estudiantes que terminan un curso de física general presentan confusión al momento de
explicar fenómenos físicos (Furio 1997) (a pesar que sean buenos solucionado problemas
matemáticos) lo cual permite considerar que las dificultades de los estudiantes se debe a que se
presenta la ciencia como un edificio acabado e incuestionable. En este sentido compartimos con
Artigas (1989) que los conocimientos suelen ser expuestos de modo atemporal, como verdades
establecidas, prescindiendo del contexto en el que han surgido o se han desarrollado o limitándolo en
todo caso a referencias históricas aisladas. De hay resulta una imagen de ciencia en la que esta se
presenta como un conjunto de conocimientos reconocidos universalmente y validos sin restricción. Se
trataría de un proceso acumulativo en el que se coloca un ladrillo hasta ir consiguiendo un edificio, de
tal modo que cada ladrillo seria una adquisición definitiva e intangible (Artigas 1989). Esta forma de
enseñar física hace que la misma sea aproblematica y ahistorica y por ende carente de sentido para los
estudiantes.
Por otra parte se reconoce que los estudiantes tienen esquemas de pensamiento, formas de explicar la
realidad, por lo menos desde los referentes construidos en su entorno social y familiar, esto es
denominado por algunos como conocimiento común. Este conocimiento a veces es considerado como
un obstáculo para el aprendizaje del conocimiento científico (Bachelard 1938) y otras veces como
formas o modos de representar la realidad que se deben tener en cuenta si se quiere una verdadera
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comprensión y apropiación del conocimiento científico (Guidoni 1990)
2.1.2 Lenguaje – Hablar
El lenguaje científico se hace así cada vez más preciso y contextual, la representación se torna más
elaborada y el mundo se modeliza de acuerdo con formas cada vez mas definidas. Sin embargo ello no
quiere decir que el lenguaje del científico no surja inicialmente de formas asociadas al entorno de
fenómenos cotidianos, que posteriormente sean transformados (Guidonni 1990) (Izquierdo 2004). De
hecho los libros de muchos de los científicos parten da caracterizar situaciones cotidianas o entornos
en los que los conceptos adquieren significado, y escritos de tal forma que el nivel de complejidad
aumenta gradualmente. Un ejemplo claro lo presenta el tratado de electromagnetismo de Maxwell que
parte de situaciones familiares de la electrostática y elabora con experiencias una conceptualización
sobre la carga eléctrica. Sin embargo lo importante de la lectura no es la compresión del texto en si,
sino la capacidad de los alumnos para establecer relaciones entre los conceptos que se expresan en el
texto y los conocimientos adquiridos en otras situaciones (Márquez 2005). Por lo tanto un lenguaje
asequible es fundamental.
De acuerdo con este criterio Thomas Kuhn (1964) recogiendo la tradición racionalista y relativista
del pensamiento expresa que dos teorías son diferentes en tanto “los puntos de vista que las orientan
son inconmensurables”. Compara sus ideas con las teorías de la Gestalt en la cual dos personas
pueden observar un mismo objeto o apreciar un mismo fenómeno, pero las representaciones que
construyen en torno al mismo son diferentes.
“dos hombres que perciben la misma situación de modo diferente pero que sin embargo no se valen
del mismo vocabulario, al discutirlo tienen que estar valiéndose de las palabras de un modo distinto”
pp305
Un ejemplo lo podemos encontrar en el estudio de la electricidad. El significado de la de fuerza
eléctrica expresada por Coulomb es diferente de sugerida por Faraday. Las expresiones matemáticas
pueden ser iguales pero las posturas epistemológicas son diferentes, incluso contrarias, mientras que
para el primero la fuerza es una acción directa, instantánea y a distancia, para el segundo es una acción
contigua que se propaga en el espacio y tarda tiempo en comunicarse.
Los libros de texto ofrecen diferentes lenguajes para presentar los conceptos, los hay escritos, pero
también visuales, algunos tienen intención dialógica, pero otros son discursos apodícticos. El maestro
como intermediario entre el conocimiento del experto (científico) y el conocimiento del estudiante
(común) debe implicarse en el problema de lingüística que encierran estos conocimientos (Márquez
2005), establecer puentes que acerquen uno a otro y permitan la apropiación y movilidad del
conocimiento.
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2.1.3 Experiencia – Actuar
Desde que se configuró con Galileo la llamada ciencia experimental esta ha generado multiples
reflexiones por parte de la filosofia de las ciencias y de otras disciplinas en torno al papel del
experimento en la actividad cientifica. Para algunas corrientes como el positivismo el experimento es
demostrativo, permite falsear teorias o tambien resultan ser cruciales para dirimir entre teorias
enfrentadas, mientras que para otras corrientes como el relativismo cientifico, el experimento
responde a elaboraciones teoricas no para contrastarlas sino para enriqueserlas y dimensionarlas. Pero
sea cual sea la corriente filosofica comparto con Artigas (1989) que “no existe un control
experimental que sea totalmente independiente de interpretaciones teóricas” en este sentido el
experimento cumple una función esencial en la construcción del conocimiento.
La experimentación supone observaciones y experiencias, la observación sería imposible sin la
percepción de señales sensibles. La experimentación es una actividad que supone la intervención
activa en los procesos naturales con el objeto de obtener respuestas a las preguntas formuladas
hipoteticamente, de acuerdo con un plan establecido. De otra parte, la experiencia es asumida de una
forma diferente a la usual. El termino experiencia se utiliza en sentidos diversos, uno de ellos es que
designa los sucesos que tienen un impacto vital sobre los individuos concretos, esto es, enriquecen sus
conocimientos de un modo personal y se refiere al impacto que el conocimiento recibe de los hechos.
Los hechos son construidos y organizados. En la organización de los fenómenos físicos la experiencia
no está dada, hay que construirla. Construir experiencia es llenar de sentido una actividad en la que la
practica es un medio de constante reflexión sobre el fenómeno abordado. En este sentido construir
experiencia que sea sensible a partir de las preocupaciones individuales resulta significativo. Es
necesario a partir de las preguntas e indagaciones históricas que se empieza a construir conocimiento,
y en la misma medida sugiere nuevas preguntas y por lo tanto nuevas experiencias que hacen que la
imagen del fenómeno se amplíe cada vez más.
Tener este distanciamiento frente a las formas explicativas usuales permite establecer que las verdades
no son reveladas por la autoridad del modelo, sino que ellas se construyen en la medida que podemos
validar nuestras formas de organización y socializarla en el contexto cultural en el que nos movemos.
Dentro del enfoque que nos orienta se aborda el conocimiento como una construcción de sentidos,
significados y de explicaciones, en la que se pone de presente una imagen de ciencia como actividad
cultural. Ello implica, según nuestra perspectiva, elaborar formas de organización de acuerdo a las
preocupaciones individuales en torno al los fenómenos abordados. Dichas formas de organización son
dinámicas y se transforman en la medida que se amplían las explicaciones. En este enfoque el
compromiso no es con las teorías o modelos de explicación establecidos, al contrario, se hace posible
tomar distancia frente a los modelos explicativos y entrar a analizar la experiencia misma.
2.2 Los Libros de Texto. (LT)
Para muchos investigadores en didáctica de las ciencias, el estudio de los libros de texto se ha
convertido actualmente en una disciplina autónoma (Caldero 2003). Podemos identificar varios
13
campos en los que la importancia de analizar los libros de texto se hace relevante. Algunas se orientan
hacia el uso de ellos por parte de los potenciales lectores, esto es alumnos o profesores, e identificar
aspectos que impliquen mejorar la enseñanza-aprendizaje de las ciencias, otros por su parte se centran
mas en el propio texto y las intenciones del autor o la editorial y en conjunto a nivel de la educación
escolar básica, secundaria o universitaria.
“Libros de texto pueden ser todos aquellos que contienen información susceptible de ser utilizada en
el aula, sin embargo en mi trabajo restrinjo este término a libros producidos por editoriales que
presentan propuestas de acuerdo con los lineamientos curriculares”.
El estudio de la estructura de LT de hecho tiene también varias ramificaciones por las cuales los
investigadores se han orientado, por ejemplo estudio de la estructura semántica; sus formas de
argumentar y presentar los contenidos, analogías, narrativas, retóricas… estructura sintáctica; la
presentación de los conceptos y la secuencia utilizada, estructura simbólica; el tipo de ilustraciones,
tablas y gráficos presentes, estructura curricular; el tipo de actividades propuestas y su organización y
estructura evolutiva; el grado de dificultad con el que son presentados los contenidos (perales 2002).
El presente proyecto se ubica en las estructuras de los libros de texto, particularmente en los estudios
realizados por Izquierdo y el grupo de LIEC (2004) y la retórica de los libros de texto. Aunque ellos se
centraron en el estudio de libros de secundaria, los referentes teóricos sobre estructura retórica se
aplican perfectamente a textos universitarios. En la estructura semántica, y dentro de ella la estructura
retórica como mecanismo de comunicación de la ciencia y de la actividad científica tiene que ver con
dos aspectos que se conectan, la intención comunicativa del autor y la forma como lo hace,
promoviendo con ello imágenes de ciencia y concepciones sobre el conocimiento científico en el
lector. Pretende identificar las características de los LT universitarios de introducción a la física y los
aspectos que las mismas promueven en las dificultades de los estudiantes para la comprensión y
explicación de los fenómenos naturales o hechos. Para ello ubicamos el análisis en los LT en torno a
la enseñanza de la electrostática como referente fundamental para introducción del electromagnetismo
y la teoría de campos.
2.2.1
La retórica del libro texto
Para nadie es desconocida la influencia que un libro puede llegar a ejercer en el lector. Pero más aún si
es un libro de ciencias. En los libros de ciencias escritos con intención didáctica, los enunciados se
emiten con la intención de transformar el mundo del lector y lo consiguen (izquierdo 2004). Cómo
puede identificarse entonces la intención que hay detrás de un libro de ciencias? Que mensajes se
hacen explícitos y hacia donde quiere el autor que el lector transforme su mundo? Una forma de
averiguarlo es a través del estudio de la retórica del texto. Los libros de ciencias hablan del mundo de
una manera diferente a la que es habitual, por que lo transforma para mostrar el orden y sentido que
permite comprender como funciona y como se puede intervenir en el para mejorarlo (Izquierdo 2004).
Esa “manera diferente” es precisamente la que considera el autor del libro debe ser la que apropie el
lector, pero no todos los libros lo hacen igual, ni todos los autores tienen la misma intención. Algunos
14
textos incluso transforman el mundo de tal manera que se alejan tanto y de una forma tan radical que
pareciera que ya no hablan del mundo real. Entre eso libros se encuentran los libros de texto que se
suelen utilizar en la formación de estudiantes, para los cuales sus pasajes están escritos en una forma
abstracta y poco comprensible para los estudiantes.- cuanto mas preciso y riguroso pretende ser un
texto escrito, menos comunica y más difícil de entender - tanto así que para muchos autores la retórica
relacionada con los libros de texto corresponden a un discurso vago y vacío, como “forma sin fondo”
(Locke 1997)
Los enfoques recientes que buscan una nueva retórica consideran que se puede comunicar
concepciones muy diversas sobre los hechos del mundo y su relación con el conocimiento que
tenemos acerca de ellos, esto es hacer compresible una forma de ver y pensar el mundo que sea
asequible a los estudiantes y que les permita intervenir en él y transfórmalo. Usando una retórica
adecuada se puede enseñar visiones mas humanas de la ciencia, pero generalmente se enseñan
“…muchas de las reglas no escritas acerca de cómo se supone debemos hablar ciencia” (Lemke
1997). El lenguaje de un texto solo tiene sentido en relación con la acción y sobre todo en este
contexto de la enseñanza.(Izquierdo y Aliberas 2004) por fuera de ella, pierde su sentido.
Cual es la retorica que hay en los libros de textos de ciencias naturales? Los estudios realizados hasta
el momento, que lo hacen para la enseñanza secundaria, coinciden en que la ciencia es presentada
como verdadera, objetiva y autoritaria. Los estudiantes terminan por pensar que la ciencia es abstracta,
ininteligible y por tanto aburrida (Driver 1985), el lenguaje excesivamente simbólico, no relaciona los
símbolos con sus referentes. Este tipo de retórica frecuentemente tiene el éxito en convencer a los
alumnos de que la ciencia es inherentemente mas compleja y difícil que otras materias, de tal manera
que terminan creyendo que nunca la entenderán.
No podemos desconocer que la intención de un autor esta de la mano con el discurso científico que
posee y como el discurso científico es un discurso de poder (cantor, citado por Izquierdo y Alibeiras
2004) entonces se tiene el poder de transformar la forma de pensar el mundo en los estudiantes y por
lo tanto orientarlos hacia una ciencia verdadera, objetiva y autoritaria. Los nuevos libros de texto
deben avanzar hacia una retórica más humanista, donde la ciencia sea asumida como una construcción
humana, su objetividad dependa de los contextos de elaboración y no sea autoritaria sino orientadora.
2.3 Las bases del electromagnetismo
La ciencia moderna y el desarrollo tecnológico actual esta soportado en gran medida por los aportes
del electromagnetismo. Sin embargo a veces no se le da su justa dimensión. Si bien la gran síntesis
que hizo Maxwell al unificar los fenómenos eléctricos con los magnéticos y los ópticos en lo que se
conoce como la teoría electromagnética, sus bases están soportadas por los estudios que realizo en la
electrostática, descritos en su libro “tratado de electromagnetismo” en los que recoge el pensamiento
existente sobre los fenómenos eléctricos, particularmente los que se orientan por la visión de campos.
Conocer estos aportes es fundamental para la comprensión de la teoría electromagnética de Maxwell.
Veamos.
15
El que primero publica un estudio sistemático del fenómeno eléctrico en donde lo diferencia del
fenómeno magnético es William Gilbert (1537). Realiza una serie de experiencias, que describe en su
libro "De Magnete", en las que plantea diferencias en el comportamiento del ámbar y de la piedra
imán. Entre ellas, resulta significativo el análisis que hace del comportamiento de muchas sustancias
que como el ámbar al ser frotadas se comportan igual que éste.
"No es únicamente el ámbar, como ellos suponen el que atrae cuerpos pequeños, sino también el diamante, el Zafiro, el
opalo, la amatista, el cristal, etc. Estas sustancias atraen todas las cosas, y no solo plumas de ave y pequeños trozos, sino
también los metales, madera, piedra, tierra, y también agua y aceite, y todo lo que está sujeto a nuestros sentidos y es
sólido”
Esta consideración pone de manifiesto que en principio todos los cuerpos de la naturaleza al ser
frotados adquieren la virtud de atraer y no es una propiedad exclusiva del ámbar, como se suponía.
Diferencia estas sustancias de la piedra imán, en tanto que ellas requieren ser frotados para observar
el efecto de atracción, mientras que la piedra no requiere ser frotada para producir el mismo efecto. Lo
segundo es que las sustancias frotadas pueden atraer cualquier otro cuerpo, no importa de que material
sea, siempre y cuando sea liviano, mientra que el “load Stone” solo lo hace sobre el hierro. En este
sentido clasifica las sustancias que se comportan como el ámbar como eléctricas. Estudiando más
detenidamente la atracción eléctrica entre cuerpos frotados, observó que la fuerza de atracción era más
notoria al frotar unas sustancias que otras. Sustancias como el ámbar, el vidrio, el azufre, el berilio y
muchas otras atraían con mayor intensidad los pequeños cuerpos; mientras que en sustancias como los
metales, era difícil observar su estado de electrificación después del frotamiento, ya que el efecto de
atracción observado era bastante débil. Dice Gilbert
"fuerzas de atracción semejantes la poseen el vidrio, especialmente el limpio y brillante, gemas artificiales hechas de
pasta, vidrio o cristal de roca, barras de fluorita y belemnitas. El sulfuro también atrae, como también el "mastich", la
laca, la resina dura y otras. Fuerza de atracción débil la ejercen la sal gema, a cierta condición atmosférica, la mica y la
roca de aluminio"
Resulta relevante para nuestro propósito esta primera caracterización en torno a la intensidad con que
se presenta la atracción en las sustancias frotadas. La fuerza o poder de atracción depende del material
que es frotado y no de la fuerza con que se hace la frotación. Debido a que las fuerzas de atracción de
algunas sustancias eran débiles para observar el efecto, Gilbert diseño un instrumento que fuera lo
bastante sensible como para poder registrar (lo mejor que fuera posible) esas fuerzas débiles. El
instrumento que él denomino “Versorium” le permitió clasificar una cantidad importante de sustancias
según la fuerza de atracción débil o fuerte observada. Las sustancias que presentaban buena
electrificación por frotamiento las denominó "eléctricas" y las que no presentaban efecto de atracción
las denominó “no eléctricas" asumiendo que en la naturaleza se encuentran estas dos clases de
sustancias.
En el análisis de los escritos de Gray (1650) publicados en la enciclopedia dirigida por Felip Cip,
sobre Historia de las Ciencias, encontramos relevante una serie de experiencias en las que se
evidencia una preocupación suya por averiguar que ocurre con la virtud eléctrica después que el
16
cuerpo ha sido frotado. En uno de sus comentarios establece que también evidencian electrificación
otros materiales que se encuentran en contacto con el frotado. En un tubo de vidrio cerrado en los
extremos por tapones de corcho, en el que realizaba experiencias de frotación, encontró que el tapón
también evidenciaba efectos de atracción al igual que el vidrio. Al respecto dice:
"Frotando un tubo de vidrio de aproximadamente 3 1/2 pies de longitud y sosteniendo una pluma ligera hacia el borde
superior del tubo, hallé que se dirigía hacia el tapón, primero atraída y luego rechazada por éste, así como por el tubo
mismo. Me sorprendió mucho y concluí de ello que había sin duda alguna virtud atractiva comunicada al tapón por el
tubo excitado"
La experiencia resulta significativa por cuanto permite descubrir una nueva manifestación de la
electrificación que no había sido abordada hasta el momento; ella se comunica entre materiales que se
encuentre en contacto. En este caso pasa del vidrio al corcho. Gray realiza posteriormente,
experiencias en las que analiza el comportamiento de la electrificación al comunicarse en diferentes
materiales. Utilizando la pluma como detector, observa que algunos de ellos permiten una mejor
comunicación comparadas con otros materiales en las que la comunicación es débil al pasar de la de
un material a otro.
Contemporáneo de Gray está Charles Dufay (1670) quien estudio los efectos de atracción y repulsión,
propuso una serie de experiencias que le permiten afirmar que todos los cuerpos de la naturaleza se
pueden electrificar por frotamiento, incluso la madera y los metales. además la electricidad presenta
un comportamiento dual. Un cuerpo al estar con un tipo de electricidad u otro, lo que hace es que se
observen efectos contrarios. Al respecto dice: Al respecto afirma que
“todos los cuerpos pueden electrizarse por si mismos (por frotamiento)”" ... este principio es que existen
dos tipos distintos de electricidad, muy diferente una de la otra; a una la llamo electricidad vítrea y a la otra resinosa. La
primera es la del vidrio, cristal de roca, pelo de animales, lana y otros cuerpos; la segunda es la del ámbar, copal goma
seda, hilo, papel, y un vasto número de otras sustancias. La característica de estas dos electricidades es que los cuerpos
de la electricidad vítrea repelen a los de la misma electricidad y, por el contrario atraen a aquellos de electricidad
resinosa"
Al examinar además las acciones mecánicas entre cuerpos con la misma electrificación y con
electrificaciones opuestas, puede concluir que hay repulsión en el caso de electrificaciones de la
misma clase y que hay atracción en el caso de electrificaciones opuestas. Puede concluir, además, que
cuando un cuerpo es electrificado por conducción, éste adquiere electrificación del mismo tipo que la
del cuerpo a partir del cual se electrifica.
Posterior a Dufay esta Michel Faraday (1819). En la teoría de campos propuesta por Faraday, la
inducción eléctrica es más que una de las formas de electrificar los objetos, es el elemento central y
organizador de toda la teoría y a partir del cual se articulan las explicaciones de los fenómenos
eléctricos. En una de las cartas enviadas a A.R. Philips de la Royal Society, titulada “Sobre la acción
inductiva electrostática”, comenta que los principios de la acción eléctrica inductiva son por muchos
aceptados con un grado de duda u oscuridad, lo que hace que se le reste importancia; por eso presenta
una serie de experiencias con las que pretende darle el status como elemento organizador de la teoría.
17
En la primera experiencia presentada en esta carta, examina la electricidad inducida en un recipiente
metálico por un objeto electrificado ubicado en su interior. Al respecto comenta: No es posible,
entonces, diferenciar la electrificación por inducción de la electrificación por conducción a partir de
sus efectos, ya que ellos son iguales tanto cualitativa como cuantitativamente. Si se tiene un
conductor en el interior de un recipiente metálico no se puede establecer si la electrificación observada
por un electrómetro en el exterior del recipiente es por inducción o por conducción. El mismo Faraday
lo dice de la siguiente manera
“Represente A en el diagrama una enfriadora de peltre aislada, de diez pulgadas y media de altura y siete pulgadas de
diámetro conectada por un alambre con un delicado electrómetro de hoja de oro E, y sea C una esfera de latón aislada
or un hilo seco de seda blanca....a medida que C entra al recipiente A la divergencia de E aumentará hasta que C esté
alrededor de tres pulgadas del borde del recipiente y permanecerá casi estacionaria y sin modificarse para cualquier
descenso de ahí en adelante. Esto muestra que la acción inductiva es completamente ejercida sobre el interior del
recipiente y en ningún grado directamente sobre los objetos externos” “ Si C es meramente suspendida en A, ella actúa
sobre el (recipiente) por inducción desarrollando electricidad de su propia clase sobre el exterior de A, pero si C toca a A
su electricidad es entonces comunicada a él, y la electricidad que está positivamente en el exterior de A puede ser
considerada como aquella que estaba originalmente en el portador C. Como este cambio, sin embargo, no produce
ningún efecto en las hojas del electrómetro esto prueba que la electricidad inducida por C y la electricidad en C son
precisamente iguales en cantidad y poder”
En este orden de construcción del fenómeno eléctrico aparece Maxwell (1870). En el capitulo I de su
Tratado describe una serie de experiencias que le permiten plantear la electricidad como una cantidad
física y establecer una unidad provisional de carga (electrificación). En la descripción del experimento
V establece un método para electrificar un recipiente, de tal manera que su electrificación sea debida a
la suma algebraica de pequeñas electrificaciones Al respecto dice:
“En el experimento II se mostró que si un trozo de vidrio electrificado por frotamiento con resina es introducido en un
recipiente metálico la electrificación observada en el exterior no depende de la posición del vidrio. Si ahora introducimos
el pedazo de resina con el cual el vidrio fue frotado, sin tocar ni el vidrio ni el recipiente, se encontrará que no hay
electrificación fuera del recipiente. De esto concluimos que la electrificación de la resina es exactamente igual y opuesta
a la del vidrio”
Aquí se aprecia un interés por mostrar que el poder ejercido en las paredes del recipiente debido al
vidrio y a la resina es de igual magnitud y de distinta clase. El hecho de mostrar que son iguales es un
elemento clave para pensar que la electrificación puede ser una cantidad física. Por eso concluye
diciendo que a partir de esta experiencia es posible mostrar que “la electrificación del recipiente es la
debida a la suma algebraica de todas las electrificaciones”. El cómo hacerlo es lo que demuestra
posteriormente en los experimentos VI y VII; veamos como lo hace:
“ sea un segundo recipiente metálico aislado B, y sean el trozo de vidrio electrificado puesto en el interior del primer
recipiente A, y el trozo de resina electrificado en el recipiente B. Pónganse los dos recipientes en contacto mediante un
alambre metálico como en el experimento III. Todos los signos de electrificación desaparecerán. Luego retire el alambre
y saque los trozos de vidrio y resina sin tocarlos. Se encontrará que A está electrificado resinosamente y B vítreamente. Si
ahora el vidrio y el recipiente A se introducen juntos en el recipiente metálico C, más grande y aislado, se encontrará que
no hay electrificación fuera de C. Esto muestra que la electrificación de A es exactamente igual y opuesta a la del trozo
de vidrio, y la de B se puede demostrar de la misma manera que es igual y opuesta a la del trozo de resina”
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Se ha encontrado de esta manera una forma de electrificar recipientes con electrificaciones iguales y
opuestas, lo cual puede ser mostrado empíricamente al introducirlos en un recipiente metálico cerrado
más grande: sus paredes exteriores no deben exhibir electrificación. Al poder electrificar de esta
manera los recipientes que desee, se puede mostrar también empíricamente que la electrificación de la
pared exterior del recipiente mayor es la suma algebraica de las electrificaciones de los recipientes
que se introducen en él. Además, es importante destacar que Maxwell ha generado una unidad
provisional de electrificación.
Maxwell más adelante en su tratado, en el capitulo II, establece la electricidad como una cantidad
matemática y considera que cuando un cuerpo está electrificado “lo podemos considerar cargado con
una cierta cantidad de electricidad que podemos denotar por e”.
Aunque Maxwell establece a lo largo de su tratado lo que para él es la electricidad y que sentido tiene
hablar de un cuerpo cargado desde la visión de campos, para nosotros es importante rescatar en
primera instancia la forma como construye la unidad de carga eléctrica a partir de una fenomenología
muy precisa; donde la carga pierde todo carácter ontológico y es interpretada como medida del cambio
de estado de electrificación.
3. METODOLOGIA
3.1 Consideraciones teóricas sobre los instrumentos
Se presenta ahora las consideraciones teóricas sobre los instrumentos utilizados para obtener
información. Inicialmente se explica lo que es una red sistémica como método para recoger la
información obtenida, luego se describen los cuestionarios aplicados, tanto a los estudiantes como a
los libros de texto y, finalmente se muestra el proceso de extracción y clasificación de unidades de
análisis organizadas en las redes sistémicas.
3.1.1
Narrativa Experimental
En el caso del estudio de los libros de texto, se han hecho redes sistemicas para obtener información
relacionada con diversos enfoques y propositos; estructura semantica (argumentaciones), estructura
sintactica (conceptos presentes), estructura simbolica (ilustraciones presentes), estructura curricular
(tipos de actividades), y estructura evolutiva (grado de dificultad) (Perales 2001). En nuestro caso
particular la presencia de lo que Guidoni denomina “una buena retorica” que contribuya a desarrollar
relaciones de coherencia entre el conocimiento (lo que se piensa), la intervención en los fenomenos
(lo que se hace) y el lenguaje (lo que se dice) (Izquierdo 2005a).
Dentro de las redes sistémicas existentes hemos optado por una que recoge el interés de este trabajo y
es la propuesta realizada por el grupo LIEC (Llenguatge i ensenyament de les ciències) de la
19
Universidad Autónoma de Barcelona quien identifico estilos retóricos en libros de texto (Izquierdo et
al 2005) haciendo referencia a modelos de ciencia, modelos de lector, modelo didáctico y factualidad,
esto es los hechos que se describen en el texto.
En una red sistémica como la que se propone es posible seleccionar y categorizar la información
cualitativa, teniendo en cuenta las categorías como “criterios o indicadores que permiten caracterizar
las diferentes “narrativas experimentales” que se repiten en diferentes textos con una función
específica (Izquierdo et al 2005)
C
O
M
U
N
I
C
A
B
I
L
I
D
A
D
F
A
C
T
1. Modelo de ciencia
2. Modelo didáctico
3. Modelo de lector
1.
Dogmática,
afirmativa
2. Resolución de
duda, Problemica
1. Coherente
2. Incoherente
1. Según didáctica
tradicional
2.
Según
didáctica
Fenómenos que narra
nueva
1. Retórica Apodíctica
2. Retórica Magistral
1. Duda retórica
2. Duda real
1. Transmisivo
2. Constructivista
3. Descubrimiento
1. Incoherente
1. Discípulo
2. Colega
1. Colaborador
2. Aprendiz activo
1. Hechos reales
1. Vida cotidiana
2. laboratorio
2. Hechos transformados , símbolos
Esquema 2. Narrativas experimentales (Izquierdo 2005)
3.2 Población y Muestra
Se ha seleccionado un grupo de 16 estudiantes de último semestre de licenciatura en ciencias naturales
y educación ambiental, de la Universidad del Valle (Colombia). A ellos se les aplicó un cuestionario
sobre electrostática. Se pedía como requisito para contestar el cuestionario haber cursado y aprobado
los cursos de física general I y II.
De una muestra de veinte libros de física de los mas utilizados comercialmente en Iberoamérica y
dado que el ejercicio que se plantea es de seguimiento riguroso a la retórica utilizada, se ha decidido
utilizar los tres libros de mayor circulación, según fuente de dos bibliotecas universitarias
(Universidad del valle, Colombia y Universidad Autónoma de Barcelona, Catalunya. España).
También que fueran libros de los utilizados en las clases de física por los estudiantes de tal manera
que se pudieran establecer conexiones entre ellos.
20
Los libros de texto son libros de física general dirigidos a estudiantes de primeros semestres de
universidad que corresponden a:
1. FISICA para la ciencia y la ingeniera, Vol. II. De Paul A Tipler y Gene Mosca, editorial reverte.
2005. Barcelona.
2. FISICA universitaria. De Francis W. Sears, Mark W. Zemansky y Hugh D. Young. Editorial
fondo Educativo interamericano. 1986. USA.
3. FISICA, Vol. II. Campos y Ondas. De Marcelo Alonso y Edward Finn., Editorial AddisonWesley Iberoamericana. 1987. USA.
3.3 Instrumentos para recogida de datos
Para obtener información se han aplicado los siguientes instrumentos: cuestionario de preguntas
abiertas y cerradas para los estudiantes, una plantilla de categorías y subcategorías de eventos para
los libros de texto y, un cuadro de contraste entre las respuestas de los estudiantes y la presentación de
los libros de texto seleccionados.
3.3.1
Cuestionarios a Estudiantes
Se ha diseñando un cuestionario dirigido a los estudiantes de licenciatura en ciencias naturales y que
han terminado los cursos de física introductoria. El fin de dicho cuestionario es preguntar por los
conceptos relacionados con la electrostática e indagar por la capacidad de ellos para explicar
fenómenos relacionados, de acuerdo con la física aprendida. Caracterizar las dificultades detectadas en
los estudiantes en relación a la explicación de los fenómenos electroestáticos.
Las preguntas del cuestionario se hicieron a partir de fenomenos electricos estudiados por los
cientificos que aportaron a la ciencia de la electricidad, y cuyos trabajos fundamentaron la posterior
teoria de campos propuesta por Faraday y Maxwell. Cada pregunta lleva consigo una experiencia, un
lenguaje y un conocimiento determinado, lo cual permite indagar la retorica de sus explicaciones.
La primera pregunta indaga que tanto reconocen los estudiantes que la calidad de la electrificación
depende de los materiales mismos y no de la frotación. Los trabajos de W Gilbert fueron
fundamentales en este sentido. La pregunta se formuló asi:
1. Usualmente se dice que una barra de vidrio o ámbar al ser frotada con algún material como paño
o piel, adquiere la propiedad de atraer pequeños objetos (por ejemplo papelitos). Está usted de acuerdo
en que es posible, mediante frotación, aumentar la fuerza de atracción del vidrio o del ámbar?
Si ____no____ en caso afirmativo explique como. En caso negativo explique por que.
La segunda pregunta precisa el modelo que tienen los estudiantes para explicar la conservación de la
21
carga. Para Faraday y Maxwell la electrificación es un estado adquirido por el medio y la conservación
de la carga responde a una reorganización misma del medio electrificado. La pregunta es la siguiente:
2. Se tienen dos electroscopios que evidencian electrificación, uno positiva y el otro negativa. Al
ponerlos en contacto a través de un alambre se observa que la evidencia de electrificación en los dos
electroscopios desaparece. Cómo podría explicar este hecho?
La tercera pregunta indaga por el comportamiento de la electricidad en los llamados materiales
dieléctricos. Los trabajos de Stephen Gray permitieron comprender que la electricidad es una “virtud”
que se comunica a regiones del mismo medio e incluso a regiones vecinas de materiales diferentes.
Estudio cercano a la visión de campos y del que seguramente Faraday se apoyo. La pregunta es esta:
3. Al frotar una parte de una barra de vidrio con piel se observa que ésta se electrifica y atrae por
ejemplo papelitos. Considera usted que la parte no frotada podría adquirir también la virtud de atraer?
Si___No____ explique por que.
La cuarta pregunta parte de una experiencia realizada por Faraday y que le llevo a identificar que la
acción inductiva no depende de la distancia como lo suelen afirmar algunos textos. Se quiere
identificar si el fenómeno en cuestión es o no una acción inductiva. La pregunta es la siguiente
4. “Una esfera electrificada de latón es sostenida por un hilo de seda y se introduce en un recipiente
metálico y aislado que esta conectado con un electroscopio exterior. A medida que se hace descender
la esfera C la divergencia del electroscopio aumentará hasta cierto punto, luego la divergencia
permanecerá casi estacionaria y sin modificarse para cualquier descenso de C de ahí en adelante, aun
sin tocar el recipiente” está usted de acuerdo en que la experiencia es:
a)
de inducción eléctrica?_______
b)
de conducción eléctrica?______
c)
otra. Cual?_________________
La última pregunta de este cuestionario busca identificar si el estudiante reconoce alguna forma
experimental de cuantificar la carga eléctrica, ya que la ley de Coulomb y los conceptos de campo y
potencial eléctrico se construyen sobre la base de la cuantificación de la carga. Maxwell y Millikan,
entre otros, diseñaron métodos experimentales para cuantificar la llamada “carga eléctrica”. La
pregunta se formuló así:
5. Reconoce alguna forma experimental de cuantificar la carga eléctrica? Si____no____
En caso afirmativo explique cuál. En caso negativo explique por qué.
22
3.3.2 Plantillas a los Libros de Texto
A partir de la intención comunicativa del autor o la editorial es posible identificar el modelo de
ciencia que se va a encontrar en el texto. El prefacio, el prologo y la introducción suelen presentar las
intenciones que el autor quiere mostrar: a quien o quienes esta dirigido el libro, que tipo de didáctica
utiliza, que nivel y profundidad de ciencia está presente y que recomendaciones y sugerencias
presenta. Esta información la recogemos con una plantilla de diagnostico (Agudelo 2009). Con esta
plantilla podemos identificar aspectos relacionados con el modelo de ciencia que quiere transmitir el
autor y el modelo didáctico expuesto a lo largo del texto. Con ellos podemos caracterizar la forma
como el autor presenta la retórica; conocimiento – lenguaje y experiencia.
Para obtener información de los libros de texto se ha diseñado una organización en eventos que
permite fragmentar la información, de tal manera que cada evento brinde una información completa.
Consideraremos como un evento aquella parte del texto que conserva una estructura completa y
encierra una información suficiente. En el evento puede el autor presentar varias funciones a saber;
define un concepto, describe una situación, interpreta una situación, compara una situación con otra,
experimenta, ilustra, simboliza, matemática, problematiza…
El evento puede ser un párrafo o una frase, siempre y cuando tenga una unidad lógica completa, esto
es que permita brindar información suficiente para los propósitos de esta investigación. A medida que
se ha ido aplicando a los textos se ha ido modificando así: definición, afirmación, argumentación,
analogía, símbolo, ilustración, experimento, actualidad, problema,
Nombre
1. Definición
2. Afirmación
3. Ilustración
4. Argumentación
5. Analogía
6. Símbolo
7.Experimentosexperiencias
8. Historia de las ciencias
9. Información actualizada
10. Problematización
Descripción
Dice lo que es un concepto
Hace un comentario afirmativo
Presenta un dibujo, un grafico o un esquema
Brinda una explicación
Compara una situación con otra desconocida
Utiliza letras y grafos para representar información
Describe o enuncia un experimento
Recurre al pasado para referirse al concepto
Hace referencia a aplicaciones industriales o
modelos teóricos
Genera conflicto conceptual
Tabla 1. Eventos
3.3.3
Red Sistémica
La red sistémica es una forma de organizar y analizar datos cualitativos a partir de cuestionarios
abiertos, entrevistas y/o observaciones en el aula. Es un método propuesto por Ogborn (1985) quien
afirma que “la lingüística sistémica esta interesada en la descripción y representación del significado
23
de los recursos semánticas del lenguaje”. Se establecen categorías y subcategorías de acuerdo con la
intención de búsqueda, en este trabajo se construye una red para obtener información de los libros de
texto a partir de los eventos caracterizados.
3.3.4
Estructura del texto
Según van Dijk (1983), en los textos cabe distinguir tres estructuras fundamentales: la
microestructura y la macroestructura semánticas y la superestructura citado por (IzquierdoRivera1997)
La microestructura es la estructura de las proposiciones o ideas y de sus relaciones. Estas relaciones,
que se pueden plasmar en un mapa conceptual, hacen posible la progresión del tema del texto y
confieren coherencia a la secuencia de proposiciones (coherencia lineal).
La macroestructura, es el significado global que impregna y da sentido al texto. Se pone en evidencia
en el resumen del mismo y permite su comprensión, ya que jerarquiza las ideas y le proporciona
coherencia global.
La superestructura, alude a la "forma" u organización del texto -o de determinados fragmentos de
éste-, en su conjunto, es decir, a las relaciones de las ideas globales entre sí para dar lugar a
narraciones, informes científicos, descripciones... Van Dijk (1983) la entiende como un esquema
convencional que establece el orden global de un texto. Se trata, pues, de una estructura formal que se
"llena" con el contenido de la macroestructura semántica, de manera que la formación de esta última
depende, también, de ella.
La superestructura de un texto está estrechamente relacionada con la intención comunicativa del
mismo. Por lo que respecta a los textos escolares, como que su intención es la de enseñar, lógicamente
su superestructura estará vinculada a su función didáctica. Y efectivamente, la superestructura más
frecuente en estos textos es aquélla cuya finalidad es informar, es decir, ampliar los conocimientos del
lector, a la cual hay acuerdo en llamar expositiva.
Para el caso de los libros de texto se hace una análisis de la microestructura del capitulo, mostrando la
coherencia de las proposiciones como lo sugiere van Dijk.
4. Recogida y Análisis de Datos
4.1 Sobre las explicaciones de los estudiantes.
Como las respuestas de los estudiantes tienen las dos características; ser preguntas abiertas y cerradas,
entonces utilizamos un promedio estadístico que permite ponderar las respuestas correctas para las
24
preguntas cerradas y una red sistémica para ubicar las respuestas cuya justificación permite establecer
categorías.
Pregunta 1:
Usualmente se dice que una barra de vidrio o ámbar al ser frotada con algún material como paño o piel, adquiere la
propiedad de atraer pequeños objetos (por ejemplo papelitos). Está usted de acuerdo en que es posible, mediante frotación,
aumentar la fuerza de atracción del vidrio o del ámbar? Si ____no____ en caso afirmativo explique como. En caso
negativo explique por que.
El 75% de los estudiantes encuestados considera que SI y el 25% que NO
Como lo hemos analizado en el marco teórico sobre el aporte de Gilbert a la electrostática la “virtud”
eléctrica depende del material y no de la fuerza o el tiempo de frotación. Sin embargo las
explicaciones de los estudiantes permiten hacer algunas inferencias:
- los estudiantes que consideran que NO depende, se basan en argumentos que hemos concretado en
cuatro posturas:
a) El número de electrones permanece fijo
b) El número de cargas positivas es muy grande
c) Hay una redistribución de las cargas
d) Más tiempo no es seguridad de mayor atracción
Si bien no mencionan explícitamente que la virtud atractiva depende del material, consideran que es
un problema del numero de electrones existentes, cada material tienen un numero finito de electrones
que se desprende al ser frotado, así que por mas que se frote “el número de electrones no va a
cambiar”. El tener asociado la propiedad eléctrica con numero de electrones es entendible por que así
se suele presentar en los libros de texto, sin embargo resulta preocupante para explicar fenómenos
como la inducción eléctrica donde no hay trasferencia de electrones y sin embargo se evidencia la
“virtud” eléctrica, propio de la visión de campos. Solo un estudiante afirmó “no se aumenta la fuerza
de atracción, sino que hay una redistribución de cargas presentes en el vidrio o ámbar”
Los estudiantes que consideran que SI depende, que es la mayoría de los estudiantes, los ubicamos en
4 respuestas fundamentales
a) Hay aumento de carga
b) Hay alteración de las partículas
c) Se genera calor
d) Por la presencia de factores externos
La respuesta más recurrente es la a) donde 7 estudiantes consideran que SI hay aumento de la fuerza
atractiva por que entre mas frotación entonces más carga, no hay limite para la transferencia de
electrones, esta es una visión arraigada donde la electricidad es asumida como un fluido, los
electrones pasan de un material a otro como pasar agua de un recipiente a otro, excepto que para los
estudiante no parece existir limites, de hecho la expresión de un estudiante que afirma “en los objetos
25
se hace flujo constante de electrones” responde a esta postura.
Los estudiantes que consideran que hay alteración de las partículas lo hacen desde dos posturas; los
que asumen que las partículas vibran y por lo tanto la alteración hace que la vibración aumente y
como consecuencia el poder de atracción también. Es posible que este grupo de estudiantes comparta
el hecho de un numero finito de electrones en los objetos, pero la causa de la atracción esta en la
excitación de los mismo, que es distinto de la redistribución. Mayor frotación entonces mayor
vibración y por lo tanto mayor atracción.
El otro grupo de estudiantes asume que las partículas tienen un “poder” activo que se hace evidente
con la frotación. Este es un pensamiento vitalista que ubica el poder en las partículas, muy propio del
pensamiento newtoniano, con el agravante que dicho poder no tiene límite, pues entre mas se frota,
mayor poder atractivo.
El grupo de estudiantes que considera que el aumento de la fuerza de atracción se debe al aumento de
calor, lo hacen por que consideran que el calor es la causa de que los cuerpos adquieran
electrificación, pensamiento paralelo al de los científicos que en la edad media consideraban el calor
como un fluido. Es claro que al frotar el objeto se calienta, pero es una respuesta que responde a un
esquema inmediato y sin soporte desde un pensamiento físico.
Finalmente, lo estudiantes que consideran que la fuerza de atracción aumenta debido a factores
externos como campo magnético o ionización, confunden estos conceptos, pero saben que alguna
relación tienen con la electricidad, aunque no son conscientes de ello.
Pregunta 2
Se tienen dos electroscopios que evidencian electrificación, uno positiva y el otro negativa. Al ponerlos en contacto a
través de un alambre se observa que la evidencia de electrificación en los dos electroscopios desaparece. Cómo podría
explicar este hecho?
Las explicaciones que dan los estudiantes las hemos agrupado en seis categorías.
a) Las cargas se neutralizan = 6 estudiantes = 40%
b) Las cargas son conducidas = 6 estudiantes = 40%
c) El fenómeno es comparado con el rayo = 1 estudiante = 5%
d) En blanco = 1 estudiante = 5%
e) Por intensidad de la carga= 5%
f) Distribución en el alambre = 5%
De acuerdo con el planteamiento de Maxwell, analizada en el marco teórico, la carga eléctrica es un
estado del medio, por lo tanto al colocar el alambre en contacto con los electroscopios hay una
redistribución del medio, de tal manera que el efecto eléctrico desaparece.
26
Podemos confirmar que solamente un estudiante considera que la carga se conserva de acuerdo con
una visión de campos. Si bien argumenta que “los electrones se distribuyen uniformemente en el
alambre” no los percibe como un flujo sino como una distribución. Aunque no precisa lo que sucede
en los propios electroscopios.
Analicemos por que la mayoría de los estudiantes (40%) piensan que las cargas se equilibran,
neutralizan o anulan. Para algunos es un problema de efectos, las cargas están en los electroscopios
(no hay flujo de electrones), pero como son contrarias, son sus efectos los que se anulan. Este tipo de
explicaciones coinciden con los modelos de acción a distancia propios del modelo newtoniano, el
alambre solo cumple una función de contacto, pero la acción esta en la carga que se encuentra en el
electroscopio. Para otros las cargas viajan a través del alambre, pero como son contrarias, al
encontrarse se aniquilan o destruyen, haciendo que el efecto desaparezca.
Para los estudiantes que consideran que las cargas son conducidas a través del alambre (40%) también
mayoría, lo hacen desde dos tipos de explicaciones; para unos las cargas llegan hasta el alambre desde
los dos electroscopios, quedando estos sin cargas, por la tanto sin efectos que detectar, para otros el
alambre es solo un medio por el que pasan las cargas de un electroscopio a otro, este es un autentico
flujo, “pasan partículas cargadas (e) de un electroscopio a otro hasta que la carga de cada uno de
estos esté en equilibrio”. Esta noción de flujo de electrones coincide con la explicación que dan
algunos textos para referirse a conducción eléctrica, pero no para conservación de carga. Se aprecia
una yuxtaposición de modelos.
Pregunta 3
Al frotar una parte de una barra de vidrio con piel se observa que ésta se electrifica y atrae por ejemplo papelitos.
Considera usted que la parte no frotada podría adquirir también la virtud de atraer? Si___No____ explique por que.
El 50% de los estudiantes encuestados considera que SI y el 50% que NO
Es interesante la diversidad de explicaciones para esta pregunta. Los trabajos de Gray, descritos en el
marco teórico, permitieron identificar que las partes no frotadas de los materiales dieléctricos si
pueden adquirir la “virtud” atractiva siempre y cuando sean regiones próximas a la frotada, demostró
que la electrificación es una virtud que se comunica a regiones vecinas que se encuentren en contacto
con la región frotada, sean estas del mismo o diferente material. Esta postura esta en la dirección de la
acción contigua propia de la visión de campos.
Los estudiantes que consideran que SI atrae papelitos, piensan en explicaciones en términos de carga
eléctrica “por que quedaría con la carga opuesta a la de la región frotada” “se carga de forma
electronegativa” en este sentido ellos asocian la región frotada con un tipo de carga y la no frotada
con otro tipo de carga. También piensan en explicaciones en términos de carga eléctrica asociada al
movimiento de electrones “porque hay flujo de electrones” “la atracción sería reducida en
comparación de la región frotada” el movimiento de electrones es una explicación usual y como en la
región no frotada tiene que haber necesariamente un movimiento de electrones, por el efecto de la
frotación en la región frotada, pues estos lo realizan menos, pero evidencian electrificación “poca”
27
pero la evidencian. Podemos considerar que este grupo de estudiantes tienen una idea de que la
electrificación depende del material mismo, y por lo tanto sus explicaciones también incluyen la
región no frotada en tanto que hay una reorganización de los electrones del material, ya sea por
movimiento o flujo de los mismos o por evidencia de una de las clases de electricidad.
Los estudiantes que consideran que NO atrae papelitos, presentan dificultad en cuanto lo hacen desde
una visión estática de los electrones “por que los electrones de la otra parte de la barra no se han
excitado” “solo queda cargada la región frotada” “al no frotarse no se forma campo magnético”, este
tipo de explicaciones tienen asociada la idea de que solo la frotación activa los electrones, donde no se
frota, entonces no se activan los electrones. Esta dificultad no permitirá comprender los fenómenos
asociados a la polarización eléctrica y además se aleja de una visión de campos. Se encuentra que la
tendencia de los estudiantes a explicar los fenómenos en términos del movimiento de los electrones no
les permite asociar el fenómeno al comportamiento de los materiales, existe un principio vital que no
está en los cuerpos sino en los electrones y son estos los que se mueven por entre los materiales
portando la electricidad, explicaciones asociadas a la electricidad como fluido que pasa de un cuerpo a
otro, propio de las explicaciones científicas del siglo XVIII cuando se consideraba que la electricidad
era como el calórico. Explicaciones que se distancian de la visión de campos que asocian la
electrificación como un estado del medio.
Pregunta 4
“Una esfera electrificada de latón es sostenida por un hilo de seda y se introduce en un recipiente metálico y aislado que
esta conectado con un electroscopio exterior. A medida que se hace descender la esfera C la divergencia del electroscopio
aumentará hasta cierto punto, luego la divergencia permanecerá casi estacionaria y sin modificarse para cualquier descenso
de C de ahí en adelante, aun sin tocar el recipiente” está usted de acuerdo en que la experiencia es:
a)
b)
c)
De inducción eléctrica?_______
De conducción eléctrica?______
Otra. Cual?_________________
El 56% de los estudiantes considera que la respuesta es la a)
El 25% de los estudiantes considera que la respuesta es la b)
5 estudiantes no contestaron la pregunta
La cuarta pregunta parte de una experiencia realizada por Faraday y que le llevo a identificar que la
acción inductiva no depende de la distancia como lo suelen afirmar algunos textos. Se quiere
identificar si el fenómeno en cuestión es o no una acción inductiva. Recordemos que la explicación
que hace Faraday de esta experiencia es para demostrar que no es fácil establecer una diferencia entre
conducción e inducción eléctrica solamente a partir de sus efectos, pues si se analiza con detalle la
experiencia, los efectos son propios de un estado de conducción eléctrica, sin embargo Faraday
demuestra, como lo mostramos en el marco teórico, que se trata realmente de un estado de inducción
eléctrica.
28
Para los estudiantes que consideran que la experiencia es de inducción eléctrica (a) comparten la
visión de Faraday, a pesar de que no hay divergencia del electroscopio con el movimiento de la esfera
de latón, se suele asociar esto a una característica de la inducción eléctrica. Sin embargo el 25% de
los estudiantes si presenta esta dificultad. Los estudiantes que no contestaron, podemos decir que no
se comprometieron con una respuesta por el análisis que implica tener claridad en la diferencia de
fondo entre inducción y conducción.
Es importante anotar que los estudiantes que contestaron que la experiencia es un caso de inducción
eléctrica no se dejan influenciar por los efectos producidos, incluso los que no contestaron la pregunta.
Pero si es preocupante la dificultad de los estudiantes (25%) para diferenciar los fenómenos sin tener
presente sus efectos.
Pregunta 5
Reconoce alguna forma experimental de cuantificar la carga eléctrica? Si____no____
En caso afirmativo explique cual. En caso negativo explique por que
El 66% de los estudiantes NO reconoce, ni recuerda, tener referencia alguna a la cuantificación de la
carga y menos aún de forma experimental.
El 33% de los estudiantes responden que SI tienen referencia a la cuantización de la carga.
La quinta y última pregunta de este cuestionario busca identificar si el estudiante reconoce alguna
forma experimental de cuantificar la carga eléctrica, ya que la ley de Coulomb y los conceptos de
campo y potencial eléctrico se construyen sobre la base de la cuantificación de la carga. Maxwell y
Millikan, entre otros, diseñaron métodos experimentales para cuantificar la llamada “carga eléctrica”.
A pesar de ser uno de los temas más importantes de la teoría del electromagnetismo se aprecia el
desconocimiento del mismo por parte de los estudiantes. Los que formalmente sostienen que no
poseen ninguna información al respecto es por que ni siquiera le es familiar hablar de cuantificación,
lo cual genera dificultades para comprender la distinción entre el carácter discreto y el carácter
continuo de la electrificación, más aún desde la visión de campos.
Los estudiantes que afirman que SI tienen alguna referencia sobre el tema, acuden a palabras como “es
como el voltímetro” o “el amperímetro”, lo hacen por que de alguna manera estos instrumentos miden
aspectos relacionados con la electricidad, voltaje y corriente. Algunos estudiantes incluso llegan a
relacionarla con palabras modernas como “claro, el quantum”, podría decirse que por asociación
entre los términos, lo cual muestra que también estos estudiantes presentan dificultad. El cuestionario
muestra como resultado que el 100% de los estudiantes no tiene ninguna referencia a la cuantificación
de la carga, ni teórica ni experimentalmente, lo cual es preocupante.
4.2
Sobre la retórica de los libros de texto
Para recoger y ordenar datos a partir de las categorías que se han establecido para cada texto se tiene
29
entonces la red sistémica donde las categorías que se han elegido son:
A. Conocimiento
B. Lenguaje
C. Experiencia
Con relacion al conocimiento, buscamos la presencia de conocimiento cientifico (A1) como tambien
conocimiento cotidiano (A2):
Con relación al lenguaje buscamos la presencia de una narrativa descritiva (B1), como tambien de un
lenguaje simbolico (B2) y
Con relación a la experiencia buscamos la presencia de de hechos reales como (C1) tambien de
hechos transformados (C2)
Como subcategorias encontradas a medida que se avanza en la construcción de la red tenemos:
Conocimiento de corte historico (A1.1) como conocimiento de fisica actual (A1.2)
Conocimiento cotidiano que muestra aplicaciones industriales (A2.1) y conociento cotidiano que
recrea situaciones o vivencias familiares (A2.2)
Lenguaje con énfasis fundamentalmente afirmativo (B1.1) y lenguaje que busca problematizar una
situación (B1.2)
Lenguajes simbolicos centrados en mostrar ilustraciones (B2.1) y lenguajes simbolicos con énfasis
matematico (B2.2)
Experiencias reales que son demostrativas de un evento o situación (C1.1) algunas reproducibles en el
laboratorio (C.1.1.1) o tomadas de situaciones cotidianas o industriales (C.1.1.2) y experiencias reales
que son broblemicas (situaciones problematicas) (C.1.2) ya de carácter histórico (C.1.2.1) o de
actualidad cientifica (C.1.2.2)
Finalmente experiencias transformadas (C.2) en experimentos mentales ya sea de situaciones
concretas (C.2.1) o abstractas (C.2.2)
4.2.1 Libro 1
Titulo: física volumen II
Capitulo: Campos y Ondas
Autores: Marcelo Alonso y Edward J. Finn
Dirigido A: Escuelas de Ciencias e Ingenierías
Estructura y presentación:
Sugerencias didácticas y metodologicas
Nivel o profundidad de la ciencia presente
Sugerencias y/o recomendaciones
Editorial: Addison –Wesley y Iberoamericana
Versión: Española
Año: 1987
obtener mejor rendimiento por parte de los estudiantes,
debido a su gran claridad de expresión, la utilización
del lenguaje adecuado, la presentación de diferentes
aplicaciones de cada uno de los temas y su abundancia
de ejercicios y problemas
*mostrar al alumno el proceso de resolución de
problemas
* aquellos problemas más significativos de cada
capitulo para presentarlos resueltos “paso a paso”
*ejercitar las técnicas de resolución de problemas,
seguir contribuyendo a la formación científica
Encabezado libro 1
4.2.1.1
Red sistémica libro 1
Índice: Capitulo 14:
interacción eléctrica
30
I. Introducción 457II. Carga eléctrica 458 –
III. Ley de Coulomb 460 –
IV. Campo eléctrico 462 –
V. Cuantización de la carga 468 –
VI. Estructura eléctrica de la materia 471 –
VII. Estructura atómica 473 –
1
2
A
1
10
A
2
1
1
1
2
B
1
66
B
2
1
1
C
1
45
C
1
.
1
7
C
1
.
2
C
2
4
I
I
I
I
I
I
I
V
V
V
I
V
I
I
A1.
1
A1.
2
A2.
1
A2.
2
B1.
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
2
2
2
3
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
8
8
7
8
9
B1.
2
B2.
1
B2.
2
C1.
1.1
C.1
.1.2
C.1
.2.1
C.1
.2.2
C2.
1
C2.
2
0
0
0
0
0
1
0
0
1
6
0
3
1
2
9
1
1
5
0
2
3
5
3
4
6
3
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
Tabla 2: red sistémica libro 1
El libro se caracteriza por utilizar una retórica principalmente de una narrativa expositiva (111
eventos) respecto al conocimiento (12) y la experiencia (11) lo que muestra el desequilibrio en la
presentación de los eventos.
El recurso de la historia del conocimiento científico es completamente desapercibido (1) lo que
muestra la poca importancia de este tema para los autores.
La importancia del conocimiento científico actual (10) es más relevante que el conocimiento cotidiano
(2) lo que muestra la poca importancia que tiene para el texto la referencia a situaciones cotidianas o
31
de aplicación industrial del contenido. Básicamente conocimiento de física atómica, mecánica
cuantica y el modelo estándar de partículas.
Con relación al uso de situaciones problemáticas se aprecia que no hay ninguna (0) lo que de entrada
muestra el carácter aproblematico de la presentación del tema y por lo tanto presentar la ciencia de
forma apodíctica, pues los conceptos se definen y las explicaciones (66) se hacen como afirmaciones,
interpretaciones o analogías.
Los eventos relacionados con experimentos o experiencias son muy escasos (7) y la mayoría de ellos
son demostraciones de laboratorio (6) por lo cual no se aprecian experiencias nuevas o novedosas en
el contexto de la presentación. Es de anotar que al inicio del tema se observa mayor intención de
experimentos (3), pero a medida que se avanza en el tema los mismos se van agotando hasta llegar
prácticamente a presentar los nuevos conceptos al margen de un sentido experimental (0).
Se destaca la presentación simbólica que tiene el capitulo en términos de ilustraciones y
representaciones matemáticas (45) lo que hace que su discurso sea fundamentalmente esquemático,
además (23) de los eventos son solamente formas matemáticas.
De acuerdo con lo anterior podemos concluir que el texto corresponde a un modelo de ciencia
dogmática apodíctica, con un modelo didáctico transmisiva y los fenómenos que narra son hechos
demostrativos de laboratorio. Sin perspectiva histórica y con un carácter de verdad en la presentación
del conocimiento actual.
4.2.1.2 Narrativa experimental libro 1
C
O
M
U
N
I
C
A
Modelo de ciencia
F
A
C
T
Fenómenos que narra
Dogmática
Problemica
Modelo didáctico
Coherente
Incoherente
Apodíctica
Magistral
Duda retórica
Duda real
Transmisivo
Constructivista
Descubrimiento
Incoherente
Hechos reales
cotidianos
De aplicación industrial
Hechos de laboratorio
Demostrativos
problemáticos
Hechos simbólicos
C
R
O
N
Perspectiva histórica
Biográfica y descriptiva
Problemática y social
Ahistorica
32
matemáticos
ilustrativos
Esquema 3. Narrativa experimental libro 1
4.2.1.3 Microestructura libro 1
La presentación del tema en forma secuencial, como lo hemos visto en el índice del capitulo, indica
que la referencia a la carga eléctrica se da de la siguiente manera:
Primero. El capitulo empieza por mostrar que existen dos clases de estados de electrificación, el
positivo y el negativo. Para ello se considera un experimento típico de objetos frotados y acercado
entre sí. “estos experimentos simples indican que, aunque ambas varillas electrizadas, la del vidrio y
la del ámbar, atraen a la bola de corcho, lo hacen debido a procesos opuestos. Cuando ambas
varillas actúan simultáneamente, sus acciones se contrarrestan produciendo un efecto nulo.
Concluimos entonces que hay dos clases de electrificación” sin mas experiencia ni ejemplicación
alguna, se concluye directamente la existencia de las clases de estados de electrificación. No hace
referencia alguna a la triboelectricidad.
Segundo. Sin recurrir a experiencia alguna se afirma la existencia de dos clases de carga eléctrica,
solamente se considera una vaga analogía con la interacción gravitacional, en la que así como se le
asignó masa a un cuerpo, asimismo a los cuerpos se les asigna carga, “del mismo modo que
caracterizamos la intensidad de la interacción gravitacional asignando a cada cuerpo una masa
gravitacional, caracterizamos el estado de electrización de un cuerpo definiendo una masa eléctrica,
representado por el símbolo q. así como hay dos clases de electrización, hay también dos clases de
carga eléctrica: positiva y negativa”
Tercero, a partir de la información anterior y sin recurrir a experiencia o explicación alguna se define
directamente el principio de conservación de la carga “en cualquier proceso que ocurra en un sistema
aislado, la carga de total o neta no cambia”, también se hace de forma operatoria como un cociente
entre dos cantidades q/q´ = F/F´
Cuarto, adelante se define la ley de Coulomb, recordando la experiencia de Cavendish y utilizándola
de forma comparativa, acompañada de una serie de ejemplos de análisis matemático “la interacción
electrostática entre dos partículas cargadas es proporcional a sus cargas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas y su dirección es según la recta que los une. Es
de anotar que esta definición, así como el concepto de carga eléctrica esta expresada de acuerdo con el
modelo de partículas propio del sistema newtoniano. Se hace relevante la expresión matemática que la
representa así como los ejemplos y ejercicios para su aplicación y solución, por lo menos en buena
parte del capitulo.
Quinto, tal y como se hace con la ley de Coulomb, ahora se define el campo eléctrico, sin experiencia
asociada al mismo. “cualquier región del espacio en donde una carga eléctrica experimenta una
fuerza se llama un campo eléctrico”. Esta definición sugiere que el campo es una región del espacio,
33
por lo cual los dos conceptos son diferentes, una cosa es el espacio y otra el campo, se aprecia el
carácter ontologico del espacio, propio del sistema newtoniano. Se diferencia campo eléctrico de
intensidad de un campo eléctrico, asignándole al segundo una función operacional, “la intensidad de
campo eléctrico en un punto es igual a la fuerza por unidad de carga colocada en ese punto”. Al
igual que la ley de Coulomb, la intensidad del campo es expresada operativamente y acompañado de
una serie de ejercicios de afianzamiento de la forma matemática que lo representa. Se infiere de esta
definición y de la forma de presentar el concepto, que el campo es ontologicamente pasivo, ya que
quien ejerce la acción es la carga, a la cual se le asocia un campo, la fuerza eléctrica la hace la carga
que esta en las partículas que son las que actúan.
Sexto. Continuando con la secuencia, pero de forma atropellada, el texto introduce la noción de
cuantización de la carga eléctrica, más para dar cuanta de su carácter discreto, “la carga eléctrica
aparece no en cualquier cantidad, sino en múltiplos de una unidad fundamental o
cuanto”anteriormente el mismo texto decía que la carga eléctrica estaba expresada en términos de “q”
y que la unidad de carga era el Coulomb. Ahora afirma que la unidad fundamental es el cuanto, si bien
no define ni caracteriza el cuanto, ni le asocia valor alguno. Es claro que se recurre a la mecánica
cuantica para expresar la carga en términos de múltiplos, pero no se hace ninguna elaboración al
respecto. Se hace una explicación del experimento de Millikan de la gota de aceite para concluir que
“e” tiene un valor numérico que representa la carga elemental “la cantidad e se llama carga
elemental. Todas las cargas que se observan en la naturaleza son iguales a, o múltiplos de, la carga
elemental e”posteriormente se afirma que se han identificado varias partículas fundamentales,
electrón, protón y neutrón, dotadas de masa y carga eléctrica, siendo el neutrón la única partícula cuya
carga eléctrica es cero, pero “sin embargo tiene otras propiedades eléctricas que serán discutidas en
el capitulo 15”
Séptimo. Para reafirmar el modelo de partícula propuesto hasta el momento para la electrostática, el
libro define ahora la estructura eléctrica de la materia, y lo hace afirmando que “muchos experimentos
de laboratorio señalan el hecho de que los constituyentes básicos de todos los átomos son partículas
cargadas” y a partir de situaciones y reacciones químicas como la electrolisis y la termoiónica se
concluye que “los procesos químicos (y en general el comportamiento de la materia en su totalidad)
se debe a las interacciones eléctricas entre átomos y moléculas”. Es claro para el texto que la noción
de campo no tiene incidencia en la estructura de la eléctrica de la materia. Para demostrar con mayor
precisión el carácter discreto de la materia, el texto define ahora la estructura atómica, donde se pone
todo el argumento de la física atómica para dar cuenta de la estructura de la materia, “los átomos
deben contener cantidades iguales de electricidad positiva y negativa, o entre otras palabras igual
numero de protones y de electrones”, se hace referencia a iones, plasma, partículas alfa, distribución
eléctrica, dispersión, energía cuantizada, momentum cuantizado, así como sus respectivos formalismo
matemáticos y ejercicios. El rigor de la presentación del modelo atómico se aleja notablemente de la
caracterización que hasta el momento se ha hecho de la electrificación.
Octavo. El capitulo termina con la caracterización del potencial eléctrico asociado a la energía
potencial, la energía asociada a un campo eléctrico (en un generador Van de Graf) y la corriente
34
eléctrica, donde prácticamente ya no tiene cabida la electrificación estática.
4.2.2 Libro 2
Titulo: física para la ciencia y la tecnología. Vol. 2 ed. 5
Capitulo: Campo eléctrico I; distribuciones discretas de carga
Autores: Paul A Tipler y Gene Mosca
Dirigido A: Escuelas de Ciencias e Ingenierías
Estructura y presentación:
Editorial: reverte
Versión: iberoamericana
Año: 2005
Sugerencias didácticas y metodologicas
*inclusión de fotografías al comienzo de cada capitulo
*una pregunta cuya respuesta se da en un ejemplo dentro del
capitulo.
*se subrayan las ideas principales a desarrollar en el capitulo.
mostrar al alumno el proceso de resolución de problemas
*aumentar la capacidad de resolución de problemas.
*mejorar la comprensión del estudiante y sus resultados.
Nivel o profundidad de la ciencia presente
Sugerencias y/o recomendaciones
*conocimiento de calculo infinitesimal
* sugerencias para el profesor y para el estudiante sobre el uso
del libro e información adicional.
Prefacio con formato de la nueva presentación, ejemplos,
inténtelo usted mismo, póngalo en su contexto, problemas al
final del capitulo, características, nueva pedagogía, mejoras en
el contenido, mas aplicaciones técnicas y biológicas, atención a
los escollos comunes, nuevo diseño e ilustraciones mejoradas,
secciones opcionales, resumen, ensayos de exploración,
apéndices y respuestas, medios de difusión y suplementos
impresos
Encabezado libro 2
4.2.2.1 Red sistémica libro 2
Índice. Capitulo 21: Campo eléctrico I; Distribuciones discretas de carga
I. 21.1 Carga eléctrica,
II. 21.2 conductores y aislantes,
III. 21.3 ley de Coulomb,
IV. 21.4 el campo eléctrico,
V. 21.5 líneas de campo eléctrico,
VI. 21.6 movimiento de cargas puntuales en campos eléctricos,
VII. 21.7 dipolos eléctricos en campos eléctricos.
1
6
A
1
A
2
10
6
A1
.1
A1
.2
A2
.1
A2
.2
I
I
I
I
I
I
I
V
V
V
I
V
I
I
0
0
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
2
2
0
0
0
0
1
2
2
0
0
0
0
0
0
1
35
1
0
0
B
1
38
B
2
1
4
C
1
62
C
1
.
1
8
C
1
.
2
C
2
6
B1.
1
B1.
2
B2.
1
B2.
2
C1.
1.1
C.1
.1.
2
C.1
.2.
1
C.1
.2.
2
C2.
1
C2.
2
9
5
3
4
6
5
4
0
0
0
1
0
1
0
4
6
6
8
6
3
4
1
2
5
9
0
5
3
1
1
1
0
0
0
0
0
2
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
2
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Tabla 3 Red sistémica libro 2
De acuerdo con los resultados de la tabla, podemos hacer algunas consideraciones en cuanto a la
retórica expresado en el texto, que van de lo general a lo particular, y luego terminar con la red
sistémica que lo caracteriza. La fuerza del discurso en el texto esta en el lenguaje (100 eventos),
respecto al conocimiento asociado (16 ) y menos aún la experiencia presentada (14), con una
diferencia bastante amplia. Si miramos en detalle, encontramos que la retórica del lenguaje es
predominantemente dogmática, caracterizada por un lenguaje simbólico (62), típico de afirmaciones,
explicaciones y definiciones, acompañadas de un lenguaje matemático (38). Se encuentra en el
capitulo un acompañamiento bastante amplio de ilustraciones (62) con fotos, figuras y tablas lo cual
permite dimensionar la información recibida, tal como los autores lo consideraban en el prefacio del
libro. Las fotos suelen recrear situaciones cotidianas que familiarizan al estudiante con el tema, sin
embargo no deja de ser muy pequeña (6) en proporción con la información suministrada.
De otra parte podemos considerar el contraste entre la información que brinda el libro y los referentes
que utiliza, por ejemplo, la característica del conocimiento es mayoritariamente de física actual (9) y
escasa de los modelos anteriores (2) que, valga la pena decirlo, son los que han permitido la
organización actual de los fenómenos eléctricos. En este sentido el uso de la historia de las ciencias no
es tenido en cuenta de forma sistemática en la presentación del capitulo.
Finalmente cabe destacar lo precario de papel del experimento y de la experiencia cotidiana en la
organización de la electrostática (3) y mas preocupante resulta ser la casi nula consideración a las
situaciones problemáticas (2) que se registran, con todo ello podemos afirmar que los pocos
experimentos considerados pertenecen a hechos reales demostrativos y de aplicación industrial.
36
La desproporción de la retórica expresada en el capitulo del texto, cargada principalmente hacia el
lenguaje expositivo y dogmático, un conocimiento científico que promueve una visión de ciencia
magistral y la poco experiencia registrada son los aspectos que caracterizan el libro estudiado.
La perspectiva histórica presente en el capitulo es básicamente biográfica y descriptiva de algunos de
los experimentos realizados por científicos, con la intención de reforzar el discurso del modelo
expositivo puesto en consideración
Cabe anotar que la secuencia y presentación del capitulo del libro coincide con la intención del autor,
expresada en la tabla del encabezado, por lo tanto no se aparta de un estilo que busca, que los
estudiantes “desarrollen la capacidad de resolver problemas” mas que de comprender los fenómenos
que estudia.
4.2.2.2 Narrativa experimental libro 2
C
O
M
U
N
I
C
A
Modelo de ciencia
Modelo didáctico
Coherente
F
A
C
T
Fenómenos que narra
Incoherente
Hechos reales
Dogmática
Problemica
Hechos de laboratorio
Apodíctica
Magistral
Duda retórica
Duda real
Transmisivo
Constructivista
Descubrimiento
Incoherente
cotidianos
De aplicación industrial
Demostrativos
problemáticos
Hechos simbólicos
C
R
O
N
Perspectiva histórica
símbolos
mentales
Biográfica y descriptiva
Problemática y social
Ahistorica
Esquema 4. Narrativa experimental libro 2
4.2.2.3 Microestructura texto 2
De acuerdo con el índice identificamos los siguientes aspectos fundamentales en la presentación del
capitulo, a saber;
Primero. La pregunta de introducción al capitulo que hace referencia a ¿cuál es la carga total de los
electrones de una moneda? da a entender que el modelo expositivo es sobre sistemas discretos de
carga. Se inicia el capitulo con un experimento de laboratorio sobre frotación entre barras de plástico
37
y de vidrio, para mostrar la existencia de atracción y repulsión eléctrica, sin embargo no hace mención
sobre el objeto con que se frotan los cuerpos considerados.
Segundo. Luego, se recurre a experiencias de B. Franklin para clasificar los materiales y justificar la
serie triboeléctrica “los que se cargan como el vidrio frotada con un paño de seda y los que se cargan
como el plástico, frotado con un trozo de piel” además poner en evidencia que los materiales
adquieren carga eléctrica y que “los objetos que portan el mismo tipo de carga se repelen entre si,
mientras que los que portan cargas opuestas se atraen mutuamente”. Aquí se da una primera
explicación que parte de un modelo newtoniano de partículas “cuando un vidrio se frota con un trozo
de seda, se transfieren electrones del vidrio al pedazo de seda” y cuya información suele ser
recurrente entre los estudiantes.
Tercero. De acuerdo con el modelo atómico de la materia se afirma la existencia de electrones,
protones y neutrones y la condición eléctrica de los mismos, para justificar la unidad fundamental de
carga “e” asociada a dichas partículas y así, introducir entonces la idea de que la carga esta cuantizada
en un factor “Ne” siendo N un número entero.
Cuarto. A partir de la frotación de los objetos se establece la afirmación de que “uno de ellos queda
con un número en exceso de electrones y se carga negativamente y el otro con un déficit de electrones
y su carga es positiva”, posteriormente y sin ninguna experiencia o comentario adicional se afirma
que “la carga, suma de los dos objetos, no cambia” conocida como una ley fundamental de la
naturaleza, ley de conservación de la carga. Se define la unidad de carga, se registra el valor de la
unidad fundamental de carga “e”
Cuarto. Se define directamente conductores y aislantes sin experiencia alguna que haga referencia a
los mismos y básicamente a partir del movimiento de electrones “en los metales pueden moverse
libremente, estos materiales se denominan conductores, y en la madera o el vidrio no pueden moverse
libremente, estos materiales se denominan aislantes” posteriormente se da una explicación del
comportamiento de los electrones en los átomos en los metales desde el la física atómica. Finalmente
se explica el comportamiento del electroscopio desde la noción de transferencia de electrones.
Quinto. Para explicar la inducción eléctrica, el texto parte de un experimento de dos esferas metálicas
y una barra cargada; hay un dibujo que muestra como las cargas eléctricas se distribuyen en las esferas
por la proximidad de la barra cargada (movimiento de electrones), obteniéndose carga positiva o
negativa según sea el caso, “si la barra se retira y las esferas se separan, éstas quedan uniformemente
cargadas con cargas iguales y opuestas”. La alusión que se hace al comportamiento de la Tierra como
conductor y a la inducción por conexión a Tierra se hace con el mismo experimento de las esferas,
pero ahora se coloca una de ellas en contacto a Tierra y se “observa” que “al quitar la barra, la esfera
queda cargada negativa y uniformemente”. La presentación es desde el modelo de partículas
cargadas, particularmente los electrones. No se reconocen otro tipo de experiencias sobre la inducción
eléctrica.
38
Sexto. Luego se introduce la ley de Coulomb a partir de una referencia histórica de Charles A
Coulomb (1736-1806) utilizando una balanza de torsión, sin mencionar como funciona la balanza o
que fue lo que el propio Coulomb hizo con su balanza, solamente menciona que “utilizó el fenómeno
de inducción” lo que no deja de ser contradictorio ya que es precisamente la inducción eléctrica la que
no tienen explicación desde el modelo newtoniano. También se afirma que “las cargas podían
considerarse como puntuales” para producir esferas igualmente cargadas, es decir cargas
cuantitativamente idénticas y que obtuvo finalmente lo que se traduce ahora la ley de Coulomb. Se
escribe la definición de la ley tanto en forma descriptiva como matemática (utilizando vectores). Se
hace una semejanza entre la ley de Coulomb y la ley de Newton de la gravedad para mostrar que
“ambas dependen de la inversa del cuadrado de la distancia” con la diferencia que la segunda es
solamente atractiva. En adelante el texto presenta una serie de ejemplos para hacer cálculos de fuerza
eléctrica, ya sea en un átomo “hidrogeno” o en un sistema de cargas, todas ellas utilizando vectores.
Séptimo. Es interesante mostrar como, a pesar de la presentación expositiva, afirmativa que hasta el
momento se ha hecho en el texto de la electrostática, ahora los autores introducen el campo eléctrico a
partir de un problema “cuál es el mecanismo según el cual una partícula puede ejercer una fuerza
sobre otra a través del espacio vacío que existe entre las partículas?”. Si bien la pregunta es
compleja, más aún por que se considera en condiciones de vacío, si sugiere una necesaria presencia
del espacio entre ellas, esto es, el campo. Pero lo hacen para eliminar el problema de la visión
newtoniana del sistema de partículas, y es el hecho de la “acción a distancia”. El campo ahora, es una
creación de la carga, y que resulta ser activo, pues “una carga crea un campo eléctrico E en todo el
espacio y este campo ejerce una fuerza sobre la otra carga”, sin embargo esta afirmación resulta
incomoda para los autores, ya que a lo largo del capitulo han insistido sobre la fuerza eléctrica de las
partículas cargadas. Para superar este “obstáculo” se afirma ahora que “la fuerza es así ejercida por el
campo E existente en la posición de la segunda carga, más que por la propia primera carga que se
encuentra a cierta distancia” lo que les permite “salvar” la primera carga, pero… la contradicción en
el texto entre acción contigua de campo y acción (fuerza eléctrica) a distancia de partículas cargadas
se mantiene. Seguidamente se hace una afirmación que para un lector atento no deja de ser
desconcertante “los cambios del campo se propagan a través del espacio con la velocidad de la luz,
c.”. Lo que sugiere un campo activo tal como lo estableció Faraday, pero no aclara nada respecto a la
velocidad de la luz c. En lo que sigue de la presentación se introduce ahora la llamada carga testigo
(qº) y se hace una presentación operativa, donde ahora “el campo eléctrico E en un punto se define por
esta fuerza dividida por qº”
Octavo. Ya definido el campo de forma operatoria, ahora se presentan las unidades de medida y una
tabla que muestra “algunos campos eléctricos de la naturaleza” información descontextualizada y al
margen de la problemática presentada anteriormente. Los ejercicios que se presentan en adelante, son
para hacer cálculos de campos eléctricos o fuerzas eléctricas o cargas eléctricas en situaciones
diferentes, conservando el sistema vectorial y aumentando el nivel de complejidad matemática.
Noveno. Se define el dipolo eléctrico y se presenta la formula matemática del momento bipolar
eléctrico. Luego se presenta matemáticamente el campo eléctrico en función del momento bipolar.
39
Pero se afirma ahora que el campo eléctrico E decrece en función del inverso del cubo para un dipolo,
pero se reafirma el texto en que “el decrecimiento con el inverso del cuadrado es para grandes
distancias”. Lo preocupante es que en los pasajes anteriores se había mencionado que el inverso del
cuadrado había sido establecido con un experimento entre cargas muy próximas (balanza de torsión) y
su validez tenia la legitimidad de ser ley de la naturaleza. Ahora las excepciones resultan confusas,
porque no muestra los límites de lo que se quiere decir con “grandes distancias”.
Décimo. Atención especial dedican los autores a la presentación de las líneas de campo eléctrico, las
cuales son representaciones del campo, por cual “un campo puede representarse dibujando líneas que
indiquen su dirección”. Como es una representación entonces el problema se reduce a dibujar líneas
de fuerza y expresar matemáticamente el número de entradas y salidas de las cargas puntuales, tanto
para una o más cargas, de signos iguales o contrarios, cerca o lejos, en dipolos…con fotos y dibujos se
ejemplifica la presencia de líneas de fuerza. Se presentan las “reglas para dibujar líneas de campo
eléctrico” y se procede a considerar situaciones diversas para hacer cálculos de líneas de campo.
Posteriormente, y como si los autores identificaran un cabo suelto afirman que “la relación
establecida entre la intensidad del campo eléctrico y las líneas de campo eléctrico es válida” sin
hacer alguna otra consideración que permita comprender la dimensión de tal afirmación. Se recurre
nuevamente a una analogía con el campo gravitarlo para dar cuenta del decrecimiento con el inverso
del cuadrado. No se menciona la importancia de las líneas para la comprensión del electromagnetismo
desde la visión de campos. Tampoco se considera la inconsistencia entre las líneas de campo y la
visión de acción recta en el sistema de partículas newtoniano.
Decimoprimero. El capitulo termina con análisis matemáticos de movimiento de cargas eléctricas o
dipolos eléctricos en campos eléctricos, ya sea paralelos o perpendiculares a la dirección del
movimiento, también se presentan ejemplos de aplicación industrial en fotocopiadoras o televisores,
hornos de microondas…. Se hace énfasis en el estado de polarización de una partícula y cuado una
molécula es polar. Se presenta un resumen del capitulo y una serie de problemas para ser resueltos por
el estudiante.
4.2.3 Libro 3
Titulo: Física universitaria. Sexta edición
Parte II: electricidad y magnetismo
Capítulos: 24. Ley de Coulomb – 25. Campo Eléctrico; Ley de
Gauss
Autores: Francis W Sears, Mark W. Zemansky y Hugh D.
Young.
Dirigido A: Estudiantes de primer curso de ciencias e
ingeniería
Estructura y presentación:
Editorial: fondo educativo interamericano
Versión: iberoamericana
Año: 1986
Prefacio en donde se considera que la intención de los autores
es; resaltar los principios físicos y desarrollar la capacidad de
resolución de problemas.
40
Sugerencias didácticas y metodologicas
*se incluyen preguntas que estimulan el razonamiento
*se han añadido problemas mas sencillos
*al comienzo de casi todos los capítulos se ha hecho una nueva
introducción con el sentido de proporcionar al estudiante un
sentido de perspectiva y facilitarle su toma de contacto con el
tema en cuestión.
Se incluyen numerosos ejemplos y una extensa colección de
problemas
*relegar a un segundo termino el panorama histórico y las
aplicaciones especializadas..
Nivel o profundidad de la ciencia presente
Sugerencias y/o recomendaciones
*conocimiento de calculo infinitesimal
* Forma de tratar los temas por parte de los profesores
omitiendo capítulos o pasajes de los mismos.
*temas que deliberadamente se han suprimido y otros que se ha
incorporado.
Encabezado libro 3
4.2.3.1 Red sistémica libro 3
Índice. Capitulo 24: Ley de Coulomb y Capitulo 25: El campo eléctrico; Ley de Gauss
I. 24.1 Carga eléctrica,
II. 24.2 Estructura atómica,
III. 24.3 Conductores y aisladores,
IV. 24.4 Carga por inducción,
V. 24.5 Ley de Coulomb,
VI. 24.6 Interacciones eléctricas,
VII. 25.1 El campo eléctrico,
VIII. 25.2 Calculo del campo eléctrico,
IX. 25.3 Líneas de campo,
1
5
A
1
12
A
2
9
3
3
B
1
55
B
2
1
0
C
1
38
8
C
1
.
1
I
I
I
II
I
I
V
V
V
I
A1.
1
A1.
2
A2.
1
A2.
2
B1.
1
1
0
0
0
2
0
1
1
1
1
2
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
5
3
6
0
0
0
1
1
0
2
B1.
2
B2.
1
B2.
2
C1.
1.1
C.1.
1.2
1
2
0
0
0
0
1
2
1
0
0
1
0
0
8
0
3
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
41
C
1
.
2
C
2
2
C.1.
2.1
C.1.
2.2
C2.
1
C2.
2
A1.1
A1.2
A2.1
A2.2
B1.1
B1.2
B2.1
B2.2
C1.1.
1
C.1.1
.2
C.1.2
.1
C.1.2
.2
C2.1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
VII
VIII
IX
0
1
0
0
8
0
2
8
0
0
1
0
0
3
0
5
8
0
1
1
0
0
5
0
2
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
Tabla 4. Red sistémica libro 3
C2.2
El texto se caracteriza por utilizar una retórica principalmente centrada en el lenguaje (93), el
conocimiento descrito es de física de partículas (12) recurriendo a la física atómica, la física nuclear y
aspectos de la mecánica cuantica para caracterizar la estructura eléctrica de la materia. La descripción
de experimentos y experiencias son escasos (7) comparado con el texto expositivo dedicado a
explicaciones, afirmaciones y definiciones.
Encontramos que el uso del recurso de la historia de la física es poco considerada (3) y solamente para
hacer referencia a descripciones biográficas o narración de algún experimento.
La importancia del conocimiento cotidiano o de aplicación industrial es marginal ya que solamente
presenta breves eventos (3) que no reflejan la importancia del tema en la vida cotidiana.
Se encuentra una gran cantidad de eventos dedicados a exponer los distintos temas en forma de
explicaciones, analogías e interpretaciones, afirmaciones, definiciones y ejemplos matemáticos (93)
todos ellos, desde una retórica expositiva y dogmática. Resulta interesante encontrar como los eventos
42
dedicados a la presentación simbólica de los formalismos es amplia (38), el aspecto matemático del
algebra, el análisis vectorial y el calculo son de alta frecuencia.
Los eventos dedicados a hechos experimentales, que como ya lo dijimos es escasa respecto a la
totalidad de la retórica, muestra además alta concentración en demostraciones de laboratorio (6) y
solamente uno (1) que considera una situación cotidiana. Estas demostraciones coinciden con las de
otros textos que muestran el tema.
Podemos encontrar también, como al introducir el tema, los autores mantienen un equilibrio en la
retórica conocimiento, lenguaje y experiencia, pero a medida que avanza la tendencia es mas hacia los
explicativo y expositivo y la experiencia se va perdiendo poco a poco hasta que ya no tiene presencia.
Podemos entonces afirmar que la retórica del texto corresponde a una imagen de ciencia expositiva de
carácter apodíctico, que el modelo didáctico es de transmisión directa de los contenidos y que los
fenómenos que narra corresponden principalmente a demostraciones reales de laboratorio.
4.2.3.2
Narrativa experimental libro 3
Modelo de ciencia
Dogmática
Problemica
Modelo didáctico
Coherente
Fenómenos que narra
Incoherente
Hechos reales
Hechos de laboratorio
Apodíctica
Magistral
Duda retórica
Duda real
Transmisivo
Constructivista
Descubrimiento
Incoherente
cotidianos
De aplicación industrial
Demostrativos
problemáticos
Hechos simbólicos
Perspectiva histórica
símbolos
mentales
Biográfica y descriptiva
Problemática y social
Ahistorica
Esquema 5. Narrativa experimental libro 3
43
4.2.3.3 Microestructura texto 3
De acuerdo con el índice identificamos los siguientes aspectos fundamentales en la presentación del
capitulo.
Primero. Para introducir el concepto de carga eléctrica el texto hace referencia inicialmente a la forma
histórica como los griegos la identificaron, haciendo un contraste con el conocimiento actual. Se hace
referencia a algunos eventos cotidianos donde es posible identificar objetos electrizados.
Segundo. Después de la breve presentación histórica, el texto procede a explicar un experimento con
barras frotadas y medulas de saúco para observar efectos de atracción y repulsión y asimismo afirmar
que “cargas iguales se repelen y cargas distintas se atraen”. Se hace una comparación entre las
fuerzas eléctricas y la fuerza gravitacional para mostrar que las primeras son más grandes. También se
compara con las fuerzas magnéticas para mostrar que son diferentes. Posteriormente se recurre a otro
experimento para demostrar que “las cargas eléctricas no son generadas ni creadas” solamente que,
el proceso de frotación “consiste en transferir algo de un cuerpo a otro” y que a finales del siglo XIX
se descubrió que las partículas que se transfieren “hoy se conocen como electrones”. Esta forma de
presentar la carga eléctrica responde entonces a dos experimentos convencionales que se ajustan al
modelo explicativo y que terminan por reducir la carga a una transmisión de “algo” que hoy en día son
electrones. Sin embargo el segundo experimento deja duda en cuanto a su utilización, pues se quiere
mostrar además la ley de conservación de la carga, simplemente considerando los materiales frotados,
lo cual es imposible y menos para realizarlo experimentalmente “así el vidrio resulta positivo,
mientras que la seda con la cual se ha frotado resulta negativa. Esto sugiere claramente que las
cargas no son creadas ni generadas sino que el proceso de adquirir una carga eléctrica consiste en
trasferir algo de un cuerpo a otro”.
Segundo. Después de caracterizar la carga eléctrica el texto dedica un espacio completo a la estructura
atómica de la materia desde el modelo atómico básico; electrones, protones y neutrones. Caracteriza
las partículas del núcleo del átomo en términos de su diámetro, su número atómico, y su carga.
Reconoce sin embargo las limitaciones del modelo de Bohr y las ventajas de la mecánica cuantica
(“que se tratará en el capitulo 45”), pero no menciona como ni de que manera, incluso a pesar de esta
consideración se mantiene en el resto de la presentación el modelo de partículas caracterizado. Se
explica el valor de la masa de las partículas consideradas para un átomo dado de hidrogeno y se define
el numero atómico. Se afirma que un cuerpo cargado es aquel que “ha perdido parte de su contenido
normal de electrones” y que la “carga” responde a “un exceso de carga, que es siempre una fracción
muy pequeña de la carga total positiva o negativa del cuerpo” interpretación que resulta poco
compresible para un estudiante y que no se infiere de los experimentos realizados, afirma además
como está implícito el principio de conservación de la carga. Con esta presentación lo que sigue en
adelante es caracterizar el modelo descrito en algunos fenómenos y situaciones, pero pronto será
abandonado al llegar tratar la ley de Coulomb.
Tercero. Con el referente de la estructura atómica de la materia, el texto introduce un experimento
44
para demostrar como es que la carga se puede mover en ciertos materiales y en otros no, conductores y
aislantes. Vale la pena considerar que mantiene el esquema de las barras frotadas y la medula de
saúco. Tras el experimento se afirma que los “metales son buenos conductores” y luego se explica
este comportamiento utilizando la valencia de una disolución para mostrar el movimiento libre de los
electrones, llamado “gas electrónico”. Sin más explicación ni experiencia se termina la presentación
de este concepto.
Cuarto. Acudiendo nuevamente a un experimento con barras frotadas y medulas de saúco el texto
demuestra como se producen diferentes formas de electrificación por inducción. También utiliza
esferas “neutras” y con la ayuda de figuras muestra la forma como las partículas (positivas y
negativas) se ubican en los materiales considerados y como es posible obtener inducción, utilizando
conductores, utilizando la Tierra y materiales dieléctricos. Las explicaciones de este comportamiento
se hacen a partir del movimiento de electrones y las cargas inducidas, “las cargas se distribuyen
uniformemente sobre la esfera”. Llama la atención la afirmación siguiente “aunque en la actualidad
sabemos que las cargas negativas son las que realmente se mueven en un conductor metálico, a
menudo es conveniente describir un proceso como si fueran las cargas positivas las que se movieran”
afirmación que desconcierta, sobre todo porque no aclara su razón de ser, ni por que se hace, lo cual
deja duda sobre si es posible en las explicaciones de los fenómenos hablar de movimiento de carga
positiva, los protones se mueven? Quien porta la carga positiva?
Quinto. En adelante se hace la presentación de la ley de Coulomb, comentando la experiencia
realizada con la balanza de torsión, por analogía con la de Cavendish. Si bien no describe la
experiencia como tal, sí llega a las conclusiones obtenidas, principalmente la dependencia del inverso
cuadrado de la distancia y la relación directa de la carga. Llama la atención la caracterización de la
forma ingeniosa como Coulomb logro identificar la unidad de carga para utilizarla en su experimento
a partir de la noción de simetría, lo cual permite identificar un problema fundamental de
cuantificación, sin embargo no detalla el proceso. En adelante afirma que los experimentos
“corroboraron” lo que ahora se define como ley de Coulomb, en analogía con la fuerza gravitacional
de newton. Es importante resaltar que el texto considera que la dirección de la fuerza sobre cada
partícula “esta siempre sobre la línea que las une, tirando de las partículas para unirlas” esta
consideración, propia del pensamiento newtoniano fue precisamente las que mas dificultades tuvo
para su aceptación por la comunidad científica posterior a Coulomb, particularmente Faraday y
Maxwell. Incluso se afirma que “la proporcionalidad del inverso cuadrado ha sido verificada con
gran precisión” desconociendo de hecho el comportamiento del dipolo eléctrico, el cual no responde a
esta proporción. El texto finalmente orienta la explicación hacia la forma matemática de carácter
algebraico y vectorial de la ley, identificando las unidades, el valor de la constante eléctrica k con
ejemplos de tipo matemático entre cargas ubicadas a distancias determinadas, núcleos de helio,
átomos de hidrogeno, e interacciones entre partículas cargadas, todos ellos para mostrar la aplicación
de la ley. Es importante decir que el comportamiento del medio hasta el momento no tiene ninguna
relevancia para explicar el comportamiento eléctrico de la materia ni de cuerpos cargados.
Sexto. Como colofón de este capitulo el texto introduce las interacciones electricas afirmando que
45
“tienen un papel central y dominante en todos los aspectos de la estructura de la materia”, “las
fuerzas que mantienen unidos los átomos, las moléculas, el pegamento, la tensión superficial y las
redes cristalinas son de naturaleza eléctrica” sin embargo, afirma “ellas solo se podrán estudiar
desde conceptos mecánico – cuanticos”. Aunque resulta curioso ver como el texto considera que la
capacidad de la ley de Coulomb sirve para explicar comportamientos de “interacciones básicas
implicadas”. No es claro que se quiere decir con esta afirmación, pues en los ejemplos se hace
referencia a comportamientos de núcleos atómicos de hidrogeno y helio entre otros y las fuerzas
eléctricas entre ellos y sus componentes. Cuál es entonces la importancia de la ley de Coulomb en las
interacciones eléctricas? Según parece el estudiante debe esperar al capitulo 47 donde posiblemente se
comente algo al respecto.
Séptimo. Contrasta la finalización del capitulo anterior con la introducción de la noción de campo
eléctrico afirmando que “la interacción eléctrica entre partículas cargadas puede volver a formularse
utilizando el concepto de campo eléctrico”, decir “volver a formularse” es una manera de mostrar
otra perspectiva del problema, lo cual da a entender lo siguiente; que una forma de entender el
fenómeno eléctrico es la interacción entre partículas eléctricas desde la física atómica y otra es desde
la noción de campo, se observa la distinción que los autores quieren hacer entre los dos modelos,
incluso mencionan que la noción de campo, no es solo importante para los cálculos sino que “es
también un concepto importante de significado teórico fundamental” afirmaciones que muestran la
importancia del campo eléctrico. Sin embargo la presentación del concepto de campo como tal parte
de decirle al estudiante que debe “imaginar que el cuerpo A tiene la característica de modificar
algunas de las propiedades del espacio que le rodea”, el solo hecho de sugerir que el estudiante debe
imaginar algo que a la postre no tiene realidad, entones tampoco resulta útil conceptualmente, por
tanto su utilidad se reduce a la importancia matemática para hacer cálculos. Luego de esta aclaración e
imaginación solicitada, el texto define el campo en términos de la fuerza eléctrica y la carga como
algo que “existe” en un punto. Se aclaran las unidades de medida y el carácter vectorial que tiene. Se
afirma que al campo eléctrico también se le denomina “intensidad eléctrica” o “intensidad de campo
eléctrico” por lo cual se confunden o mezclan ontologicamente la diferencia entre ellos. En adelante
se procede con ejemplos para hacer cálculos de campos eléctricos entre cargas puntuales, baterías,
cálculos de velocidad de un electrón, y dipolos eléctricos.
Octavo. Para reafirmar la función matemática del campo, el texto ahora considera una serie de
ejemplos para hacer cálculos de campo eléctrico en variadas situaciones; pero aclara que “el campo
eléctrico en un punto puede calcularse también a partir de la ley de Coulomb” lo cual muestra que la
preocupación epistemológica por la diferencia histórica de estos modelos se elimina al establecer que
matemáticamente se pueden representar de una u otra forma. En adelante se recurre a una expresión
matemática del campo eléctrico en función de la ley de Coulomb, expresión con la que se resolverán
los problemas siguientes para encontrar el campo eléctrico en cargas puntuales en distintas posiciones,
cargas distribuidas sobre la superficie de conductores de tamaño finito, conductores anulares, cables
largos y laminas planas.
Noveno. Como ingrediente adicional, y sin un contexto que le de sentido se presenta ahora las líneas
46
de campo, recordando históricamente a Michael Faraday, pero afirmando que una línea de campo “es
una línea imaginaria trazada…” afirmación que se contradice con la propia versión de Faraday para
quien las líneas de campo son líneas reales, es decir existen ontologicamente. También se recuerda
que Faraday llamo a esta “líneas de fuerza” pero que es preferible el término “líneas de campo”
recomendación que desconoce que para Faraday el campo es activo, por lo tanto la fuerza del campo
se encuentra en cada punto del mismo, lo que implica necesariamente que las líneas realmente son de
la fuerza o acción del campo en cada punto, para el texto el problema se obvia por que según los
autores el campo es solamente una representación matemática y las líneas son “imaginarias”. En
adelante se representan lineas de campo entrando y saliendo de partículas cargadas, con su respectiva
interpretación matemática, flujo de líneas, líneas que no se cruzan y magnitudes de líneas de campo
por unidad de superficie.
Décimo. El capitulo termina con la aplicación de la ley de Gauss en esferas conductoras desde el
calculo infinitesimal. Preguntas y problemas.
4.3 Análisis de los datos
A partir de las dificultades evidenciadas en los estudiantes y del análisis de la estructura retórica de los
libros de texto y la secuencia del contenido relacionado con la electrostática podemos considerar los
siguientes aspectos:
a.
b.
c.
d.
e.
Sobre la electrificación de los materiales – carga eléctrica
Sobre la conservación de la electrificación – ley de conservación de la carga
Sobre la comunicación de la electrificación- conductores y aislantes
Sobre la inducción eléctrica – inducción eléctrica
Sobre la cuantificación de la electrificación – cuantificación de la carga
a. Sobre la electrificación – carga eléctrica
Debemos empezar por considerar que las preguntas del cuestionario hacen referencia a la
electrificación en términos de la capacidad de poner en evidencia la virtud eléctrica de los materiales,
mientras que los libros de texto analizados hacen referencia a carga eléctrica en términos de una
propiedad dada de la materia, “un cuerpo que está electrizado quiere decir que posee carga eléctrica
o bien esta cargado eléctricamente”.
Lo deseable desde el cuestionario aplicado es que los estudiantes den cuenta de que el
comportamiento eléctrico depende de los materiales u objetos utilizados, el material frotado y el
material con que se frota, y no de la fuerza con que se frotan los mismos. Si el estudiante comprende
la triboelectricidad puede caracterizar el comportamiento de los materiales (incluso como una afinidad
para captar electrones), pero el resultado del cuestionario pone en evidencia que no lo comprenden.
Las dificultades en las explicaciones de los estudiantes, que hemos analizado atrás, están arraigadas en
el modelo de partículas, donde el comportamiento eléctrico de la materia es explicado en términos de
movimiento y transferencia de electrones.
47
Los libros de texto analizados coinciden en caracterizar la carga eléctrica desde el modelo atómico y
dan cuenta de la electrificación como un problema de transferencia de electrones. No hacen referencia
al comportamiento de los materiales, no explican por que se suele utilizar vidrio, resina, ebonita o
ámbar en los experimentos, más que otros materiales, solamente un libro (texto 2) hace referencia a la
serie triboelectrica, pero más como un problema de ubicación de los materiales “por su afinidad para
captar electrones” y lo hace a través de una tabla llamada serie triboelectrica, pero sin reconocer el
material con el que han sido frotados los materiales, aspecto fundamental de la triboelectricidad.
Podemos entonces considerar que:
- Si bien los estudiantes no tienen comprensión de la triboelectricidad, los libros de texto estudiados
tampoco la hacen parte de sus explicaciones.
- los estudiantes centran las explicaciones de la electrificación en procesos de transferencia de
electrones y los libros de texto estudiados tienen en común que hacen referencia a carga eléctrica en
términos de transferencia de electrones, desde la estructura eléctrica de la materia y desde el modelo
atómico de la materia. Ninguno aborda el problema como comportamiento del medio, propio de la
visión de campos.
- los estudiantes no consideran limites al flujo de electrones en un material frotado, en muchas de las
respuestas se aprecia que entre mas se froten los materiales, mejor efecto de atracción producen,
porque mayor número de electrones son transferidos. Los libros de texto no hacen referencia a límites
en la “afinidad para captar electrones” o a la “transferencia de electrones de un material a otro” la
experiencia es acomodada al modelo de explicación que ofrecen, no tiene en cuenta el conocimiento
cotidiano y no recurren a experiencias históricas sobre la triboelectricidad.
b. Sobre la conservación de la electrificación – ley de conservación de la carga
Como se ha mencionado antes, la experiencia que Maxwell propone con los electroscopios, lo hace
para demostrar que el medio tiene que ver en los efectos observados. La condición eléctrica es un
estado del medio y no está centrada en los cuerpos. Los estudiantes tienen dificultad para comprender
el comportamiento del medio, por eso consideran en sus explicaciones acciones a distancia entre
cuerpos cargados, o movimientos de electrones que chocan y se anulan. Los libros de texto estudiados
limitan el tema a la definición del principio o ley de conservación de carga en términos de exceso o
déficit de electrones pero cuya suma da la carga total que debe ser siempre la misma. Los libros de
textos suelen hacer referencia al principio de conservación en términos de que la carga no se crea ni se
destruye solo se transforma, pero igualmente consideran dos clases de electricidad, la positiva y la
negativa, no se manifiesta en absoluto el problema planteado por Franklin sobre la cantidad de
electricidad.
Es claro que en todos los libros de texto analizados no se asume como problema fundamental el
48
comportamiento del medio, solamente uno (texto 2) hace referencia a un problema que involucra el
comportamiento eléctrico de una partícula en el espacio, pero la explicación termina por mostrar el
campo como una creación de la carga e incluso con capacidad de actuar en las partículas vecinas, pero
el poder de la acción se mantiene en “el cuerpo cargado” o en la partícula con carga inicial,
contradicción puesta en evidencia el análisis del texto. En adelante los textos estudiados consideran el
campo como un ente matemático y dedican sus paginas a resolver ejercicios. Podemos entonces
considerar que:
- los estudiantes no consideran el comportamiento del medio, ni acuden al campo eléctrico para
explicar el comportamiento de los electroscopios. Los libros de texto analizados consideran el campo
eléctrico como una representación matemática sin incidencia en las explicaciones de conservación de
carga.
- los estudiantes piensan que las cargas se anula por acción a distancia o por el movimiento de los
electrones, los libros de texto definen la conservación de la carga en términos del número total de
electrones en un material y no hacen referencia a experiencia alguna que se identifique con la
definición.
- c. Sobre la comunicación de la electrificación
El conocimiento sobre los conductores y aislantes es muy recurrente en la enseñanza de la
electrostática, sin embargo hay dificultades en la forma como los estudiantes consideran que se
comunica la electrificación. La comunicación es asumida desde el movimiento de cargas eléctricas;
cuando se frota un material los electrones se mueven de una región a otra. La dificultad se hace
evidente en que todo se vuelve movimiento de cargas, incluso en los dieléctricos, en los que los
electrones son arrastrados desde una región a otra. No diferencian los conductores de los aislantes por
las características de los materiales sino por los electrones que portan.
Para los libros de texto analizados vemos que el asunto lo reducen a considerar que “algunos
materiales permiten el movimiento de carga de una parte del material a otra, mientras que otros no
lo permiten” este tipo de afirmaciones que hacen énfasis en el movimiento de carga, no consideran la
importancia de la organización de los materiales, se asume como conductor al que permite el
movimiento de cargas y aislante al que no lo permite “en muchos materiales tales como el cobre y
otros metales, parte de los electrones pueden moverse libremente en el seno del material, estos se
denominan conductores, y otros materiales como la madera o vidrio, todos los electrones están
ligados a los átomos y ninguno puede moverse libremente, denominados aislantes”. La historia de la
física ha mostrado que este tipo de afirmaciones son contrarias a la realidad, pues todo material
permite el movimiento de cargas, ya sea muy pequeño o muy alto dependiendo de las características
de los materiales. Además desde este tipo de afirmaciones es complicado pensar en semiconductores.
Otro aspecto que se deriva del análisis de los textos es el tipo de experimentos realizados. Decir que
un material es conductor por que es metal y dieléctrico porque es vidrio no tiene mayor significación
49
para el estudiante. El electroscopio es utilizado como único referente para justificar cuando la carga
pasa a través de un conductor metálico, este ejemplo es típico de un experimento acomodado a la
definición, ya que coincide exactamente con lo que se afirma, pero si alguien preguntara ¿qué se
puede decir entonces del aire? el libro de texto no tiene elementos para responder.
Se puede considerar entonces que los estudiantes presentan una imagen del movimiento de los
electrones confusa, en tanto que, por una parte se pueden mover (debido a la frotación) de un lugar a
otro y por la otra no se pueden mover por el tipo de material en el que están, pero conservan la carga,
por lo tanto las respuestas asociadas al comportamiento de los dieléctricos esta ajustada a una
definición que no brinda elementos para contestar la pregunta del cuestionario. Podemos entonces
considerar que:
- los estudiantes no comprenden la comunicación de la electrificación, no caracterizan los materiales y
tampoco muestran comprensión entre los materiales dieléctricos y conductores. Los libros de texto
solamente consideran la comunicación de la carga como el proceso de transferencia de electrones, esto
es conductores y aislantes.
- los estudiantes solamente explican los fenómenos en términos de movimiento de electrones
evidenciándose dificultad para dar cuenta de situaciones diferentes. Los libros de texto no presentan
experiencias para mostrar la relación entre conductores y aislantes, solamente expresan definiciones.
d. Sobre la inducción eléctrica
La inducción eléctrica es un fenómeno eléctrico descubierto por Faraday que permitió el desarrollo del
electromagnetismo. Es un fenómeno que no es posible de ser explicado desde el modelo newtoniano
de acción a distancia y en línea recta. Para explicarlo fue necesario acudir al modelo de acción
contigua, allí surge la noción de campo eléctrico. Los estudiantes tienen la falsa creencia que existen
dos formas diferentes para electrificar los objetos, por inducción y por conducción (García 1999). En
principio ellas parecen excluyentes, la inducción es a distancia y la conducción por contacto, a medida
que el cuerpo electrificado se aleja la acción inductiva disminuye y a medida que se acerca, aumenta.
Mientras que si el cuerpo electrificado toca el otro objeto (electroscopio) le transfiere la carga por
conducción. La conducción implica permanencia de la carga y la inducción no. Las respuestas de los
estudiantes al cuestionario muestran dificultad en que no pueden identificar cuando hay inducción y
cuando hay conducción, dado su esquema. La experiencia de Faraday muestra que el objeto se puede
mover libremente dentro del recipiente metálico, sin embargo la lectura del electroscopio no cambia,
permanece. Esto puede parecer un caso de conducción eléctrica, pero no, Faraday considera que no es
posible diferenciar clara y distintamente cuando una acción es inductiva y cuando no. Los libros de
texto muestran como al acercar un objeto a otro le transmiten carga por inducción (en algunos casos
utilizan esferas) “al acercar a una de las esferas una barra cargada, los electrones fluyen de una
esfera a la otra, acercándose a la barra si esta se encuentra positivamente cargada o alejándose si su
carga es negativa” esta presentación hace referencia a la proximidad de la barra y no al contacto,
además recurren al contacto con tierra para producir otro efecto inductivo al que llaman “inducción
por conexión a tierra”. De acuerdo con las interpretaciones de los textos en términos de movimiento
50
de electrones, si hay movimiento por transferencia de electrones entonces hay conducción, pero si no
lo hay entonces es inducción. Para Faraday como el fenómeno se debe a una acción contigua, no
considera movimientos por transferencia de electrones. Los estudiantes no reconocen la acción
contigua.
e.
Sobre la cuantificación de la electrificación – cuantificación de la carga
Uno de los aspectos centrales del electromagnetismo asociado a la noción de carga es la medida. El
propio experimento de Coulomb fue posible por que consideró la cuantificación de la carga, los
experimentos de Maxwell permiten establecer claramente la cuantificación de la electrificación e
incluso tamarla como unidad de medida, los experimentos de Millikan permitieron obtener valores de
unidad de carga para el electrón. El alto índice de estudiantes que no reconocen experimentalmente
nada sobre cuantificación de la carga refleja el desconocimiento que tienen de la electrostática, los que
vagamente recuerdan o asocian con palabras como voltímetro o amperímetro es porque piensan que
algo tiene que ver con la medida, pero no tienen claridad. Por que los estudiantes no reconocen, ni
referencia la cuantificación de la carga?. Los libros de texto estudiados hacen explicación de la
cuantificación de la carga e incluso algunos avanzan en toda una caracterización del carácter discreto
de la materia y de su medida. La información si esta en los textos, “la carga eléctrica aparece no en
cualquier cantidad, sino en múltiplos de una unidad fundamental o cuanto” Es importante anotar que
la noción de cuantificación que aparece en los libros de texto se aleja significativamente de la
propuesta por Maxwell en su teoría electromagnética, puesto que los experimentos que realiza lo
llevan a considerar la carga como un estado del medio y es precisamente ese estado el que se puede
cuantificar, no hay un carácter ontológico de la carga. Los estudiantes no apropian la información de
los textos sobre la cuantificación de la carga es porque no resulta relevante para ellos.
Podemos entonces considerar que:
- los estudiantes no tienen noción de lo que es la cuantificación de la carga. Desconocen
procedimientos y experimentos sobre cuantificación
- los libros de texto analizados presentan la cuantificación asociada a la estructura atómica de la
materia mas como una definición que permita dar cuenta del carácter discreto. El experimento de
Millikan comentado por el libro 3 es solo una descripción sin mayor profundización en el tema.
Ninguno de los textos describe el experimento de Maxwell.
51
Concepto
Carga
Conservación
Dieléctricos
Estudiantes
-El numero de
electrones
permanece fijo
-el numero de
cargas positivas
es muy grande
hay
una
redistribución de
los electrones
-hay alteración de
las partículas
- por fuentes
externas como el
calor,
Las cargas se
equilibran
o
anulan
- el alambre
conduce
las
cargas al medio
distribución
uniforme
de
electrones en el
alambre
- las partículas
cargadas
se
transportan de un
electroscopio al
otro
Texto1
Existen dos clases
de carga eléctrica,
dos estados de
electrificación
Texto 2
La carga es
exceso
electrones
(negativo) y
déficit
electrones
(positivo)
Texto 3
Hay transferencia
de “algo” de un
cuerpo a otro. Ese
algo hoy en dia se
conocen
como
electrones
Comentarios
los estudiantes y los
textos utilizan el modelo
de electrones en sus
explicaciones.
Los
estudiantes se basan en
transferencia. Los textos
presentan diferencias en
este sentido
En
cualquier
proceso en un
sistema aislado la
carga total o neta
no cambia
La carga suma de
los dos objetos no
cambia
Un
cuerpo
cargado es el que
ha perdido parte
de su contenido
normal
de
electrones
Para los estudiantes la
conservación no es
problema de cantidad de
carga sino de los efectos
observados debido al
flujo de electrones. Para
los textos la conservación
es un problema de
cantidad de electrones
-Los electrones
no se excitan
- los electrones si
se excitan
Los átomos deben
contener
igual
cantidad de carga
negativa como
En la madera o el
vidrio
los
electrones
no
pueden moverse
La carga puede
moverse
en
ciertos materiales
y en otros no, de
-tanto para los estudiantes
como para los libros los
dieléctricos se explican
desde el movimiento de
el
de
el
de
es
una
propiedad de los
cuerpos
- existe carga
opuesta a la de la
región frotada
positiva o en otras
palabras
igual
numero
de
electrones
y
protones
libremente,
aislantes.
son
acuerdo con la
estructura de la
materia
Inducción eléctrica
- Hay inducción
eléctrica
- hay conducción
eléctrica
No hay referencia
a la inducción
eléctrica
- si las barras se
retiran
y
las
esferas se separan,
estas
quedan
uniformemente
cargadas
con
cargas iguales y
opuestas
- si una esfera esta
en contacto con
tierra, entonces al
quitar la barra, la
esfera
queda
cargada
uniformemente
negativa
Algunos de los
electrones
excedentes en el
plástico
se
transfieren a la
medula de saúco
- los electrones
libres de la esfera
metálica
son
repelidos
y
alejados por los
electrones de la
barra
Cuantificación
-no
hay
información al
-la carga eléctrica
no aparece en
Todas las cargas
observables
se
No
hay
referencia a la
53
los electrones, aunque los
estudiantes no diferencian
cuando es electrificación
por inducción y cuando
es electrificación por
conducción (que además
es distinto a conductores)
- los estudiantes asumen
la carga como una
propiedad de los cuerpos
diferente al movimiento
de los electrones. Los
libros de texto hacen
referencia a carga y a
electrones de forma
indistinta
Tanto para los libros de
texto como para los
estudiantes
no
hay
diferencia entre carga por
inducción y carga por
conducción. Para los
textos el tema de los
conductores es aparte de
carga por conducción. la
carga por inducción se
hace a través de
experimentos de acercar
y alejar un cuerpo, pero
cuya
evidencia
se
mantiene en el objeto
electrificado a través del
comportamiento de los
electrones.
Para los textos la
cuantificación de la carga
respecto
-los voltímetros y
los -amperímetros
-el quantum
cualquier cantidad
sino en múltiplos
de una unidad
fundamental
o
quantum
-se describe el
experimento
clásico
de
Millikan de la
gota de aceite
presentan
en
cantidades enteras
de la unidad
fundamental de la
carga e
no
hay
experimento
Tabla 5. Cuadro Comparativo estudiantes y libros de texto
54
cuantificación de
la carga
no
hay
experimento
lleva a pensar en el
carácter discreto de la
materia, para Maxwell la
cuantificación era una
forma de medir el estado
de electrificación de los
cuerpos. Los estudiantes
asocian cuantificación
con medida pero con
instrumentos, los textos
hacen referencia a unidad
fundamental
e.
la
cuantificación no es
información
relevante
para los estudiantes.
5.
CONCLUSIONES Y PROSPECTIVAS
Las dificultades que evidencian los estudiantes para explicar fenómenos electrostáticos
guarda relación directa con la retórica de los libros de texto analizados. El seguimiento
realizado tanto a las respuestas del cuestionario por parte de los estudiantes como a las
plantillas aplicadas a los libros de texto, permite concluir que tiene en común el modelo de
ciencia desde el cual se hacen afirmaciones y se establecen definiciones. Los estudiantes
dan explicaciones desde una visión de partículas, donde la acción de la carga eléctrica esta
centrada en los electrones. Visión que presenta dificultades. De una parte se considera que
la carga eléctrica se encuentra concentrada en el propio electrón; cuando este se transfiere
de un cuerpo a otro, lleva la carga eléctrica consigo, pero como no hay limite en la
transferencia de electrones entonces tampoco hay limite en la capacidad de atracción, de
hay que afirmen que “aumentan las cargas negativas, entonces aumenta la fuerza de
atracción”. De otra parte se considera que la carga se debe a la excitación de los electrones,
es el movimiento de ellos el que determina la carga, no es un problema de transferencia sino
de alteración, algo así como un vitalismo que hace que al frotar con mas intensidad
entonces aumente el movimiento de los electrones y por lo tanto también aumente la fuerza
de atracción. Respuestas que no se corresponden con lo que sucede. Por su parte, los libros
de texto analizados basan sus definiciones y explicaciones en el modelo de partículas o en
la llamada estructura atómica de la materia. Se considera la transferencia de electrones de
un cuerpo a otro como la causa de que un cuerpo cargue eléctricamente, pero no hacen
referencia a límites en el proceso de transferencia. Hay información diferente sobre el
carácter de la carga eléctrica lo cual promueve imágenes distorsionadas del fenómeno
eléctrico en los estudiantes. Ninguno de los textos analizados, como tampoco los
estudiantes, considera el medio (campo) en sus explicaciones.
Hasta aquí hemos mostrado como existen dos concepciones de mundo diferentes entre sí, y
que en las presentaciones usuales del electromagnetismo hay una total despreocupación por
las imágenes de mundo que sustentan las diferentes afirmaciones que se incluyen sobre el
fenómeno; en los contenidos desarrollados por los textos se entremezclan o yuxtaponen
indistintamente las imágenes de acción directa a distancia y de campo. Esta yuxtaposición
de imágenes es fuente de confusión y se constituye en un gran obstáculo para que el
estudiante elabore una imagen coherente del fenómeno y pueda dar cuenta de su
experiencia. De otra parte, la introducción al fenómeno eléctrico que se suele hacer en los
textos se plantea desde una cierta perspectiva de acción a distancia, sin que ésta sea clara y
significativa.
Un segundo aspecto que se hace relevante tiene que ver con el tipo de experiencias y
experimentos que presentan los textos así como las definiciones y explicaciones que
ofrecen, y que se acomodan al argumento teórico que quieren mostrar. Al introducir el
concepto de carga eléctrica, por ejemplo, se suele acudir a los efectos de atracción y de
repulsión entre cuerpos electrificados por frotación; la experiencia realizada se la presenta
como si se acomodara directa y perfectamente con el enunciado que los cuerpos poseen
carga eléctrica, que ésta es positiva y negativa, y que cargas iguales se repelen y contrarias
se atraen. Los presupuestos que son base de la organización de la experiencia sensible son
omitidos, preguntas como las que se hacen el cuestionario para los estudientes no son
consideradas. En estas formas de presentación de la experiencia no se distingue -como les
decía Faraday a sus contemporáneos- entre la hipótesis y el hecho, entre el enunciado
teórico y la experiencia sensible, entre la organización y lo organizado, dándole de esta
manera un carácter realista a las teorías. Y es entendible que ello ocurra, dada la
intencionalidad que anima a la mayoría de los textos: presentar los resultados, los puntos de
llegada. Una retorica dogmatica o magistral. Por su parte,la dificultad que tienen los
estudiantes con las preguntas del cuestionario y el buscar explicaciones en la “transferencia
de electrones” hace parte de esta manera de pensar la ciencia. Si bien la construcción
historica de la teoria electromagnetica se basa en una abundante experiencia, como se ha
comentado en el marco teorico, el referente de los estudiantes es escaso, tanto que
desconocen por completo los experimentos mas significativos sobre cuantificación de la
carga. Además los experimentos que se presentan en el cuestionario son nuevos para ellos,
por lo tanto laconfusión en la respuesta. No muestran capacidad de utilizar referentes
teoricos coherentes. Su formación en la ciencia es dogmatica.
Un tercer aspecto que se hace relevante es la poca importancia que dan los libros de texto
analizados a la historia del electromagnetismo. Las versiones de algunos textos que hacen
uso de la historia lo hacen en los siguientes términos: se presenta una descripción biográfica
del personaje cuyo aporte a la electricidad es importante. En este sentido y por tradición
histórica se describe la vida y obra de científicos como Franklin, Coulomb, Ampere,
Faraday y Maxwell, se describen los aportes y no mas. Es claro que la imagen de historia
que se presentan los textos mencionados corresponde a una descripción de tipo cronológico
y secuencial del desarrollo de la ciencia. Imagen que si bien ubica espacio-temporalmente a
la persona, no permite conocer las dificultades y problemas que tuvieron los científicos en
la época en que vivieron. Este tipo de historia es criticada por los historiadores modernos,
entre ellos Kuhn, para quien los libros de texto tergiversan el sentido de la historia y hacen
que se maneje una imagen de ciencia como una constelación de hechos, teorías y métodos y
que no se corresponde con las preocupaciones e intereses que han movido el conocimiento
científico a lo largo de su desarrollo. La historia del electromagnetismo es diferente a la
forma como la pretenden mostrar los textos analizados, hay dos visiones claramente
diferentes entres si, tanto epistemológica como conceptualmente, la visión de partículas y la
visión de campos, sin embargo los textos no hacen explicita esta diferencia, promoviendo
confusión en el estudiante, pero conscientes que al final lo que importan son los problemas
matemáticos.
Si bien se puede considerar que la fisica tiene una estructura completa que la identifica
como disiciplina, vemos que las intenciones comunicativas de los textos analizados es
diferente. La forma como se presentan los hechos en los libros es diferente, para un caso el
interes es que el estudiante aprendar “el discurso” de la ciencia, esto es, que aprenda a
56
repetir y reproducir las definiciones y explicaciones dadas en el texto, que aprenda una
retorica apodiptica. Para otro caso la intención comunicativa es relacionar experimentos que
se acomoden con las expliciones que se brindan, de esta manera el discurso se hace fuerte y
se encuentra “aplicabilidad” al conocimiento. El compromiso de esta intención
comunicativa esta mas con el modelo teorico que con un aprendizaje significativo. Y una
tercera intención es que el estudiante encuentre la importancia de los enunciados teoricos y
los pueda utilizar, aunque la mas de las veces es para resolver problemas a través de
formulas y algoritmos matematicos. Se aprecia como las respuestas de los estudiantes
tienen influencia de estas intenciones comunicativas, pues se acogen a “discursos” que les
permita hablar para explicar el fenomeno, pero las contradicicones y dificultades en sus
respuestas, permiten ver que no hay comprensión ni coherencia en el discurso que poseen.
De acuerdo con lo anterior y como prospectiva se hace necesario una reflexión profunda
sobre los libros de texto de introducción general que se deben escribir para estudiantes
universitarios en formación docente. Las futuras investigaciones deben avanzar en la
caracterizacción de los libros de texto que tengan en cuenta el uso de la historia de las
ciencias, pero no desde una retorica dogmatica o magistral, es necesario que avancen en la
busqueda de elementos de duda retorica o duda real, donde actividad cientifica sea
considerada desde la perspectiva humana y cultural. Tambien se debe investigar sobre la
importancia de la triada lenguaje, conocimiento y experiencia en los libros de texto, de tal
forma que los futuros libros de texto posibiliten la elaboración de lenguajes a partir de
situaciones cotidianas o familiares, lo mismo que experiencias y experimentos que
enriquezcan el discurso del estudiante y le permitan brindar explicaciones coherentes sobre
los fenomenos que despues va a enseñar como docente. Esto avanzar en la construcción del
conocimiento de la electrostatica. En este sentido el constructivismo es una corriente de
pensamiento que aporta elementos fundamentales a la didactica de las ciencias, apoyado por
la historia, filosofia y sociologia de las ciencias.
BIBLIOGRAFÍA
BACHELARD, G. (1948) la formación del espíritu científico. editorial Argos. Buenos
Aires. Argentina.
DRIVER, R.. “un enfoque constructivista para el desarrollo de currículos en ciencias.
Rev. Enseñanza de las ciencias, Vol. 6 No 2, Barcelona, España. 1998
GIL PEREZ, et al.. “el fracaso en la resolución de problemas de física: una investigación
orientada por nuevos supuestos” Rev. Enseñanza de las ciencias, Vol. 6 No 2,
Barcelona, España. 1998.
MOREIRA, M. A. Et al.. “modelos mentales y aprendizaje de Física en electricidad y
57
magnetismo” Rev. Enseñanza de las ciencias, Vol. 16, Barcelona, España. 1998
MAXWELL, J. C.. “A trataise of electricity and magnetismo” Vol. 1, Dover
Publications, Inc., New York. 1951
EINSTEIN, A – INFIELD, L.. “The Evolutions of Phisics” editorial Biblioteca
Científica Salvat. 1983
ARTIGAS, M. (1989) filosofía de la ciencia experimental; introducción. Ediciones
Universidad de Navarra. España.
AYALA, M. M. Et al .. “De la mecánica newtoniana a la actividad de organizar los
fenómenos mecánicos” pre- impresos, Universidad Pedagógica nacional, Santafé de
Bogotá, 1998.
GARCIA, E. (1999) construcción del fenómeno eléctrico en la perspectiva de campos.
Elementos para una ruta pedagógica. Tesis de maestría. Universidad Pedagógica
Nacional. Bogotá.
GARCIA, E. (2009) historia de las ciencias en textos para la enseñanza. Neumática e
hidrostática. Editorial universidad del valle. Cali.
KUHN, T. La estructura de las revoluciones científicas” Ediciones del Fondo de Cultura
Económica, Breviarios.
FELIP, C. Director de la enciclopedia “Historia de las ciencias” Vol. 2, Editorial
Planeta, Barcelona, España
GILBERT, W. “De Magnete” Editorial Limusa
FARADAY, M.. “sobre la acción inductiva estática” carta enviada a Philips, R. Lond.
And Edinb. Phil. Mag. 1843, Vol. XXII.
CALDERO, J. F (2003) Estudio sobre libros de texto de ciencias de la naturaleza
mediante análisis cuantitativo basado en la teoría de grafos. Tesis de doctorado.
Universidad complutense de Madrid. España.
DEL CARMEN, L. y JIMENEZ, M. (1997) los libros de texto: un recurso flexible.
Alambique 11.
IZQUIERDO, M. y RIBERA, L. (1997) la estructura y la comprensión de los textos de
ciencias. Alambique 11
58
IZQUIERDO, M (2005a) estructuras retóricas en los libros de ciencias. Tarbiya. Revista
de investigación e innovación educativa. No 36, pp. 11-34
IZQUIERDO, M. y GRUPO DE PROFESORES LIEC (2005). La función retórica de las
narraciones en los libros de texto. Extra, VII congreso.
IZQUIERDO, M y ALIBERAS, J (2004) pensar, actuar i parlar a la clase de ciències:
per un ensenyament de les ciències racional y raonable. Bellaterra: Universitat
Autónoma de Barcelona, servei de Publications.
LOCKE, D. (1997). La ciencia como escritura. Ediciones Cátedra: Madrid
GUIDONI P, ARCA M y MAZZOLI P.(1990) Enseñar ciencia. Como empezar:
reflexiones para una educación científica de base. Editorial Paidos. Barcelona.
MARQUEZ, C y PRAT, A (2005) leer en clase de ciencias. Rev. Enseñanza de las
Ciencias 23 (3). Universidad autónoma de Barcelona.
SUTTON, C. (1992). Ideas sobre la ciencia e ideas sobre el lenguaje. Alambique. No 12,
pp. 8-32
MOREIRA M.A et al (1998) Modelos mentales y aprendizaje de Física en electricidad y
magnetismo. Rev. Enseñanza de las Ciencias, Vol 16, pp. 289-303
OTERO, J. y CALDEIRA, M. (2005). Introducción. La comprensión de los libros de
texto de ciencias. Tarbiya, No 36.
SOLBES. J. y FURIO, C. (2005) visiones distorsionadas de la ciencia en los libros de
texto. Enseñanza de las Ciencias. Núm. Extra, VII congreso.
STENGERS, I. y PRIGOYINE, I (1997) la nueva alianza. Círculos de lectores.
Barcelona.
ALAMBIQUE: MONOGRAFICO (2001). Libros de texto, número 11. Editorial Grao.
LEMKE, J. L (1997) aprender a hablar ciencia. Lenguaje, aprendizaje y valores.
Editorial Paidos. Barcelona.
FURIÓ, C. (1997). Deficiencias epistemológicas en la enseñanza habitual de los conceptos
de campo y potencial electrico . Enseñanza de las Ciencias, 15(2) pp. 259-271
59
GUISASSOLA, J y FURIO, C. (1998) dificultades de aprendizaje de los conceptos de carga
y campo eléctrico en estudiantes de bachillerato y universidad. Revista Enseñanza de las
Ciencias 16 (1). Barcelona.
INDICE DE TABLAS Y ESQUEMAS
PAG
Tabla 1. Eventos………………………………………………………………. 24
Tabla 2: Red sistémica libro 1………………………………………………… 32
Tabla 3: Red sistémica libro 2………………………………………………… 36
Tabla 4: Red sistémica libro 3……………………………………………..…… 42
Tabla 5: cuadro comparativo estudiantes y libros de texto………………………54
Esquema 1. Retórica según Guidoni…..………………………………………….10
Esquema 2. Narrativas experimentales Izquierdo (2005)…….……………………21
Esquema 3. Narrativas experimentales libro 1…………………………………….21
Esquema 4. Narrativas experimentales libro 2…………………………………….37
Esquema 5. Narrativas experimentales libro 3…………………………………….44
60